基于多变量签名方法的区块链交易处理方法及计算机设备技术

本申请公开了一种基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，该方法包括：获取区块链用户发起的交易内容，根据交易内容生成对应的交易信息并对其进行哈希运算，得到第一哈希值；根据所述区块链用户持有的私钥构造多变量签名的私钥和公钥；采用多变量签名的私钥对所述第一哈希值进行签名，将交易信息和对应签名整合成一条交易记录广播到区块链上；所述交易记录中还包括多变量签名的公钥；区块链上的共识节点采用多变量签名的公钥对收到的交易记录进行验签操作，并存储验签成功的交易记录；本发明专利技术采用多变量签名方法对区块链中的交易或者区块体进行签名，能够抵抗量子计算机的破解攻击，具有很高的安全性。具有很高的安全性。具有很高的安全性。

【技术实现步骤摘要】
基于多变量签名方法的区块链交易处理方法及计算机设备


[0001]本申请涉及区块链
，更具体地，涉及一种基于多变量签名方法的区块链交易处理方法及计算机设备。

技术介绍

[0002]区块链具有“不可伪造”、“全程留痕”、“可以追溯”、“公开透明”、“集体维护”等特征，近年来受到了人们广泛的关注和研究，并以爆发式的发展速度，应用到社会各个领域。同时伴随而来的是，针对区块链的恶意攻击现象也随之增加，使区块链面临着数据损坏、篡改、泄露等风险，以及随着数据增大、应用增加，区块链的效率也有待提高，因此如何提高区块链的安全性能和运行效率，一直是人们研究的重点。
[0003]随着量子计算机的出现，将会对传统的基于整数分解和离散对数问题的公钥密码体制的安全性造成致命的威胁。现有的绝大多数公钥密码算法(RSA、 Diffie
‑
Hellman、椭圆曲线等)能够被足够大和稳定的量子计算机攻破，而椭圆曲线密码方案还被广泛应用于现有的区块链签名系统中(比如比特币目前使用的ECDSA签名算法与建议的Schnorr签名算法，都属于椭圆曲线数字签名算法，它们使用的椭圆曲线都是secp256k1；以太坊的数字签名方案几乎完全沿用了比特币的数字签名算法ECDSA
‑
secp256k1，只在哈希的生成方式有所不同)，只有可以抵抗量子计算机攻击的密码算法才能在量子计算和其之后时代存活下来。
[0004]自从1988年Matsumoto和Imai提出了一个具有里程碑意义的MI多变量公钥方案之后，多变量公钥密码体制(Multivariate Public Key Cryptosystem, MPKC)的设计与安全性分析逐渐成为了密码学研究的热点之一。如今多变量公钥密码体制被认为是有望抵制量子计算机攻击的一种公钥密码体制，其安全性基于求解有限域上的非线性多变量方程组，而这个问题被证明是一个NP困难问题。目前，量子计算机在解决NP困难问题方面还未能表现出特殊的优势。现阶段MPKC体制已逐渐成熟，尤其是其签名方案。
[0005]由于区块链系统中有许多场景需要进行签名及验签操作，并且对运行速度和安全性有较高的要求，因此对区块链系统采用多变量签名方案但是，目前尚未见针对区块链的多变量签名的技术方案出现。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于多变量签名方法的区块链交易处理方法及计算机设备，其目的在于提高区块链系统交易处理的安全性和运行速度。
[0007]为实现上述目的，按照本专利技术的第一个方面，提供了一种基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，该方法包括：
[0008]获取区块链用户发起的交易内容，根据交易内容生成对应的交易信息并对其进行哈希运算，得到第一哈希值；
[0009]根据所述区块链用户持有的私钥构造多变量签名的私钥和公钥；
[0010]采用所述多变量签名的私钥对所述第一哈希值进行签名，将交易信息和对应签名整合成一条交易记录广播到区块链上；所述交易记录中还包括多变量签名的公钥；
[0011]区块链上的共识节点采用所述多变量签名的公钥对收到的交易记录进行验签操作，并存储验签成功的交易记录。
[0012]优选的，上述基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，根据所述区块链用户持有的私钥构造多变量签名的私钥和公钥，包括：
[0013]对区块链用户持有的私钥进行哈希运算，得到第二哈希值；
[0014]采用所述第二哈希值作为干预条件，从混沌映射系统中迭代生成多变量签名的随机系数；
[0015]根据所述随机系数构造多变量签名的私钥和公钥。
[0016]优选的，上述基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，采用所述第二哈希值作为干预条件，从混沌映射系统中迭代生成随机系数，具体为：
[0017]根据所述第二哈希值设定所述混沌映射系统的迭代次数或初值，将生成的混沌数作为多变量签名的随机系数。
[0018]优选的，上述基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，所述多变量签名采用油醋多变量签名方法；
[0019]根据所述区块链用户持有的私钥构造多变量签名的私钥和公钥，包括：
[0020]根据油变量、醋变量和多阶有限域构造油醋二次多项式；
[0021]构造中心映射，所述中心映射由多条油醋二次多项式组合而成；
[0022]根据所述区块链用户持有的私钥随机生成可逆仿射变换，所述可逆仿射变换和中心映射组成多变量签名的私钥；
[0023]将中心映射与可逆仿射变换进行复合，得到公钥映射；所述公钥映射和多阶有限域组成多变量签名的公钥。
[0024]优选的，上述基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，采用所述多变量签名的私钥对所述第一哈希值进行签名，包括：
[0025]将第一哈希值进行分段，使得每段哈希值对应的十进制值与所述多阶有限域内的元素值相匹配；
[0026]将分段后的第一哈希值和随机选取的一组醋变量代入中心映射中，求得对应的油变量；
[0027]将所述油变量和随机选取的一组醋变量代入可逆仿射变换中，求得对分段后的第一哈希值的签名结果。
[0028]优选的，上述基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，区块链上的共识节点采用所述多变量签名的公钥对收到的交易记录进行验签操作，包括：
[0029]对所述交易记录中的交易信息进行哈希运算，将生成的哈希值进行分段处理，得到十进制表示的第三哈希值；
[0030]将所述第三哈希值和第一哈希值的签名结果代入公钥映射中，进行签名验证。
[0031]优选的，上述基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，所述区块链上的共识节点采用所述多变量签名的公钥对收到的交易记录进行验签操作之后，还执行：
[0032]区块链上的共识节点对交易记录进行正确性和合法性验证，若全部无误则存储这条交易记录。
[0033]按照本专利技术的第二个方面，提供了另一种基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，应用于区块链中的节点，该方法包括：
[0034]区块链中获得记账权的节点将存储的一个或多个交易记录整合成一个区块体并对所述区块体进行哈希运算，得到第四哈希值；
[0035]根据所述获得记账权的节点持有的私钥构造多变量签名的私钥和公钥；
[0036]采用所述多变量签名的私钥对所述第四哈希值进行签名，并把区块体和对应签名整合成一个新区块广播到区块链上；所述新区块中还包括多变量签名的公钥；
[0037]区块链上的共识节点采用所述公钥对收到的新区块和对应签名进行验签操作，并存储验签成功的新区块。
[0038]优选的，上述基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，根据所述获得记账权的节点持有的私钥构造多变量签名的私钥和公钥，包括：
[0039]对获得记账权的节点持有的私钥进行哈希运算，得到第五哈希值；
[0040]采用所述第五哈希值作为干预条件，从混沌映射系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，其特征在于，包括：获取区块链用户发起的交易内容，根据交易内容生成对应的交易信息并对其进行哈希运算，得到第一哈希值；根据所述区块链用户持有的私钥构造多变量签名的私钥和公钥；采用所述多变量签名的私钥对所述第一哈希值进行签名，将交易信息和对应签名整合成一条交易记录广播到区块链上；所述交易记录中还包括多变量签名的公钥；区块链上的共识节点采用所述多变量签名的公钥对收到的交易记录进行验签操作，并存储验签成功的交易记录。2.根据权利要求1所述的基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，其特征在于，根据所述区块链用户持有的私钥构造多变量签名的私钥和公钥，包括：对区块链用户持有的私钥进行哈希运算，得到第二哈希值；采用所述第二哈希值作为干预条件，从混沌映射系统中迭代生成多变量签名的随机系数；根据所述随机系数构造多变量签名的私钥和公钥。3.根据权利要求2所述的基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，其特征在于，采用所述第二哈希值作为干预条件，从混沌映射系统中迭代生成随机系数，具体为：根据所述第二哈希值设定所述混沌映射系统的迭代次数或初值，将生成的混沌数作为多变量签名的随机系数。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，其特征在于，所述多变量签名采用油醋多变量签名方法；根据所述区块链用户持有的私钥构造多变量签名的私钥和公钥，包括：根据油变量、醋变量和多阶有限域构造油醋二次多项式；构造中心映射，所述中心映射由多条油醋二次多项式组合而成；根据所述区块链用户持有的私钥随机生成可逆仿射变换，所述可逆仿射变换和中心映射组成多变量签名的私钥；将中心映射与可逆仿射变换进行复合，得到公钥映射；所述公钥映射和多阶有限域组成多变量签名的公钥。5.一种基于多变量签名方法的区块链交易处理方法，应用于区块链中的节点，其特征在于，还包括：区块链中获得记账权的节点将存储的一个或多个交易记录整合成一个区块体并对所述区块体进行哈希运算，得到第四哈希值；根据所述获得记账权的节点持有的私钥构造多变量签名...

【专利技术属性】
技术研发人员：李汝佳，刘云霞，刘思，
申请(专利权)人：郑州师范学院，
类型：发明
国别省市：