CN106385400A - 基于比特币交易网络的匿名消息传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于比特币交易网络的匿名消息传输方法，包括以下步骤：1)用户A生成比特币交易单，同时将需要传输的消息数据写入到比特币交易单中；2)用户A向比特币交易网络广播比特币交易单，比特币交易单在比特币交易网络中传播；3)用户B通过比特币交易网络接收到比特币交易单，并从中提取出消息数据。本发明引入了比特币交易网络的P2P特性，将消息数据写入到比特币交易单中，通过比特币网络进行广播，从而达到了消息传输方式匿名无源的效果。

Description

基于比特币交易网络的匿名消息传输方法

技术领域

本发明属于信息技术领域，具体涉及一种基于比特币交易网络的匿名消息传输方法。

背景技术

P2P，全称Peer to Peer，意为对等网络，是一种网络结构的思想。它与目前网络中占据主导地位的客户端/服务器(Client/Server)结构(也就是WWW所采用的结构方式)的一个本质区别是，整个网络结构中不存在中心节点(或中心服务器)。在P2P结构中，每一个节点(peer)大都同时具有信息消费者、信息提供者和信息通讯等三方面的功能。从计算模式上来说，P2P打破了传统的C/S(Client/Server)模式，在网络中的每个节点的地位都是对等的。每个节点既充当服务器，为其他节点提供服务，同时也享用其他节点提供的服务。

比特币，英文为BitCoin，其概念最初由中本聪在2009年提出，根据中本聪的思路设计发布的开源软件以及建构其上的P2P网络。比特币是一种P2P形式的数字货币，点对点的传输意味着一个去中心化的支付***。与大多数货币不同，比特币不依靠特定货币机构发行，它依据特定算法，通过大量的计算产生，比特币经济使用整个P2P网络中众多节点构成的分布式数据库来确认并记录所有的交易行为，并使用密码学的设计来确保货币流通各个环节安全性。比特币交易体系是由账簿(block)，交易单，钱(bitcoin)，和交易(transactions)等几个概念组成。

比特币交易网络完全去中心化，没有发行机构，也就不可能操纵发行数量。其发行与流通，是通过开源的P2P协议实现。P2P的去中心化特性与算法本身可以确保无法通过大量制造比特币来人为操控币值，基于密码学的设计可以使比特币只能被真实的拥有者转移或支付，这同样确保了货币所有权与流通交易的匿名性。使用比特币进行交易具有匿名无源的特性，当局无法追查到交易双方在现实生活中的真实身份，以至于“维基解密”组织在twitter上都公开宣称接受匿名的比特币捐助，并公布其组织的比特币账号。

比特币匿名无源特性的原因如下：

1)所有的比特币交易都公开且永久地存储在网络中，意味着任何人都能查看任何一个比特币地址的余额和交易记录。然而，除非在购买过程中或者其他状况下透露了身份信息，比特币地址背后的真实身份是保密的，与现实生活中的真实身份是没有联系的。且任何人都可以轻易生成大量的账号ID，通过多个地址交易可进一步提高匿名性。

2)进行交易时，用户A使用比特币软件向全世界宣布，“我要向用户B转钱”。于是比特币世界会生成一个交易单，向P2P全网广播。如图1所示，用户A将交易单在网络上广播出去，通过整个P2P网络进行传播。政府、运营商等机构针对网络数据包进行分析，只能追查到P2P网络部分数据的发送方和接收方；即便如此，也无法确认数据的发送方确实是交易单的发送者，亦或是交易单的转发广播者。除非有机构可以获取整个比特币网络的拓补结构，以及网络中节点之间传输的所有数据，才有可能确认交易单的发送方。实际上，任何第三方机构都无法做到完整掌控整个比特币网络，因此可以保证交易方的匿名无源。

目前常见的消息传输方法，都是基于存在中心节点的网络来传输。用户A和用户B之间进行消息传输，用户A将消息发送后，消息首先会传输到中心节点，然后中心节点将消息传输给用户B，从而达成用户A和用户B之间的消息传输。(此处的中心节点，不是指某个节点，而是指由通信网络拥有者机构所控制的节点。)常见的聊天软件，如QQ、微信，使用的都是这种消息传输方法。用户A可以采用代理的技术，使用一台代理服务器作为跳板，利用代理服务器与中心节点进行通信，自身真实IP地址不直接与中心节点通信，从而达到隐藏自身的目的。

在目前常见的消息传输方法中，由于每次消息传输，消息都必须经过中心节点进行中转，因此，中心节点可以获取消息内容、消息发送者、消息接收者，从而可以知晓消息发送者和消息接收者的身份。如果用户使用了代理的技术，可以在一定程度上隐藏自身；但实际上通过代理服务器顺藤摸瓜，仍然可以追溯到用户的真实IP地址甚至真实IP身份；特别是近年来，各种追踪溯源技术越来越多的出现并被实际应用，导致通过代理技术来隐藏自身的成功性越来越小。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种基于比特币交易网络的匿名消息传输方法，能够实现匿名无源的消息传输。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于比特币交易网络的匿名消息传输方法，包括以下步骤：

1)用户A生成比特币交易单，同时将需要传输的消息数据写入到比特币交易单中；

2)用户A向比特币交易网络广播比特币交易单，比特币交易单在比特币交易网络中传播；

3)用户B通过比特币交易网络接收到比特币交易单，并从中提取出消息数据。

进一步地，步骤1)中，用户A根据比特币交易单格式自行生成比特币交易单，所述比特币交易单中包含：付款人账号ID、收款人账号ID、交易金额、需要传输的消息数据等内容。

进一步地，步骤1)在比特币交易单中的OP_RETURN字段中加入需要传输的消息数据。

进一步地，步骤2)中，用户A按照比特币网络交易规范将比特币交易单在整个比特币交易网络中广播，通过比特币交易网络中的节点传播到全网；比特币网络自动确认该笔交易有效，并将该比特币交易单写进比特币账簿，相当于交易底单，此时比特币全网用户均能够查看到该笔交易单。

进一步地，步骤3)中，用户B在所有交易单中筛选出收款人账号ID为用户B的交易单，然后将交易单中的传输消息提取出来，从而获取用户A给用户B传输的消息内容。

进一步地，在向交易单中加入需要传输的消息数据时，先对消息数据进行编码，之后再写入到交易单中，并在提取消息时相应地进行解码。

本发明的有益效果如下：

本发明引入了比特币交易网络的P2P特性，将消息数据写入到比特币交易单中，通过比特币网络进行广播，从而达到了消息传输方式匿名无源的效果。

附图说明

图1是用户A将交易单通过整个P2P网络进行传播的示意图。

图2是本发明的匿名消息传输方法的流程图。

图3是实施例中交易单的示意图。

图4是在交易单中OP_RETURN字段加入信息数据的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体实施例和附图，对本发明做进一步说明。

在比特币交易网络中，每个用户只是用一串数字来代表，即帐号ID，与现实生活中的身份没有关联，因此无法通过账户ID关联到现实生活中的真实身份，所以比特币常被用于大家进行匿名交易。每次比特币交易过程中，都会产生一笔交易单，交易单上记录了交易的付款人ID、收款人ID、交易金额等信息，交易单会在比特币网络中传播，比特币交易网络全部用户都会收到该账单。

本发明的匿名消息传输方法是指：用户A在创建交易单的同时，将需要传输的消息内容附加在交易单中，然后向比特币网络广播交易单；用户B通过比特币网络接受到该交易单，从中提取出消息数据，以获取消息内容；整个消息传输方法，完全基于比特币交易网络的交易方法，从而继承了比特币交易的匿名无源的特性。

本发明的匿名消息传输方法，其流程如图1所示，包括以下步骤：

1.用户A生成比特币交易单

用户A根据比特币交易单格式，自行生成比特币交易单。交易单中包含了：付款人(用户A)账号ID、收款人(用户B)账号ID、交易金额、需要传输的信息等内容。

2.交易单在比特币交易网络中广播，直至比特币网络确认该笔交易

用户A将该比特币交易单，遵循比特币网络交易规范，在整个比特币网络中广播，通过网络中的节点传播到全网。

比特币网络会自动确认该笔交易有效，并将该比特币交易单写进比特币账簿，相当于交易底单。此时，比特币全网用户均可以查看到该笔交易单。

3.用户B从交易单中提取信息

用户B在所有交易单中，筛选出收款人账号ID为用户B的交易单。然后将交易单中的传输信息提取出来，便获取了用户A给用户B传输的信息内容。

由于每个用户的帐户ID与现实生活中的身份没有关联，因此无法通过账户ID关联到现实生活中的真实身份。再加上交易单是在比特币网络中不断的广播式传播，不光是用户A会对外发送该交易单，其他接收到该交易单的用户也会对外发送该交易单，致使无法针对交易单进行溯源，无法确认用户A的IP地址和地理位置。这样就达到了信息传输时匿名无源的效果。

下面进一步详细介绍步骤1：

2013年底，比特币官方允许在标准的比特币交易中，使用OP_RETURN字段，在交易单上增加40字节的数据，可以供用户写入数据。每笔交易中只能包含一个OP_RETURN字段，不可重复。比特币官方认可这种交易单为标准交易。

比特币官方客户端并没有提供创建OP_RETURN类型交易的功能，因此需要自行创建raw transaction(原始交易)，交易的创建者需要考虑并生成交易单的每个字段信息，并将之发送到比特币网络。

OP_RETURN字段的样式为：OP_RETURN<data>。其中“data”部分被限制为40字节。

示例：我们在交易单中的OP_RETURN字段加入消息：

！dlroW nioctiB olleH:1tset

(test1:Hello Bitcoin World！的反序书写)

图3为一个交易单，图4是在交易单中的OP_RETURN字段加入上述消息的示意图。可以看出：该交易是由5.9.24.81的IP地址传播的，该IP归属地是德国，但实际上该交易是最初源自于我们，这印证了该消息传输方法匿名无源的特性。

上述方法中，在向交易单中OP_RETURN字段加入消息的步骤中，可以将消息经过某种编码(比如base64编码)，之后再写入到交易单中；在提取消息时，相应地进行解码。通过这种方法可以实现更加安全的消息传输。

关于加入消息、提取消息的过程，下面提供另一种实施方式：

用户A和用户B各自维护一套属于自己的公钥和私钥，并将自己的公钥告知对方。

1)用户A在发送消息的时候：

首先使用用户B的公钥对需要传输的消息进行加密，得到“消息密文”；

然后计算出需要传输消息的MD5值，并使用用户A的私钥对该MD5值进行签名，得到“消息签名”；

最后用户A将“消息密文”和“消息签名”，一起放入交易单中的OP_RETURN字段。

2)用户B在提取消息的时候：

首先使用用户B的私钥对消息密文进行解密，得到“消息明文”；

然后使用用户A的公钥对消息签名进行解密，得到MD5值，并与上一步骤中解密得到的“消息明文”的MD5值进行比较；

若2个MD5值一样，则可以确定“消息明文”就是用户A发送给用户B的消息，该消息在传输过程中没有被更改过；

若2个MD5值不一样，则表示消息在传输过程中被更改过。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (7)

1.一种基于比特币交易网络的匿名消息传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)用户A生成比特币交易单，同时将需要传输的消息数据写入到比特币交易单中；

2)用户A向比特币交易网络广播比特币交易单，比特币交易单在比特币交易网络中传播；

3)用户B通过比特币交易网络接收到比特币交易单，并从中提取出消息数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，用户A根据比特币交易单格式自行生成比特币交易单，所述比特币交易单中包含：付款人账号ID、收款人账号ID、交易金额、需要传输的消息数据。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)在比特币交易单中的OP_RETURN字段中加入需要传输的消息数据。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中，用户A按照比特币网络交易规范将比特币交易单在整个比特币交易网络中广播，通过比特币交易网络中的节点传播到全网；比特币网络自动确认该笔交易有效，并将该比特币交易单写进比特币账簿，相当于交易底单，此时比特币全网用户均能够查看到该笔交易单。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中，用户B在所有交易单中筛选出收款人账号ID为用户B的交易单，然后将交易单中的传输消息提取出来，从而获取用户A给用户B传输的消息内容。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在向交易单中加入需要传输的消息数据时，先对消息数据进行编码，之后再写入到交易单中，并在提取消息时相应地进行解码。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用户A和用户B各自维护一套属于自己的公钥和私钥，并将自己的公钥告知对方；

用户A在发送消息的时候，首先使用用户B的公钥对需要传输的消息进行加密，得到消息密文；然后计算出需要传输的消息的MD5值，并使用用户A的私钥对该MD5值进行签名，得到消息签名；最后用户A将消息密文和消息签名一起放入交易单中的OP_RETURN字段；

用户B在提取消息的时候，首先使用用户B的私钥对消息密文进行解密，得到消息明文；然后使用用户A的公钥对消息签名进行解密，得到MD5值，并与解密得到的消息明文的MD5值进行比较；若2个MD5值一样，则确定消息明文就是用户A发送给用户B的消息，该消息在传输过程中没有被更改过；若2个MD5值不一样，则表示消息在传输过程中被更改过。