CN109493020B - 基于区块链的安全交易方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于区块链的安全交易方法和装置。区块链的节点端设备基于合约信息来调用智能合约，区块链节点端利用证书内的公钥来解密合约信息中的经加密的交易参数，基于交易参数来执行智能合约；区块链节点在区块链中对执行结果达成共识后，节点基于证书公钥对键和值加密后写入节点数据库，客户端通过区块链节点查询交易结果，需要对交易参数加密，区块链节点需要基于公钥先解密再加密返回交易结果，客户端基于私钥解密得到明文结果。通过本发明的技术方案，能够形成对交易和查询的数据安全和数据的隐私保护。

Description

基于区块链的安全交易方法和装置

技术领域

本发明属于区块链领域，尤其涉及一种基于区块链的安全交易计算的方法和装置。

背景技术

区块链是利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全，生成不可篡改和不可伪造的分布式账本，建立互相信任的数据网络。

在现有的区块链的技术实现中，未基于区块链结合客户端设备和智能合约考虑交易的安全计算，这样在客户端设备和智能合约容易导致交易数据被泄露，交易数据如果被明文显示，则使用区块链的机构或个人暴露自己的交易意图，数据安全和个人隐私无法得到保证；如果采用在区块链系统上采用同态解密或安全多方计算，则系统的性能相比常用的非对称算法过低。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种交易处理方法与装置，能够不对称地对交易/查询参数进行加密，从而提升数据传输的安全性。

本发明一方面提出了一种在区块链中的交易处理方法，其包括：客户端设备生成私钥和数字证书，并将所述数字证书发送到节点端设备，其中，所述数字证书包括公钥；所述客户端设备向所述节点端设备发送合约信息，所述合约信息包括智能合约的交易参数、智能合约的指示信息和与智能合约的业务逻辑相对应的函数，其中所述交易参数经所述私钥加密；所述节点端设备基于合约信息来调用所述智能合约，并在区块链中传送所述合约信息，以使得所述区块链中的至少一部分节点端设备具备所述合约信息；所述节点端设备利用公钥来解密的经所述私钥加密的交易参数，并基于所述交易参数来执行所述智能合约；所述节点端设备向区块链中的指定节点端设备传送所述智能合约的执行结果，以参与在所述区块链中对所述执行结果的共识，当所述执行结果通过共识时，所述节点端设备利用所述公钥来对所述执行结果进行加密，并以键值对的方式存储经所述公钥加密的执行结果。

本发明另一方面还提出了一种在区块链的节点端设备处的交易处理方法，其包括：基于合约信息来调用智能合约，并在区块链中传送所述合约信息，以使得所述区块链中的至少一部分节点端设备具备所述合约信息；利用公钥来解密所述合约信息中的经加密的交易参数，基于所述交易参数来执行所述智能合约；在区块链中传送所述智能合约的执行结果，以参与在所述区块链中对所述执行结果的共识。

本发明另一方面还提出了一种在区块链的节点端设备处的交易查询方法，其包括：基于查询请求调用智能合约，并在区块链中传送所述查询请求，以使得所述区块链中的至少一部分节点端设备具备所述查询请求；利用公钥来解密所述查询请求中的经私钥加密的查询参数，然后基于所述公钥加密所述查询参数；以及基于经所述公钥加密的查询参数来确定查询结果。

本发明另一方面还提出了在区块链的客户端设备处的交易查询方法，其包括：利用私钥对查询参数进行加密，以生成查询请求，并向节点端设备发送查询请求；利用所述私钥对来自节点端设备的经公钥加密的查询结果进行解密。

本发明另一方面还提出了交易处理装置，其包括：处理器；以及存储器，其用于存储指令，当所述指令在执行时使得所述处理器执行前述的任一方法。

通过本发明的技术方案，使得加密性能和安全性能更强。此外，区块链客户端、节点设备在传输交易/查询参数时，均对相关参数进行了加密，从而保证了交易和查询的数据安全和数据的隐私保护。

附图说明

参考附图示出并阐明实施例。这些附图用于阐明基本原理，从而仅仅示出了对于理解基本原理必要的方面。这些附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。

图1为依据本发明实施例的交易处理系统的架构；

图2为依据本发明实施例的交易处理方法的流程图；

图3为依据本发明实施例的交易查询方法流程图；

图4为依据本发明实施例的信息处理装置的示意图。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

首先，对本申请所涉及到的术语/概念进行简述。智能合约中包括与合约业务逻辑相关的至少一个执行方法(譬如，函数)，而该函数的参数则是交易参数。智能合约被部署在区块链的节点端设备处，客户端设备通过向节点端设备发送合约信息来调用部署在节点端设备处的智能合约。合约信息可以包括智能合约的指示信息(譬如，ID、地址)、交易方法以及交易参数等信息。智能合约的交易方法是指执行智能合约时能够表示该合约的业务逻辑的函数；类似的，查询方法是指查询智能合约时的表示查询逻辑的函数。私钥是与客户端设备相关联且存储于客户端设备的密钥，公钥则是存储于节点端设备的密钥，节点端通过客户端的指示信息来确定与该客户端相对应的公钥。

在本发明中，通过在客户端设备生成私钥和数字证书，客户端设备对交易参数基于私钥加密；在执行智能合约时，对交易参数基于公钥进行解密；当共识成功后，对写入区块链的键和值基于公钥加密。在客户端设备查询时，客户端设备对查询参数基于私钥加密，区块链节点对查询参数先基于公钥解密，再基于公钥加密后查询交易结果，并把交易查询结果返回给客户端设备，私钥对查询结果解密获取查询结果。

图1为依据本发明实施例的交易处理系统的架构。

如图所示，在交易处理系统100中，客户端设备110通信连接到区块链中的节点端设备121。在一种实施方式中，客户端设备110与节点端设备121之间的通信连接基于签名和验签来定，进而保证二者之间通信的真实性。

客户端设备110生成私钥和数字证书，并将数字证书发送到节点端设备121。基于区块链的传送机制，节点端设备122和/或123也将具备该数字证书。当客户端设备110发起交易时，其将合约信息发送到节点端设备121。在本实施例中，合约信息中的交易参数经由私钥加密，因此，在发送往节点端设备121的过程中，合约信息以加密的形式传送，避免了明文传送，保证了私密性。

节点端设备121基于合约信息来调用智能合约，并传送合约信息，以使得节点端设备122和/或123具备该合约信息。

具备该合约信息的节点端设备(譬如，节点端设备121)利用公钥来解密经私钥加密的交易参数，并基于该交易参数来执行智能合约。节点端设备121向区块链中的指定节点端设备(譬如，领导节点端设备)传送智能合约的执行结果，以参与对执行结果的共识。可以理解的，领导节点端设备可以是节点端设备121也可以是区块链中的其它节点端设备。当智能合约的执行结果通过共识时，节点端设备121利用公钥来对执行结果进行加密，并以键值对的方式存储经公钥加密的执行结果。

当客户端设备110需要查询智能合约的执行结果时，其利用私钥对查询参数进行加密，以生成查询请求，并向节点端设备121发送查询请求。节点端设备121基于查询请求调用智能合约，并在区块链中传送查询请求，以使得节点端设备122和/或123具备查询请求。具备该查询请求的节点端设备(譬如，节点端设备121)利用公钥来解密查询请求中的经私钥加密的查询参数，然后基于公钥加密查询参数，进而可以使用经公钥加密的查询参数来在数据库中确定查询结果。

图2为依据本发明实施例的交易处理方法的流程图。

步骤S201：客户端设备生成私钥和数字证书。

在该步骤中，客户端设备生成与其相关联的私钥和数字证书，从而可以使用私钥对将要传输的指定文件进行加密。在本实施例中，加解密算法采用非对称算法RSA或ECC椭圆曲线算法。

可以理解的，对于多个客户端设备，每个客户端设备都可以生成自己的私钥，并把包含公钥的证书发送给区块链上的每个节点端设备；相应地，每个节点端设备可以区分发送交易的客户端设备的编号和证书映射关系。

步骤S202：客户端设备向节点端设备发送所生成的数字证书。

在该步骤中，客户端设备向节点端设备发送数字证书，使得区块链中的每个节点端设备均能够获得与私钥相对应的数字证书，其中数字证书包含公钥等信息。可以理解的，当节点端设备收到数字证书时，将通过区块链的传送机制来使得区块链中的至少一部分节点端设备具备该数字证书。

在一种实施方式中，客户端设备和节点端设备通信时，可以通过相互的签名和验签来保证交易的真实有效性。

步骤S203：客户端设备向节点端设备发送合约信息。

在该步骤中，客户端设备利用私钥对交易参数进行加密，并且将合约信息发送给节点端设备，以发起交易。

步骤S204：节点端设备调用智能合约，并传送合约信息。

在该步骤中，节点端设备基于合约信息来调用智能合约。例如，节点端设备可以根据合约信息中的智能合约名称和/或ID来确定所要调用的智能合约，并且还将接收自客户端设备的合约信息发送到区块链中的至少一部分节点端设备。

步骤S205：利用公钥解密参数，并基于参数执行智能合约。

在该步骤中，节点端设备利用数字证书的公钥对被客户端设备加密的交易参数进行解密，并且基于交易参数执行智能合约的业务逻辑。

例如，客户端设备编号为1，调用智能合约的方法为method1,参数为a、b、1000。当交易表示将用户a的资产转移1000到用户时，客户端设备交易调用示例为：method1(1,a,b,1000)。客户端设备利用私钥加密后，所传输的加密的交易参数为method1(1,‘a’,‘b’,‘1000’)。因此，节点端设备可以先通过客户端设备编号来找到相应的数字证书，然后使用数字证书中的公钥来解密，进而使得‘a’、‘b’、‘1000’被解密为a、b、1000。

步骤S206：节点端设备基于执行智能合约的共识结果，来处理智能合约的执行结果。

在该步骤中，节点端设备在生成合约执行结果后，将参与对该执行结果的共识。如果共识成功(步骤S206a)，节点端设备将合约的执行结果利用公钥加密后写入节点数据库，并返回交易成功给客户端设备。换而言之，节点链节点使用公钥对执行结果中的键(Key)和值(Value)加密，比如，a＝1500，则利用公钥加密后a被加密为‘a1’，1500被加密为‘1500’。

在一种实施方式中，智能合约的执行结果可以存储在节点端设备的非关系型数据库中，从而表征执行结果的键和值通过公钥加密后，存储到节点端设备的数据库中。可以理解的，如果共识失败(步骤S206b)，则发送交易失败的信息给用户端。

通过上述过程，智能合约在成功执行后，其执行结果将以键值对的形式存储在各个节点端设备中。相应地，如果要查询执行结果，也需要利用与该键值对相关联的参数来进行查询。

图3为依据本发明实施例的交易查询方法流程图。

步骤S301：客户端设备生成查询请求，并向节点端设备发送查询请求。

在该步骤中，用户通过客户端设备生成查询请求，该查询请求包括智能合约的名称和/或ID、查询方法和查询参数，其中查询参数通过与客户端设备相对应的私钥加密。可以理解的，查询参数对应于合约执行结果在节点端设备中的存储形式，譬如，查询参数可以是键值对。

步骤S302：节点端设备调用智能合约。

在该步骤中，节点端设备根据查询请求来调用其自身部署的智能合约。在一种实施方式中，节点端设备在区块链中传送接收到的查询请求，以使得区块链中的至少一部分节点端设备都能收到该查询请求。可以理解的，节点端设备是否向其它节点端设备传送该查询请求，可以由客户端设备来决定。

步骤S303：节点端设备基于查询参数来查询智能合约执行结果。

在该步骤中，节点端设备利用公钥解密查询参数，然后用公钥加密经解密的查询参数，可以适用在节点端设备的数据库中查询，再利用经公钥加密的查询参数在节点端设备中查询，以确定查询结果。

例如，当客户端设备查询与用户a相关的智能合约执行结果时，客户端设备将通过私钥将请求query1(1,a)加密为query(1,‘a’)，其中，1为客户端设备编号，a为查询参数。

节点端设备通过客户端设备编号而确定与该客户端设备相对应的数字证书，进而使用数字证书中的公钥解密，即将‘a’解密为a。由于合约的执行结果均是通过公钥加密后存入节点端设备中，因此，节点端设备需要使用公钥来对参数a进行加密，即将a加密为‘a1’。如此，可以利用‘a1’来在节点端设备中查询。

步骤S304：节点端设备向客户端设备发送经公钥加密的查询结果。

在该步骤中，当节点端设备查询到合约执行结果‘1500’时，节点端设备将该执行结果发送到客户端设备。可以理解的，该查询结果不仅可以包括智能合约的执行结果，还可以包括其它相关信息。

在一个实施方式中，查询结果可以是多个节点端设备共识后所确定的查询结果。换而言之，节点端设备需要向区块链中的指定的节点端设备传送查询结果，以参与对查询结果的共识。可以理解的，指定的节点端设备可以是区块链中的任意的节点端设备。

步骤S305：客户端设备用私钥解密执行结果。

由于该查询结果是经过证书公钥加密后的值，因此，客户端设备在获取到‘1500’后，可以使用私钥解密，进而将‘1500’解密为1500。如此，客户端设备可以获得可读的查询结果。

可以理解的，在上述实施例中，可以采用非对称算法如(譬如，RSA算法或ECC椭圆曲线算法)来生成一对公私钥，并基于公钥生成证书，从而可以使得加密性能和安全性能更强。此外，区块链客户端、节点设备在传输交易/查询参数、查询结果时，均对相关数据进行了加密，从而保证了交易和查询的数据安全和数据的隐私保护。

图4为依据本发明实施例的信息处理装置的示意图。

信息处理装置400包括处理器410以及存储器420，其中，该存储器420用来存储指令。当该指令在执行时，能够使得处理器410执行如前述的方法，譬如，用户端设备和/或节点端设备处理交易、查询的方法，在此不再赘述。

上述的部署方法的流程还代表机器可读指令，该机器可读指令包括由处理器执行的程序。该编程指令存储于有形计算机可读介质上，如硬盘、闪存、只读存储器(ROM)、光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)、高速缓存器、随机访问存储器(RAM)和/或任何其他存储介质，在该存储介质上信息可以存储任意时间(例如，长时间，永久地，短暂的情况，临时缓冲，和/或信息的缓存)。如在此所用的，该术语有形计算机可读介质被明确定义为包括任意类型的计算机可读存储的信息。附加地或替代地，可利用编码指令(如计算机可读指令)实现图2、3中的示例过程，该编码指令存储于非暂时性计算机可读介质，在该存储介质信息可以存储任意时间。可以理解的，该计算机可读指令还可以存储在网络服务器中、云端平台上，以便于用户使用。

另外，尽管操作以特定顺序被描绘，但这并不应该理解为要求此类操作以示出的特定顺序或以相继顺序完成，或者执行所有图示的操作以获取期望结果。在某些情况下，多任务或并行处理会是有益的。同样地，尽管上述讨论包含了某些特定的实施细节，但这并不应解释为限制任何发明或权利要求的范围，而应解释为对可以针对特定发明的特定实施例的描述。本说明书中在分开的实施例的上下文中描述的某些特征也可以整合实施在单个实施例中。反之，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分离地在多个实施例或在任意合适的子组合中实施。

Claims (7)

1.一种在区块链中的交易处理方法，包括：

客户端设备生成私钥和数字证书，并将所述数字证书发送到节点端设备，其中，所述数字证书包括公钥；

所述客户端设备向所述节点端设备发送合约信息，所述合约信息包括智能合约的交易参数、智能合约的指示信息和与智能合约的业务逻辑相对应的函数，其中所述交易参数经所述私钥加密；

所述节点端设备基于合约信息来调用所述智能合约，并在区块链中传送所述合约信息，以使得所述区块链中的至少一部分节点端设备具备所述合约信息；

所述节点端设备利用公钥来解密的经所述私钥加密的交易参数，并基于所述交易参数来执行所述智能合约；

所述节点端设备向区块链中的指定节点端设备传送所述智能合约的执行结果，以参与在所述区块链中对所述执行结果的共识，当所述执行结果通过共识时，所述节点端设备利用所述公钥来对所述执行结果进行加密，并以键值对的方式存储经所述公钥加密的执行结果。

2.一种在区块链的节点端设备处的交易处理方法，包括：

基于合约信息来调用智能合约，并在区块链中传送所述合约信息，以使得所述区块链中的至少一部分节点端设备具备所述合约信息；

利用公钥来解密所述合约信息中的由客户端设备的私钥进行加密的交易参数，基于所述交易参数来执行所述智能合约；

向区块链中的指定节点端设备传送所述智能合约的执行结果，以参与在所述区块链中对所述执行结果的共识；

当所述执行结果通过共识时，利用所述公钥来对所述执行结果进行加密，从而以键值对的方式存储所述执行结果。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述合约信息接收自所述客户端设备，并且还包括所述智能合约的指示信息和与所述智能合约的业务逻辑相对应的函数。

4.如权利要求3所述的方法，还包括：

如果所述执行结果未通过共识，向所述客户端设备发送指示所述智能合约执行失败的消息。

5.一种在区块链的节点端设备处的交易查询方法，包括：

基于查询请求调用智能合约；

利用公钥来解密所述查询请求中的经私钥加密的查询参数，然后基于所述公钥加密所述查询参数；

基于经所述公钥加密的查询参数来确定查询结果；

在区块链中传送所述查询请求，以使得所述区块链中的至少一部分节点端设备具备所述查询请求；

向区块链中的指定的节点端设备传送所述查询结果，以参与在所述区块链中对所述查询结果的共识；

所述至少一部分节点端设备基于客户端设备的编号来确定数字证书，进而在所述数字证书中确定所述公钥；以及

利用所述公钥来加密所述查询结果，并向客户端设备发送经所述公钥加密的查询结果。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述节点端设备利用经所述公钥加密的查询参数在数据库中进行查询，以确定所述查询结果。

7.一种交易处理装置，包括：

处理器；以及

存储器，其用于存储指令，当所述指令在执行时使得所述处理器执行如权利要求2至6中任一项所述的方法。

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