CN110738474A - 一种基于国密sm2算法加密的数字代币券的方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的方法及***，数字代币券是具有替代现金货币并有等额购买权利的权益凭证，包括：政府部门发行与兑现的数字代币券包模块；企业申领使用的数字代币券包模块；第三方服务机构收取的数字代币券包模块；形成基于SM2国产密码技术的区块链账本，基于单向通道的小额多次支付原理来交易的方法，每个区块存储数字代币券的交易，包括数字代币券描述信息和数字代币券识别码；数字代币券分布式存储节点，存储数字代币券区块链账本和代币券完整的原始信息，适于查询检索、验证追溯、预防篡改，避免单一中心化机构存储的***性风险，可追踪每一次交易，安全可控、有效监管，实现了数字代币券跨区域信任通用通兑。

Description

一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的方法及***
技术领域：
本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的方法及***。
背景技术：
创新券是由政府免费向中小微企业或创业团队发放的“权益凭证”，主要用于降低中小微企业的科技研发成本，实现通用通兑，降低研发成本。
为优化财政资助方式，降低创新创业成本，政府推广应用科技创新券。科技创新券(以下简称“创新券”)，是指利用政府财政科技资金，支持企业、团队向服务机构购买专业服务的一种政策工具。创新券采用数字代币券形式，由企业、团队申领和使用，由服务机构收取和申请兑付。申领使用主体为申领创新券的独立法人企业，服务机构为有意愿在服务交易中收取创新券的服务机构。
专业服务，是指企业、团队在科技创新过程中所需要的战略规划、技术研发、技术转移、检验检测、人才培养、资源开放等服务。
创新券的使用和管理遵循鼓励创新、诚实守信、公开透明、科学管理的原则。政府科技部门负责制定创新券政策,编制预算，管理和监督创新券的使用。财政、审计部门负责资金的预算管理，对资金的预算编制和执行情况进行监督检查。政府委托第三方机构，开展与创新券申领、使用和兑付相关的日常服务和具体管理工作。
然而，现有的创新券***也可能对政府造成监管安全风险。创新券欺诈对政府来说通常是个难题，在创新券欺诈中，不法者可能创建在政府被错误兑换的伪造创新券，或者可能从真实的创新券窃取创新券凭证并先于授权的接收者使用窃取的创新券凭证。在这些情况下，政府通常无法或不能向不法者行使追索权，因此真正的创新券失去了价值。另外，中心化数据库的创新券***通常是通过第三方在政府兑换创新券来运作的，这些创新券不被追踪，并且不能被追踪，使政府不知道未使用的创新券的价值，资金监管不便，容易产生资金乱用、挪用等问题。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的方法及***，可有效地监督检查创新券的申领、使用和兑付，进行绩效评价，审计监察等工作需求，采用基于国密SM2算法加密的数字代币券的方法和***，基于单向通道的小额多次支付的原理，实现技术支撑保障。
本发明由如下技术方案实施：一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的方法，包括：
企业法人登录创新券管理信息平台在线提交合同申领创新券，并在线将创新券支付给服务机构用以购买相关专业服务；
政府部门对合同中符合服务事项清单的专业服务及相应服务金额予以确认，并按该服务金额拟定发放创新券使用额度；
服务机构在线收取创新券，履行服务合同，在线提交创新券材料，申请兑付；
管理中心负责予以审核、予以兑付，通过政府财政银行拨付资金，实现跨区域通兑。
一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的***，包括：
企业数字代币券包模块，用于企业申请、使用和管理代币券；
政府部门数字代币券包模块，用于政府部门发放和管理企业的代币券，给服务机构兑现代币券；
服务机构数字代币券包模块，用于服务机构收取、申请兑现和管理代币券；
企业数字代币券包模块、政府部门数字代币券包模块、服务机构数字代币券包模块三者形成基于SM2国产密码技术的区块链账本、数字代币券分布式存储节点，其中：
基于SM2国产密码技术的区块链账本的每个区块存储数字代币券的交易，包括数字代币券描述信息和数字代币券识别码；
数字代币券分布式存储节点，内含节点，存储数字代币券区块链账本和代币券完整的原始信息。
进一步地，所述政府部门数字代币券包模块，包括：
新增代币券模块，政府部门根据财政资金新增代币券，将数字代币券发送到数字代币券区块链账本；
发行代币券模块，政府部门对企业提交的合同进行审核，并发放代币券给企业；
管理代币券模块，政府部门对数字代币券区块链账本进行合同查询、企业分析、行为监管；
兑现代币券模块，政府部门对服务机构的数字代金券进行验证并予以兑现。
进一步地，所述企业数字代币券包模块，包括：
申请代币券模块，企业在线提交与服务机构签订的合同，并向政府部门申领数字代金券；
使用代币券模块，企业购买服务机构的服务并支付数字代币券；
管理代币券模块，企业对数字代币券区块链账本中自己的数据进行查询。
进一步地，所述服务机构数字代币券包模块，包括：
收取代币券模块，服务机构给企业提供服务并收取数字代金券；
申请兑现代币券模块，服务机构向政府部门提交创新券兑现申请；
管理代币券模块，服务机构对数字代币券区块链账本中自己的数据进行查询。
更进一步地，所述区块链账本是基于SM2国产密码技术加密的，基于单向通道的小额多次支付的原理进行交易。
更进一步地，所述SM2国产密码技术包括：
政府A利用国密SM2加密算法中的密钥生成算法生成自己的SM2公私钥对(PKA,SKA)，政府A的钱包地址为PKA；
公司B利用国密SM2加密算法中的密钥生成算法生成自己的SM2公私钥对(PKB,SKB)，公司B的钱包地址为PKB；
钱包PKA和钱包PKB可由政府、公司单独签名自行花费。
更进一步地，所述SM2国产密码技术包括：政府A与公司B利用2-2门限SM2加密算法中的公钥及私钥份额生成算法，联合生成他们共同的SM2公钥PKAB，政府A的部分私钥为SKAB_A，公司B的部分私钥为SKAB_B，政府A与公司B共同的钱包地址为PKAB，该钱包只有政府A与公司B共同签名才能花费。
本发明的优点：
本发明可有效地监督检查创新券的申领、使用和兑付，进行绩效评价，审计监察等工作需求，采用基于国密SM2算法加密的数字代币券的方法和***，基于单向通道的小额多次支付的原理，适于查询检索、验证追溯、预防篡改，避免单一中心化机构存储的***性风险，实现数字代币券在政府、企业、服务机构间信任流通，安全可控，优化财政资助方式，降低创新创业成本。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明构思的示例性实施例的基于国密SM2算法加密的数字代币券***的***架构图；
图2是根据本发明构思的示例性实施例的基于国密SM2算法加密的数字代币券***的业务流程图；
图3是根据本发明构思的示例性实施例的基于国密SM2算法加密的数字代币券***的结构框图。
图4是根据本发明构思的示例性实施例的基于国密SM2算法加密的数字代币券***的加密业务流程图。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，本发明提供一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的方法，包括：
企业法人登录创新券管理信息平台在线提交合同申领创新券，并在线将创新券支付给服务机构用以购买相关专业服务；
政府部门对合同中符合服务事项清单的专业服务及相应服务金额予以确认，并按该服务金额拟定发放创新券使用额度；
服务机构在线收取创新券，履行服务合同，在线提交创新券材料，申请兑付；
管理中心负责予以审核、予以兑付，通过政府财政银行拨付资金，实现跨区域通兑。
本发明还提供一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的***，包括：
企业数字代币券包模块，用于企业申请、使用和管理代币券；
政府部门数字代币券包模块，用于政府部门发放和管理企业的代币券，给服务机构兑现代币券；
服务机构数字代币券包模块，用于服务机构收取、申请兑现和管理代币券；
企业数字代币券包模块、政府部门数字代币券包模块、服务机构数字代币券包模块三者形成基于SM2国产密码技术的区块链账本、数字代币券分布式存储节点，其中：基于SM2国产密码技术的区块链账本的每个区块存储数字代币券的交易，包括数字代币券描述信息和数字代币券识别码；数字代币券分布式存储节点，内含节点，存储数字代币券区块链账本和代币券完整的原始信息。适于查询检索、验证追溯、预防篡改，避免单一中心化机构存储的***性风险，实现数字代币券在政府、企业、服务机构间信任流通，安全可控，优化财政资助方式，降低创新创业成本。
其中，政府部门数字代币券包模块，包括：
新增代币券模块，政府部门根据财政资金新增代币券，将数字代币券发送到数字代币券区块链账本；
发行代币券模块，政府部门对企业提交的合同进行审核，并发放代币券给企业；
管理代币券模块，政府部门对数字代币券区块链账本进行合同查询、企业分析、行为监管；
兑现代币券模块，政府部门对服务机构的数字代金券进行验证并予以兑现。
其中，企业数字代币券包模块，包括：
申请代币券模块，企业在线提交与服务机构签订的合同，并向政府部门申领数字代金券；
使用代币券模块，企业购买服务机构的服务并支付数字代币券；
管理代币券模块，企业对数字代币券区块链账本中自己的数据进行查询。
其中，服务机构数字代币券包模块，包括：
收取代币券模块，服务机构给企业提供服务并收取数字代金券；
申请兑现代币券模块，服务机构向政府部门提交创新券兑现申请；
管理代币券模块，服务机构对数字代币券区块链账本中自己的数据进行查询。
上述的区块链账本是基于SM2国产密码技术加密的，基于单向通道的小额多次支付的原理进行交易。SM2国产密码技术包括：
1、政府A利用国密SM2加密算法中的密钥生成算法生成自己的SM2公私钥对(PKA,SKA)，政府A的钱包地址为PKA；
2、公司B利用国密SM2加密算法中的密钥生成算法生成自己的SM2公私钥对(PKB,SKB)，公司B的钱包地址为PKB。
钱包PKA和钱包PKB可由政府、公司单独签名自行花费。
3、政府A与公司B利用2-2门限SM2加密算法中的公钥及私钥份额生成算法，联合生成他们共同的SM2公钥PKAB，政府A的部分私钥为SKAB_A，公司B的部分私钥为SKAB_B，政府A与公司B共同的钱包地址为PKAB，该钱包只有政府A与公司B共同签名才能花费。
上述的国密SM2加密算法和2-2门限SM2加密算法分别为：
算法1.国密SM2加密算法
1.密钥生成算法：输入安全参数，产生公私钥对
a.选取一个有效的Fq(q＝p且p为大于3的素数，或q＝2m)上椭圆曲线***参数的集合。
b.用随机数发生器产生整数d∈[1,n-2]；
c.G为基点，计算点P＝(xP,yP)＝[d]G；
d.则d为私钥，P为公钥
2.签名算法：A使用自己的私钥dA对消息m，产生签名(r,s)
a.记ZA＝H256(ENTLA||IDA||a||b||xG||yG||xA||yA)
b.置M＝ZA||m；
c.计算e＝SM3(M)；
d.用随机数发生器产生随机数k∈[1,n-1]；
e.计算椭圆曲线点(x1,y1)＝[k]G；
f.计算r＝(e+x1)modn，若r＝0或r+k＝n则返回d；
g.计算s＝((1+dA)-1·(k-r·dA))mod n，若s＝0则返回d；
h.消息m的签名为(r,s)。
3.验证算法：使用A的公钥PA，检验收到的消息m’及其数字签名(r’,s’)是否合法。
a.检验r’∈[1,n-1]是否成立，若不成立则验证不通过；
b.检验s’∈[1,n-1]是否成立，若不成立则验证不通过；
c.置M’＝ZA||m’；
d.计算e’＝SM3(M’)
e.计算t＝(r’+s’)modn，若t＝0，则验证不通过；
f.计算椭圆曲线点(x1’,y1’)＝[s’]G+[t]PA；
g.计算R＝(e’+x1’)modn，检验R＝r’是否成立，若成立则验证通过；否则验证不通过。
算法2. 2-2门限SM2加密算法
1.公钥及私钥份额生成算法：
a.D1∈[1,n-1]
b.D2∈[1,n-1]
c.P1＝D1-1[*]G
d.P＝D2-1[*]P1[-]G＝D2-1(D1-1[*]G)[-]G＝(D2-1D1-1-1)[*]G
e.则D1为A私钥，D2为B私钥，P为公钥
2.门限签名算法：
a.置M＝ZA||m,计算e＝Hash(M)
b.A生成随机数k1∈[1,n-1],计算Q1＝k1[*]G
c.B生成随机数k2∈[1,n-1],k3∈[1,n-1],计算Q2＝k2[*]G
计算(x1,y1)＝k3[*]Q1[+]Q2＝k3·k1[*]G＝(k3·k1+k2)[*]G
计算r＝(e+x1)modn
d.B计算s2＝D2*k3mod n,S3＝D2*(r+k2)mod n
e.A计算
s＝(D1*k1)*s2+D1*s3-r＝Dl·k1·D2·k3+Dl·D2(r+k2)-r＝D1·D2(k1
·k3+k2)-r+Dl·D2·r
f.消息m的签名为(r,s)
3.签名验证算法：
a.检查r∈[1,n-1]是否成立，若不成立则验证不通过
b.检查s∈[1,n-1]是否成立，若不成立则验证不通过
c.置M＝ZA||m,计算e＝Hash(M)
d.计算t＝(r’+s’)modn，若t＝0，则验证不通过；
e.计算椭圆曲线点(x1’,y1’)＝[s’]G+[t]PA；
f.计算R＝(e’+x1’)modn，检验R＝r’是否成立，若成立则验证通过；否则验证不通过。
以下给出一具体实例说明本发明的SM2国产密码技术采用基于单向通道的小额多次支付的原理进行交易的方法：
1.政府A创建一笔交易，该交易从A的钱包地址PKA支付X万元给A与B共同的钱包地址PKAB。该交易称为保证交易。此时，该保证交易暂不写入区块链。
2.政府A创建交易，该交易从A与B共同的钱包地址PKAB支付X万元给A的钱包地址PKA，并将交易标记为Y年后生效。该交易称为初始返还交易。A用自己的部分私钥SKAB_A，对该初始返还交易使用2-2门限SM2签名算法中的部分签名算法进行部分签名，并将该交易与A的部分签名发送给B。B验证该交易内容合法后，用自己的部分私钥SKAB_B，对该初始返还交易使用2-2门限SM2签名算法中的部分签名算法进行部分签名，并将自己的部分签名发送给A。A将初始返还交易以及A与B的部分签名写入区块链。
3.政府A用私钥SKA，对保证交易使用SM2签名算法中的签名算法进行签名，并将该保证交易与签名写入区块链。
4.在项目执行期内，当公司B需要花费一笔项目金额Xi万元时(i＝1,…)，B向A递交花费的证据(***等相应票据及证明材料)，A验证证据合法后，产生一笔交易Ti，Ti从A与B共同的钱包地址PKAB支付X1+…+Xi万元给B的钱包地址PKB，支付X-X1-…-Xi万元给A的钱包地址PKA。A用自己的部分私钥SKAB_A，对交易Ti使用2-2门限SM2签名算法中的部分签名算法进行部分签名，并将Ti与A的部分签名发送给B。
5.当公司B确定没有后续花费，或者已经到达项目执行期时，记A发送给B的最后一个交易为Te，B用自己的部分私钥SKAB_B，对Te使用2-2门限SM2签名算法中的部分签名算法进行部分签名，并将Te以及A与B的部分签名写入区块链。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的方法，其特征在于，包括：
企业法人登录创新券管理信息平台在线提交合同申领创新券，并在线将创新券支付给服务机构用以购买相关专业服务；
政府部门对合同中符合服务事项清单的专业服务及相应服务金额予以确认，并按该服务金额拟定发放创新券使用额度；
服务机构在线收取创新券，履行服务合同，在线提交创新券材料，申请兑付；
管理中心负责予以审核、予以兑付，通过政府财政银行拨付资金，实现跨区域通兑。
2.根据权利要求1所述的一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的***，其特征在于，包括：
企业数字代币券包模块，用于企业申请、使用和管理代币券；
政府部门数字代币券包模块，用于政府部门发放和管理企业的代币券，给服务机构兑现代币券；
服务机构数字代币券包模块，用于服务机构收取、申请兑现和管理代币券；
企业数字代币券包模块、政府部门数字代币券包模块、服务机构数字代币券包模块三者形成基于SM2国产密码技术的区块链账本、数字代币券分布式存储节点，其中：
基于SM2国产密码技术的区块链账本的每个区块存储数字代币券的交易，包括数字代币券描述信息和数字代币券识别码；
数字代币券分布式存储节点，内含节点，存储数字代币券区块链账本和代币券完整的原始信息。
3.根据权利要求2所述的一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的***，其特征在于，所述政府部门数字代币券包模块，包括：
新增代币券模块，政府部门根据财政资金新增代币券，将数字代币券发送到数字代币券区块链账本；
发行代币券模块，政府部门对企业提交的合同进行审核，并发放代币券给企业；
管理代币券模块，政府部门对数字代币券区块链账本进行合同查询、企业分析、行为监管；
兑现代币券模块，政府部门对服务机构的数字代金券进行验证并予以兑现。
4.根据权利要求2所述的一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的***，其特征在于，所述企业数字代币券包模块，包括：
申请代币券模块，企业在线提交与服务机构签订的合同，并向政府部门申领数字代金券；
使用代币券模块，企业购买服务机构的服务并支付数字代币券；
管理代币券模块，企业对数字代币券区块链账本中自己的数据进行查询。
5.根据权利要求2所述的一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的***，其特征在于，所述服务机构数字代币券包模块，包括：
收取代币券模块，服务机构给企业提供服务并收取数字代金券；
申请兑现代币券模块，服务机构向政府部门提交创新券兑现申请；
管理代币券模块，服务机构对数字代币券区块链账本中自己的数据进行查询。
6.根据权利要求2所述的一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的***，其特征在于，所述区块链账本是基于SM2国产密码技术加密的，基于单向通道的小额多次支付的原理进行交易。
7.根据权利要求6所述的一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的***，其特征在于，所述SM2国产密码技术包括：
政府A利用国密SM2加密算法中的密钥生成算法生成自己的SM2公私钥对(PKA,SKA)，政府A的钱包地址为PKA；
公司B利用国密SM2加密算法中的密钥生成算法生成自己的SM2公私钥对(PKB,SKB)，公司B的钱包地址为PKB；
钱包PKA和钱包PKB可由政府、公司单独签名自行花费。
8.根据权利要求6所述的一种基于国密SM2算法加密的数字代币券的***，其特征在于，所述SM2国产密码技术包括：政府A与公司B利用2-2门限SM2加密算法中的公钥及私钥份额生成算法，联合生成他们共同的SM2公钥PKAB，政府A的部分私钥为SKAB_A，公司B的部分私钥为SKAB_B，政府A与公司B共同的钱包地址为PKAB，该钱包只有政府A与公司B共同签名才能花费。
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