TWI659640B - 結合區塊鏈技術之簽章系統、簽章方法及簽章驗證方法 - Google Patents

Abstract

本發明為一種簽章系統、簽章方法及簽章驗證方法。該簽章系統包括區塊鏈雙簽章應用模組與雙重簽章模組。雙重簽章模組用以產生一個人簽章私鑰與一系統簽章私鑰。區塊鏈雙簽章應用模組包含雜湊函式功能單元、簽章功能單元、梅克爾樹(Merkle Tree)運算單元與串接功能單元。本發明利用在區塊鏈技術中加入雙重簽章及憑證申請註冊使用系統功能，提供身分識別與防偽機制，以達到公開認證、不可否認與竄改的特性，藉以解決電子網路交易不確定性問題。

Description

結合區塊鏈技術之簽章系統、簽章方法及簽章驗證方法

本發明係關於一種簽章技術，詳而言之，係關於一種結合區塊鏈技術的簽章系統、簽章方法及簽章驗證方法。

由於電子化交易的蓬勃發展，使得數位簽章系統越來越普及。而由比特幣底層技術所衍生出的區塊鏈技術，因採用雜湊現金(Hashcash)演算法來進行工作量證明，讓區塊鏈中的各節點有機會參與驗證，達到公正性，且交易過程採用橢圓曲線數位簽章演算法來確保交易安全，並在每筆交易與每個區塊中使用多次雜湊函數以及梅克爾樹(Merkle Tree)機制，不只是為了節省儲存空間，更重要的是藉由將前一個區塊的雜湊(Hash)值加入新區塊中，讓每個區塊環環相扣，也因此做到所謂的可追蹤且不可竄改的特性，同時也使用時戳來確保區塊序列。

區塊鏈技術雖具有上述公開認證、不可否認與竄改的特性，然而因區塊鏈的身分識別採匿名方式，造成有心者可以利用此漏洞，以偽造身分的方式進入系統，造成其他 使用者對電子網路交易的不信任，使得電子網路的交易容易產生不確定性問題。

由上可知，僅以區塊鏈技術中的公開認證、不可否認與竄改的特性，恐無法解決上述之問題，因此如何補強電子網路交易的安全性，實為目前本技術領域人員急迫解決之技術問題。

鑑於上述習知技術之缺失，本發明係提出一種結合區塊鏈技術之簽章方法，包括：令一雜湊函式功能單元將一交易契約文件轉換成一交易契約文件雜湊值，並令一雙重簽章模組產生一個人簽章私鑰與一系統簽章私鑰；令一簽章功能單元將該交易契約文件雜湊值、個人簽章私鑰與系統簽章私鑰轉換成複數簽章雜湊值；令一梅克爾樹運算單元將該複數簽章雜湊值，經由兩兩一組的方式形成一梅克爾雜湊(Merkle Hash)值；令該雜湊函式功能單元將該梅克爾雜湊值和一第二區塊之簽章區序號與時戳轉換成一第二區塊雜湊值；以及令一串接功能單元將該第二區塊雜湊值與一第一區塊雜湊值串接後，再經由該雜湊函式功能單元將該串接的第一區塊雜湊值與第二區塊雜湊值轉換成一交易雜湊值與一交易雜湊索引值。

本發明復提出一種結合區塊鏈技術之簽章驗證方法，包括：令一雜湊函式功能單元將一交易契約文件轉換成一交易契約文件雜湊值，並令一雙重簽章模組產生一個人簽章私鑰與一系統簽章私鑰；令一簽章功能單元將該交易契 約文件雜湊值、個人簽章私鑰與系統簽章私鑰轉換成至少一簽章雜湊值；查詢一交易雜湊索引值是否在一交易資料庫的交易記錄區塊中，其中，當該交易雜湊索引值在該交易記錄區塊中，令一解析交易雜湊值單元將該交易雜湊索引值解析出一交易契約文件雜湊值；以及比對該交易契約文件雜湊值與該簽章雜湊值，以輸出一正確交易契約文件。

本發明另提出一種結合區塊鏈技術之簽章系統，包括：雙重簽章模組，係用以產生一個人簽章私鑰與一系統簽章私鑰；以及區塊鏈雙簽章應用模組，係包含：雜湊函式功能單元，係具有一雜湊函式功能；簽章功能單元，係用以產生一簽章雜湊值；梅克爾樹運算單元，係用以產生一梅克爾雜湊值；串接功能單元，係用以串接一第一區塊雜湊值與一第二區塊雜湊值，再經由該雜湊函式功能單元將該串接的第一區塊雜湊值與第二區塊雜湊值轉換成一交易雜湊值與一交易雜湊索引值。

前述之結合區塊鏈技術之簽章系統、簽章方法及簽章驗證方法中，更包括一線上憑證狀態查詢模組，係用以查驗一使用者憑證的有效性。

前述之結合區塊鏈技術之簽章方法與簽章驗證方法中，該交易契約文件為轉帳額度、轉入帳號、轉出帳號任一種或其組合。

前述之結合區塊鏈技術之簽章系統中，更包括一交易資料庫，係用以將該交易雜湊值與交易雜湊索引值儲存於 該交易資料庫的交易記錄區塊中。

前述之結合區塊鏈技術之簽章系統中，該區塊鏈雙簽章應用模組還包括一解析交易雜湊值單元，係用以將該交易雜湊索引值解析出一交易契約文件雜湊值。

相較於現有技術，本發明所提出之簽章系統、簽章方法及簽章驗證方法，在區塊鏈技術中加入雙重簽章及憑證申請註冊使用系統功能，提供身分識別與防偽機制，以達到公開認證、不可否認與竄改的特性；由區塊鏈技術與雙重簽章機制建立起對於電子網路交易的信任，解決電子網路交易不確定性問題，達成可驗證式的匿名制簽章，改良區塊鏈中無憑證中心的信用認證機制問題。

此外，每次的區塊鏈結交易明細(資訊)除了使用者的簽章私鑰，再加入公證的簽章私鑰，使用憑證實名制的可追蹤控管系統簽章平台，使每一個參與者都有完整的交易流程資訊，可強化驗證的公信力，及提供交易備份資料，大幅降低資料保存系統性風險。

因此，每次的交易資訊使用區塊鏈結機制串接，以無憑證中心的監管機制，達到有憑證身分識別的功能，具有資產轉移與價值聯網的多重驗證紀錄，以使用者憑證對電子交易進行區塊鏈結，對交易結果產生不可否認性之認證機制，產生的資產所有權紀錄必須能隨時被檢驗，以免發生交易造假或重複消費的情形。

2‧‧‧區塊鏈雙簽章應用模組

21‧‧‧雜湊函式功能單元

22‧‧‧簽章功能單元

23‧‧‧梅克爾樹運算單元

24‧‧‧串接功能單元

25‧‧‧解析交易雜湊值單元

3‧‧‧雙重簽章模組

4‧‧‧線上憑證狀態查詢模組

5‧‧‧交易資料庫

51‧‧‧交易記錄區塊

U1‧‧‧使用者A

U2‧‧‧使用者B

U11,U21‧‧‧交易契約文件

B1‧‧‧第一區塊

B11‧‧‧梅克爾樹的雜湊值

B12‧‧‧區塊雜湊值

B2‧‧‧第二區塊

B21‧‧‧梅克爾樹的雜湊值

B22‧‧‧區塊雜湊值

B3‧‧‧第三區塊

B31‧‧‧梅克爾樹的雜湊值

B32‧‧‧區塊雜湊值

B13,B23,B33‧‧‧上一區塊的區塊雜湊值

S11~S25‧‧‧步驟

第1圖係本發明之結合區塊鏈技術之簽章系統架構 圖；第2圖係本發明之結合區塊鏈技術之簽章方法流程圖；以及 第3圖係本發明之結合區塊鏈技術之簽章驗證方法流程圖。

以下藉由特定的具體實施形態說明本發明之技術內容，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之優點與功效。然本發明亦可藉由其他不同的具體實施形態加以施行或應用。

請參照第1圖，係為本發明之結合區塊鏈技術之簽章系統架構圖。如第1圖所示，本發明之結合區塊鏈技術之簽章系統至少包括區塊鏈雙簽章應用模組2與雙重簽章模組3。雙重簽章模組3用以產生一個人簽章私鑰與一系統簽章私鑰。區塊鏈雙簽章應用模組2至少包含雜湊函式功能單元21、簽章功能單元22、梅克爾樹運算單元23與串接功能單元24。

雜湊函式功能單元21具有一雜湊函式功能，利用該雜湊函式功能以產生雜湊值。簽章功能單元22可產生一簽章雜湊值。梅克爾樹運算單元23係用以產生一梅克爾雜湊值B21，本發明區塊鏈的設計採用梅克爾樹(Merkle Tree)機制，讓千百筆的交易雜湊值，經由兩兩一組形成一個新雜湊值的方式，不斷重複進行，直到最後產生一組最終的雜湊值，這個最終的雜湊值便會被記錄到一區塊中，如第二區塊(本 區塊)中。透過梅克爾樹機制可大幅減少資料傳輸量與運算資源消耗，驗證時，只需驗證這個梅克爾樹的雜湊值即可。

串接功能單元24用以串接一第一區塊雜湊值B12與一第二區塊雜湊值B22，再經由該雜湊函式功能單元21將該串接的第一區塊雜湊值B12與第二區塊雜湊值B22轉換成一交易雜湊值與一交易雜湊索引值。建立該交易雜湊索引值後，可有利於日後的檢索之用。

在此實施例中，第一區塊B1代表上一個區塊，第二區塊B2代表本區塊，第三區塊B3代表下一個區塊，並以此類推。而每一區塊均具有序號、時戳、上一區塊的區塊雜湊值、本區塊的區塊雜湊值與梅克爾樹的雜湊值。舉例而言，第二區塊B2(本區塊)具有序號、時戳、上一區塊的區塊雜湊值B23、本區塊的區塊雜湊值B22與梅克爾樹的雜湊值B21。同理可推第一區塊B1(前一區塊)具有序號、時戳、上一區塊的區塊雜湊值B13、本區塊的區塊雜湊值B12與梅克爾樹的雜湊值B11；第三區塊B3(後一區塊)具有序號、時戳、上一區塊的區塊雜湊值B33、本區塊的區塊雜湊值B32與梅克爾樹的雜湊值B31。

在一些實施例中，該區塊鏈雙簽章應用模組還包括一解析交易雜湊值單元25，係用以將該交易雜湊索引值解析出一交易契約文件雜湊值。

而在一些實施例中，本發明還包括一交易資料庫5，用以將該交易雜湊值與交易雜湊索引值儲存於該交易資料 庫5的交易記錄區塊51中，以便日後的查詢。

在一些實施例中，本發明復包括一線上憑證狀態查詢模組4，係用以查驗一使用者憑證的有效性。

當多個使用者，如使用者A U1或使用者B U2完成交易買賣協議，產生新的交易契約文件U11/U21。該交易契約文件U11/U21可為轉帳額度、轉入帳號、轉出帳號任一種或其組合。以下舉單一使用者，如使用者A U1為例，當使用者A U1登入本發明之結合區塊鏈技術之簽章系統，以進行區塊鏈安全轉帳交易或付款的證明機制。

區塊鏈雙簽章應用模組2中的雜湊函式功能單元21將一交易契約文件U11轉換成一交易契約文件雜湊值。

使用者A U1利用一雙重簽章模組3產生一個人簽章私鑰與一系統簽章私鑰，隨後簽章功能單元22將該交易契約文件雜湊值、個人簽章私鑰與系統簽章私鑰轉換成複數簽章雜湊值。

之後系統將簽章雜湊值排入一梅克爾樹(Merkle Tree)資料池裡，梅克爾樹運算單元23再依據梅克爾樹機制，產生梅克爾雜湊值B21。

再利用該雜湊函式功能單元21以雜湊函式功能，將該梅克爾雜湊值B21和一第二區塊B2之簽章區序號與時戳轉換成一第二區塊雜湊值B22，而第二區塊B2可代表本區塊。

最後再利用該串接功能單元24將該第二區塊雜湊值B22與第一區塊雜湊值B12串接後，再經由該雜湊函式功 能單元21將該串接的第一區塊雜湊值B12與第二區塊雜湊值B22轉換成一交易雜湊值與一交易雜湊索引值。

本發明結合區塊鏈技術之簽章系統藉由相互傳遞擴散的簽章區塊資訊，以及使用區塊鏈規範演算協定，最後達成整個區塊鏈系統的一致性。

本發明復提供一種結合區塊鏈技術之簽章方法，其方法流程圖如第2圖所示。

步驟S11：令一雜湊函式功能單元21將一交易契約文件U11轉換成一交易契約文件雜湊值。

步驟S12：令一雙重簽章模組3產生一個人簽章私鑰與一系統簽章私鑰。而在一些實施例中，本發明可利用一線上憑證狀態查詢模組4查驗一使用者憑證的有效性。如此一來，每次的區塊鏈結交易明細(資訊)除了使用者的簽章私鑰，再加入公證的簽章私鑰，使用憑證實名制的可追蹤控管系統簽章平台，使每一個參與者都有完整的交易流程資訊，可強化驗證的公信力，及提供交易備份資料，大幅降低資料保存系統性風險。

步驟S13：令一簽章功能單元22將該交易契約文件雜湊值、個人簽章私鑰與系統簽章私鑰轉換成複數簽章雜湊值。

步驟S14：令一梅克爾樹運算單元23將複數簽章雜湊值，經由兩兩一組的方式形成一梅克爾雜湊值B21。本發明區塊鏈的設計採用梅克爾樹機制，讓千百筆的交易雜湊值，經由兩兩一組形成一個新雜湊值的方式，不斷重複進 行，直到最後產生一組最終的雜湊值，這個最終的雜湊值便會被記錄到一區塊中，如第二區塊B2(本區塊)中。透過梅克爾樹機制可大幅減少資料傳輸量與運算資源消耗，驗證時，只需驗證這個梅克爾樹的雜湊值即可。

步驟S15：令該雜湊函式功能單元21將該梅克爾雜湊值B21和一第二區塊B2之簽章區序號與時戳轉換成一第二區塊雜湊值B22。

步驟S16：令一串接功能單元24將該第二區塊雜湊值B22與一第一區塊雜湊值B12串接後，再經由該雜湊函式功能單元21將該串接的第一區塊雜湊值B12與第二區塊雜湊值B22轉換成一交易雜湊值與一交易雜湊索引值。在一些實施例中，該交易雜湊值與交易雜湊索引值儲存於一交易資料庫5的交易記錄區塊51中。

本發明藉由將前一個區塊的雜湊值加入新區塊中，讓每個區塊環環相扣，也因此做到所謂的可追蹤且不可竄改的特性。且因區塊鏈採用帶有時戳章的加鏈式區塊結構儲存數據資料，從而為數據增加了時間維度，具有極強的可驗證性和可追溯性，進而可確保區塊序列，最後達成整個區塊鏈系統的一致性。

本發明另提供一種結合區塊鏈技術之簽章驗證方法，其簽章驗證方法流程圖如第3圖所示。

步驟S21：令一雜湊函式功能單元21將一交易契約文件U11轉換成一交易契約文件雜湊值。

步驟S22：令一雙重簽章模組3產生一個人簽章私鑰與 一系統簽章私鑰。

步驟S23：令一簽章功能單元22將該交易契約文件雜湊值、個人簽章私鑰與系統簽章私鑰轉換成至少一簽章雜湊值。

步驟S24：查詢一交易雜湊索引值是否在一交易資料庫5的交易記錄區塊51中，若該交易雜湊索引值在該交易記錄區塊51中，令一解析交易雜湊值單元將該交易雜湊索引值解析出一交易契約文件雜湊值。反之，若該交易雜湊索引值不在該交易記錄區塊51，代表該交易契約文件U11為一不正確交易契約文件。

步驟S25：比對該交易契約文件雜湊值與該簽章雜湊值，若比對符合，則輸出一正確交易契約文件。反之，若該交易契約文件雜湊值與該簽章雜湊值比對不符合，則輸出一不正確交易契約文件。

本發明讓使用者要求驗證某一筆轉帳或付款交易的正確性時，結合區塊鏈技術之簽章驗證方法，依據使用者交易契約文件資料、當時的雙重簽章私鑰，及再將轉帳額度、轉入帳號、轉出帳號，及其轉帳簽章等產生雜湊值，以雜湊函式產生雜湊值，再將此雜湊值與交易資料庫5的交易記錄區塊51中區塊鏈結的交易紀錄雜湊值資料比對，對交易結果產生不可否認性之方法。

綜上所述，本發明所提出之簽章系統、簽章方法及簽章驗證方法，在區塊鏈技術中加入雙重簽章及憑證申請註冊使用系統功能，提供身分識別與防偽機制，以達到公開 認證、不可否認與竄改的特性；由區塊鏈技術與雙重簽章機制建立起對於電子網路交易的信任，解決電子網路交易不確定性問題，達成可驗證式的匿名制簽章，改良區塊鏈中無憑證中心的信用認證機制問題。

此外，每次的區塊鏈結交易明細(資訊)除了使用者的簽章私鑰，再加入公證的簽章私鑰，使用憑證實名制的可追蹤控管系統簽章平台，使每一個參與者都有完整的交易流程資訊，可強化驗證的公信力，及提供交易備份資料，大幅降低資料保存系統性風險。

因此，每次的交易資訊使用區塊鏈結機制串接，以無憑證中心的監管機制，達到有憑證身分識別的功能，具有資產轉移與價值聯網的多重驗證紀錄，以使用者憑證對電子交易進行區塊鏈結，對交易結果產生不可否認性之認證機制，產生的資產所有權紀錄必須能隨時被檢驗，以免發生交易造假或重複消費的情形。

上述實施形態僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

Claims (10)

1. 一種結合區塊鏈技術之簽章方法，包括：令一雜湊函式功能單元將一交易契約文件轉換成一交易契約文件雜湊值，並令一雙重簽章模組產生一個人簽章私鑰與一系統簽章私鑰；令一簽章功能單元將自該雜湊函式功能單元轉換成的該交易契約文件雜湊值和自該雙重簽章模組產生的該個人簽章私鑰與該系統簽章私鑰一起轉換成複數簽章雜湊值；令一梅克爾樹運算單元將該複數簽章雜湊值，經由兩兩一組的方式形成一梅克爾雜湊值；令該雜湊函式功能單元將該梅克爾雜湊值和一第二區塊之簽章區序號與時戳轉換成一第二區塊雜湊值；以及令一串接功能單元將該第二區塊雜湊值與一第一區塊雜湊值串接後，再經由該雜湊函式功能單元將該串接的第一區塊雜湊值與第二區塊雜湊值轉換成一交易雜湊值與一交易雜湊索引值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之結合區塊鏈技術之簽章方法，復包括利用一線上憑證狀態查詢系統查驗該簽章方法中一使用者憑證的有效性。
3. 如申請專利範圍第1項所述之結合區塊鏈技術之簽章方法，其中，該交易契約文件為轉帳額度、轉入帳號、轉出帳號任一種或其組合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之結合區塊鏈技術之簽章方法，復包括將該交易雜湊值與交易雜湊索引值儲存於一交易資料庫的交易記錄區塊中。
5. 一種結合區塊鏈技術之簽章驗證方法，包括：令一雜湊函式功能單元將一交易契約文件轉換成一交易契約文件雜湊值，並令一雙重簽章模組以產生一個人簽章私鑰與一系統簽章私鑰；令一簽章功能單元將該交易契約文件雜湊值、個人簽章私鑰與系統簽章私鑰轉換成至少一簽章雜湊值；查詢一交易雜湊索引值是否在一交易資料庫的交易記錄區塊中，若該交易雜湊索引值在該交易記錄區塊中，令一解析交易雜湊值單元將該交易雜湊索引值解析出一交易契約文件雜湊值；以及比對該交易契約文件雜湊值與該簽章雜湊值，以輸出一正確交易契約文件。
6. 如申請專利範圍第5項所述之結合區塊鏈技術之簽章驗證方法，其中，該交易契約文件為轉帳額度、轉入帳號、轉出帳號任一種或其組合。
7. 一種結合區塊鏈技術之簽章系統，包括：雙重簽章模組，係用以產生一個人簽章私鑰與一系統簽章私鑰；以及區塊鏈雙簽章應用模組，係包含：雜湊函式功能單元，係具有一雜湊函式功能；簽章功能單元，係用以產生一簽章雜湊值；梅克爾樹運算單元，係用以產生一梅克爾雜湊值；及串接功能單元，係用以串接一第一區塊雜湊值與一第二區塊雜湊值，再經由該雜湊函式功能單元將該串接的第一區塊雜湊值與第二區塊雜湊值轉換成一交易雜湊值與一交易雜湊索引值。
8. 如申請專利範圍第7項所述之結合區塊鏈技術之簽章系統，復包括一線上憑證狀態查詢模組，係用以查驗一使用者憑證的有效性。
9. 如申請專利範圍第7項所述之結合區塊鏈技術之簽章系統，復包括一交易資料庫，係用以將該交易雜湊值與交易雜湊索引值儲存於該交易資料庫的交易記錄區塊中。
10. 如申請專利範圍第7項所述之結合區塊鏈技術之簽章系統，該區塊鏈雙簽章應用模組還包括一解析交易雜湊值單元，係用以將該交易雜湊索引值解析出一交易契約文件雜湊值。