环保与物流场景下的隐私交易记录方法技术

一种环保与物流场景下的隐私交易记录方法；基于区块链技术，将各个参与实体作为区块链网络中的各个节点，并根据环保与物流场景将不同节点划分为三种类型：管理节点、代理节点和用户节点，每个节点独立维护一份本地帐本，帐本包含所有交易记录；设计隐藏实体身份与交易额度的账本结构和交易内容，并设计与之对应的交易验证和审计方法，保证代理节点和用户节点的流出交易总额度可控，交易收支平衡；设计一种基于动态规划算法的范围证明聚合方法，并根据Bulletproof聚合证明特点可进一步使用贪心策略进行优化，充分利用不同范围证明算法的特点，通过妥善选择聚合证明的组合方案获得最低平均单个范围证明验证时间，实现高效的交易验证。验证。验证。

【技术实现步骤摘要】
环保与物流场景下的隐私交易记录方法


[0001]本专利技术涉及互联网场景下的交易记录处理
，具体涉及一种具有匿名特性和交易数额隐藏功能的交易记录方法。

技术介绍

[0002]随着互联网技术的发展，交易记录的数字化趋势显现，数字化的交易记录防伪性强，便利性高，在诸如物流、电力资源采购和碳排放等场景中都具有良好的应用前景。不同于当前中心化的数字交易记录形式，以区块链技术为底层技术的去中心化的交易记录方式无需依赖任何权威机构，就可以完成交易的流转，其中，交易的进行都遵循系统中预定的逻辑，不能被任何中心化的机构控制。
[0003]但是，在现实场景中，交易记录流转则往往由中心化的节点或机构主导，产生不同的机构种类，对应不同的机构功能。在碳排放额度分配的场景中，生态环境管理部门决定各个生态环境分管部门排放量总额度，意味着它可以“凭空制造可流转交易记录”，各个生态环境分管部门接受来自生态环境管理部门的配额，并将之分配给下属的重点单位企业。类似的，在物流运输等场景中也存在相似的节点分类，具体地，物品工厂制造物资，意味着它可以“凭空制造可流转交易记录”，物品工厂将生产的物资转运至物流运转中心，物资也可以在物流运转中心之间流转，收件方则可以接受来自各个物流运转中心的物资。多数现存的交易记录方案没有根据这些特点对系统参与者进行明确分类，确定各个参与者的功能职责。参考目前的大多数需要记录交易流转的体系，参与者角色可分为三种，分别是管理节点、代理节点以及其他参与者，称为用户节点。管理节点作为原始信任实体，可以凭空产生交易记录，代理节点接受管理节点为之分配的交易额度，并将这些大额的交易记录再打碎并流转给其他用户节点，实现不同层级之间的交易额度流转。
[0004]在现实场景下，交易记录中往往存在隐私保护需求，需要设计一种方法来保证其具体数额、流转方向、参与节点的身份隐私，尤其是交易额度的隐藏。隐藏的交易额度带来了一些问题，最为显著的一个问题是，交易验证者无法直接通过明文交易额度验证交易有效性。因此，需要证明每条交易记录中的交易额度收支守恒，并证明每一个参与实体的流出交易额度总量受控。现有的交易记录额度隐藏方案通常使用承诺，生成交易额度在某一规定额度之内的证明则使用范围证明算法。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是设计一种适用于环保与物流场景下的、具有匿名特性和交易数额隐藏功能的交易记录方法，能够在隐藏实体身份和交易额度的条件下控制代理节点流出的总交易额度，并能够在短时间内验证出一个交易中的交易额度是否在该交易发起者的剩余交易额度之内。
[0006]本专利技术的技术方案
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种环保和物流场景下的隐藏参与实体身份与
交易额度的隐私交易记录方法，该方法利用区块链技术中的交易发起、交易验证和共识流程来实现交易记录的流转，使用表格式账本匿名化参与实体的身份，使用密码学中的承诺和范围证明技术隐藏交易记录中的额度，并将此密文交易流转记录保存在区块链上。本专利技术设计了隐藏交易额度的交易内容以及用于记录交易流转的账本结构，并根据账本结构和交易内容设计了交易发起和交易验证方法，使用现存的共识流程，例如PBFT等，可实现具有匿名特性和交易数额隐藏功能的交易记录方法，根据账本结构和交易内容，本专利技术还设计了交易的审计方法，允许任意实体公开验证代理节点与用户节点的总输出交易额度不超过其总输入交易额度。
[0008]本专利技术提供的环保和物流场景下的隐私交易记录方法，本专利技术方法应用于环保领域下碳中和授权交易场景中，各单位之间碳排放量的授权与交易记录，或应用于物流领域下包裹转运场景中，各包裹转运信息的记录，并保持参与实体的匿名和碳排放量授权交易或包裹转运记录的隐藏，同时允许公开验证各个交易记录中的密态交易额度守恒且密态交易额度在限定范围之内；
[0009]所述方法使用一种基于区块链的三层架构，将每一个参与实体对应区块链网络中的一个节点。每一个参与实体独立维护一个表格状本地帐本，表格的每一行代表一个交易记录，每一列代表一个参与实体或其他交易信息。一个本地帐本中包括多条交易，每一个交易流转记录即为本地账本中的一笔交易。本专利技术将所有节点分为三类，分别是管理节点、代理节点与用户节点，所述管理节点对应于环保场景中的生态环境管理部门或物流场景中的物品工厂，该管理节点通过发起以代理节点作为接收者的交易，可为每个代理节点分配交易额度，由管理节点作为接收者的交易总额度，即其总输入交易额度可小于由该管理节点作为发送者的交易总额度，即其总输出交易额度，管理节点可制造交易额度；代理节点对应于环保场景中的各生态环境分管部门或物流场景中的物流转运中心；用户节点对应于环保场景中的各重点企业或物流场景中的收件方；代理节点和用户节点在被分配的交易额度之内，将部分被分配额度转移至其他节点。三种节点类型中，管理节点是系统中的原始信任实体，其发起的交易被特殊对待，在提供有效的身份证明的前提下，允许管理节点作为发起者的交易的输出额度大于该交易中的输入额度，即管理节点可以制造交易流转额度；管理节点通过发起一笔接收者为代理节点的交易来为代理节点分配交易额度，拥有剩余交易额度的代理节点可发起交易，在发起交易时，同样需要提供身份证明；类似地，拥有剩余交易额度的用户节点也可以发起交易，但不需要提供身份证明。综上所述，交易额度的流动过程可以使用一个流网络表示，该流网络中的每一个节点都被允许拥有输入流和输出流，并只允许管理节点的所有输出流之和大于其所有输入流之和，以完成交易额度产生的过程。
[0010]下面首先详细描述账本结构、交易内容，随后描述交易记录、交易审计的具体方法。
[0011]账本结构为表格状，每一行代表一笔交易记录，每一个列代表一个参与实体的交易内容或者与交易相关的其他信息，例如交易时间戳和交易编号。每一笔交易记录中，每一个参与实体的交易内容都包含密态的交易金额以及一系列证明。在这一账本结构下，虽然每一列对应的系统参与实体是确定的，但每一个列与系统参与实体的具体对应关系是混淆的，参与者的身份不能通过分析交易记录之间的联系确定，能够实现实体的匿名特性。
[0012]每一个参与实体的交易内容都包含密态的交易金额以及一系列证明，这些证明用
于验证一笔交易的收支平衡，并验证交易额度不超过交易发起者剩余的总交易额度，能够实现交易额度隐藏的特性。对于每一笔交易i，系统参与者P
j
对应列j(j＝0,1
…
n，其中n是系统参与者个数)的交易内容包括：
[0013](1)对交易金额v
i,j
的承诺其中r
i,j
是一个随机值，g,h是椭圆曲线加法群中的元素；
[0014](2)Π
i,j
,一个证明集合，可用于证明代理节点当前交易额度在节点P
j
的剩余交易额度之内且交易不是伪造的。当交易i的发起者为管理节点，若管理节点为P
j
，其他节点为P
j'
，∏
i,j
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保与物流场景下的隐私交易记录方法，其特征在于，本方法应用于环保领域下碳中和授权交易场景中，各单位之间碳排放量的授权与交易记录，或应用于物流领域下包裹转运场景中，各包裹转运信息的记录，并保持参与实体的匿名和碳排放量授权交易或包裹转运记录的隐藏，同时允许公开验证各个交易记录中的密态交易额度守恒且密态交易额度在限定范围之内；所述方法的交易记录步骤包括：(1)交易发起：任意参与实体进行交易时，首先根据交易发起者的节点类型以及本次交易额度构建新的交易，即交易发起过程；(2)交易验证：随后新交易被广播到其他节点，各节点对这笔交易进行交易验证；(3)共识流程：若该笔交易被验证有效，则进入共识流程，最终被各个节点添加到本地帐本，成功完成交易记录。2.根据权利要求1所述的环保和物流场景下的隐私交易记录方法，其特征在于，所述方法使用一种基于区块链的三层架构，将每一个参与实体对应一个节点，将所有节点划分为三种类型：管理节点、代理节点、用户节点，所述管理节点对应于环保场景中的生态环境管理部门或物流场景中的物品工厂，该管理节点通过发起以代理节点作为接收者的交易，来为每一个代理节点分配交易额度，由管理节点作为接收者的交易总额度，即管理节点的总输入交易额度可小于由该管理节点作为发送者的交易总额度，即总输出交易额度，管理节点可制造交易额度；代理节点对应于环保场景中的各生态环境分管部门或物流场景中的物流转运中心；用户节点对应于环保场景中的各重点企业或物流场景中的收件方；代理节点与用户节点可在被分配的总交易额度之内，将部分被分配额度转移至其他节点；每一个节点都可以参与交易发起、交易验证和共识流程，同时对交易进行审计，每一个参与实体都单独维护一个表格状本地账本，每一行代表一个交易记录，每一列代表一个参与实体或其他交易信息。3.根据权利要求2所述的环保和物流场景下的隐私交易记录方法，其特征在于，所述的交易发起的方法是，填充交易时，结合基于环签名的范围证明算法与Bulletproof范围证明算法保护交易额度的隐私，提出并使用一种基于动态规划算法的结合方法，所述结合方法利用Bulletproof聚合证明的优势，为每一笔交易创建一个或多个聚合的范围证明，以及一个或多个基于环签名的范围证明，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏明，杨颖，许佳佳，王刚，刘晓光，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：