CN113079025A - 兼容多种公开密钥算法签名的方法和*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种兼容多种公开密钥算法签名的方法和***，包括：步骤1：在区块链上的智能合约虚拟机中引入公开密钥加密算法的代码库；步骤2：在智能合约上增加交易验证逻辑；步骤3：用户根据公开密钥加密算法，对交易进行签名；步骤4：区块链根据公开密钥加密算法和交易验证逻辑，验证交易签名。本发明支持旧密钥导入，用户原有密钥无需更换，仍然可以在区块链上正常使用，降低了旧***对接区块链的成本。

Description

兼容多种公开密钥算法签名的方法和***
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，具体地，涉及一种兼容多种公开密钥算法签名的方法和***。
背景技术
在区块链中，为了保证数据在整个***中不可篡改，以及保证交易双方的身份真实可靠等原因，需要对交易数据进行签名认证。
目前，绝大部分区块链都会采用公开密钥加密算法来生产公钥和私钥，使用公钥对交易做加密处理得到交易密文，在进行交易时，再使用私钥对交易密文进行解密对交易进行签名验证。现有的区块链大多只支持一种公开密钥加密算法(大多数都采用了SECP256K1算法)，而且加密算法一旦确定就无法更改，除非通过不兼容升级才可以更改，也就是说无法在不影响用户体验的前提下更改加密算法。
专利文献CN109816383A(申请号：CN201910131593.8)公开了一种区块链签名方法、区块链钱包和区块链，用以解决现有技术中区块链签名方案中使用单一固定的公开密钥加密算法，无法更改公开密钥加密算法的问题，但该方法需要采用该发明配套的区块链、配套的区块链钱包才能实施，对于已经在市场上的老的区块链难以平滑升级，且不支持旧密钥导入，需要使用配套的区块链钱包重新生成新的密钥。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种兼容多种公开密钥算法签名的方法和***。
根据本发明提供的兼容多种公开密钥算法签名的方法，包括：
步骤1：在区块链上的智能合约虚拟机中引入公开密钥加密算法的代码库；
步骤2：在智能合约上增加交易验证逻辑；
步骤3：用户根据公开密钥加密算法，对交易进行签名；
步骤4：区块链根据公开密钥加密算法和交易验证逻辑，验证交易签名。
优选的，所述步骤1包括：智能合约虚拟机对公开密钥加密算法的函数入口进行封装，并给智能合约调用。
优选的，所述步骤2包括：调用封装的公开密钥加密算法的函数入口，根据不同公开密钥加密算法对签名进行验证。
优选的，所述步骤3包括：
步骤3.1：用户使用选择的公开密钥加密算法对第一交易信息做第一签名，并将第一签名和第一交易信息进行组装，生成第二交易信息；
步骤3.2：用户使用区块链原本支持的公开密钥加密算法对第二交易信息做第二签名，并组装成第三交易信息。
优选的，所述步骤4包括：
步骤4.1：区块链使用原有的方式对第三交易信息中的第二签名进行验证；
步骤4.2：智能合约使用用户选择的公开密钥加密算法和智能合约交易验证逻辑，对第一签名进行验证。
根据本发明提供的兼容多种公开密钥算法签名的***，包括：
模块M1：在区块链上的智能合约虚拟机中引入公开密钥加密算法的代码库；
模块M2：在智能合约上增加交易验证逻辑；
模块M3：用户根据公开密钥加密算法，对交易进行签名；
模块M4：区块链根据公开密钥加密算法和交易验证逻辑，验证交易签名。
优选的，所述模块M1包括：智能合约虚拟机对公开密钥加密算法的函数入口进行封装，并给智能合约调用。
优选的，所述模块M2包括：调用封装的公开密钥加密算法的函数入口，根据不同公开密钥加密算法对签名进行验证。
优选的，所述模块M3包括：
模块M3.1：用户使用选择的公开密钥加密算法对第一交易信息做第一签名，并将第一签名和第一交易信息进行组装，生成第二交易信息；
模块M3.2：用户使用区块链原本支持的公开密钥加密算法对第二交易信息做第二签名，并组装成第三交易信息。
优选的，所述模块M4包括：
模块M4.1：区块链使用原有的方式对第三交易信息中的第二签名进行验证；
模块M4.2：智能合约使用用户选择的公开密钥加密算法和智能合约交易验证逻辑，对第一签名进行验证。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)通过改造智能合约虚拟机及智能合约交易验证逻辑的方法，解决了在已有区块链上平滑升级且兼容多种公开密钥加密算法的问题；无需改变区块链原有交易签名的验证，只需要在智能合约层做升级，相对于修改区块链交易逻辑来说，改造成本更小，且可以平滑升级；
(2)可以更换公开密钥加密算法，提高了区块链和其他场景中的公开密钥加密算法的兼容性；
(3)支持旧密钥导入，用户原有密钥无需更换，仍然可以在区块链上正常使用，降低了旧***对接区块链的成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
根据本发明提供的兼容多种公开密钥算法签名的方法，包括：步骤1：在区块链上的智能合约虚拟机中引入公开密钥加密算法的代码库；步骤2：在智能合约上增加交易验证逻辑；步骤3：用户根据公开密钥加密算法，对交易进行签名；步骤4：区块链根据公开密钥加密算法和交易验证逻辑，验证交易签名。
所述步骤1包括：智能合约虚拟机对公开密钥加密算法的函数入口进行封装，并给智能合约调用。所述步骤2包括：调用封装的公开密钥加密算法的函数入口，根据不同公开密钥加密算法对签名进行验证。所述步骤3包括：步骤3.1：用户使用选择的公开密钥加密算法对第一交易信息做第一签名，并将第一签名和第一交易信息进行组装，生成第二交易信息；步骤3.2：用户使用区块链原本支持的公开密钥加密算法对第二交易信息做第二签名，并组装成第三交易信息。所述步骤4包括：步骤4.1：区块链使用原有的方式对第三交易信息中的第二签名进行验证；步骤4.2：智能合约使用用户选择的公开密钥加密算法和智能合约交易验证逻辑，对第一签名进行验证。
根据本发明提供的兼容多种公开密钥算法签名的***，包括：模块M1：在区块链上的智能合约虚拟机中引入公开密钥加密算法的代码库；模块M2：在智能合约上增加交易验证逻辑；模块M3：用户根据公开密钥加密算法，对交易进行签名；模块M4：区块链根据公开密钥加密算法和交易验证逻辑，验证交易签名。
所述模块M1包括：智能合约虚拟机对公开密钥加密算法的函数入口进行封装，并给智能合约调用。所述模块M2包括：调用封装的公开密钥加密算法的函数入口，根据不同公开密钥加密算法对签名进行验证。所述模块M3包括：模块M3.1：用户使用选择的公开密钥加密算法对第一交易信息做第一签名，并将第一签名和第一交易信息进行组装，生成第二交易信息；模块M3.2：用户使用区块链原本支持的公开密钥加密算法对第二交易信息做第二签名，并组装成第三交易信息。所述模块M4包括：模块M4.1：区块链使用原有的方式对第三交易信息中的第二签名进行验证；模块M4.2：智能合约使用用户选择的公开密钥加密算法和智能合约交易验证逻辑，对第一签名进行验证。
实施例2：
实施例2是实施例1的优选例。
如图1，本发明提供了一种轻量级的兼容多种公开密钥算法签名的方法，包括如下步骤：
步骤1：改造智能合约虚拟机；
步骤1.1：在区块链上的智能合约虚拟机中，引入公开密钥加密算法的代码库；
公开密钥加密或非对称加密：密码学的一种算法，指加密和解密使用不同密钥的加密算法。常见的公开密钥加密算法：RSA、椭圆曲线密码编码学ECC、迪菲－赫尔曼密钥交换协议中的公钥加密算法Diffie-Hellman、El Gamal、数字签名算法DSA等。常见的支持公开密钥加密算法的代码库有：OpenSSL、Crypto++、CryptLib等。
本发明实施例中，智能合约虚拟机为智能合约提供计算资源和运行容器，智能合约需要与区块链数据进行交互，智能合约虚拟机满足智能合约和区块链的数据交互性或者与其他合约的交互性。
步骤1.2：开放统一的函数入口给智能合约；
在智能合约虚拟机中，引入公开密钥加密算法的代码库，并开放函数入口给智能合约调用，就可以满足智能合约调用公开密钥加密算法函数的需求。公开密钥加密算法通常会提供各自的加密函数、解密函数、签名函数、验签函数等函数入口。加密函数完成对明文的加密运算，生成密文；解密函数完成对加密函数生成密文的解密运算，还原出明文；签名函数完成对数据的签名运算，生成签名；验签函数完成对签名函数生成签名的验签运算，输出验签结果。
因为不同的公开密钥加密算法提供的加密函数、解密函数、签名函数、验签函数的函数名和入参大多不完全相同。为了智能合约调用函数方便，可以在智能合约虚拟机对步骤1.1中公开密钥加密算法作一层统一的抽象函数封装，设计一套统一的加密函数、统一的解密函数、统一的签名函数、统一的验签函数作为公开密钥加密算法的函数入口给智能合约调用。统一的加密函数根据所选公开密钥加密算法，完成对明文的加密运算，生成密文；统一的解密函数根据所选公开密钥加密算法，完成对统一的加密函数生成密文的解密运算，还原出明文；统一的签名函数根据所选公开密钥加密算法，完成对数据的签名运算，生成签名；统一的验签函数根据所选公开密钥加密算法，完成对统一的签名函数生成签名的验签运算，输出验签结果。
从架构上来说，智能合约虚拟机为智能合约提供计算资源和运行容器，区块链的共识、执行模块与智能合约虚拟机是完全解耦的，所以引入公开密钥加密算法的代码库到智能合约虚拟机中，并不影响区块链的交易逻辑，对区块链的修改较小。
步骤2：改造智能合约交易验证逻辑；
在智能合约上增加交易签名验证逻辑，调用步骤1.2中公开密钥加密算法的统一函数入口，根据不同公开密钥加密算法，对签名进行不同的验证。因为智能合约交易验证逻辑支持不同公开密钥加密算法，所以可以支持不同公开密钥加密算法生成的签名的验证。
步骤3：用户对交易进行签名；
步骤3.1：生成第一签名；
用户使用自己选择的公开密钥加密算法对第一交易信息做第一签名，并将第一签名和第一交易信息组装起来，生成第二交易信息；第二交易信息中携带第一签名使用的算法、第一签名使用的密钥的公钥、第一签名和第一交易信息。
因为第一签名仅由智能合约进行验证，而无需区块链交易逻辑进行验证，所以第一签名不受区块链交易逻辑支持的公开密钥加密算法限制，所以第一签名使用的密钥可以根据用户需求自由更换，也支持导入用户原有旧密钥；第一签名使用的密钥可以重新生成，也可以使用用户之前已有的密钥；第一签名使用的密钥可以是之前在区块链上注册过的密钥，也可以是之前没有在区块链上注册过的密钥；第一签名使用的算法是用户自己选择的公开密钥加密算法；第一签名使用的密钥可以更换公开密钥加密算法，提高了区块链和其他场景中的公开密钥加密算法的兼容性。第一签名使用的密钥支持用户旧密钥导入，用户原有密钥无需更换，仍然可以在区块链上正常使用，降低了旧***对接区块链的成本。
步骤3.2：生成第二签名；
用户使用区块链原本支持的公开密钥加密算法对第二交易信息做第二签名，并组装第三交易信息；第二签名使用的密钥可以是之前已经在区块链上注册的密钥，也可以是重新在区块链上注册生成的密钥；第二签名使用的算法是区块链原本支持的公开密钥加密算法，第二签名按照区块链原本支持的签名方法进行签名；第三交易信息按照区块链原本支持的格式和方法进行组装；用户将第三交易信息发送给区块链。
步骤4：区块链验证交易签名；
步骤4.1：验证第二签名；
区块链接收到用户发送的第三交易信息，按照原本的方式进行解析，并验证第二签名；智能合约虚拟机将解析第三交易信息得到的第二交易信息发送给智能合约；区块链验证第二签名的方式与本发明改造前的方式是一样的，所以本发明不影响区块链原有的交易逻辑，可以平滑升级。
步骤4.2：验证第一签名；
智能合约使用用户自己选择的公开密钥加密算法，使用步骤2中智能合约交易验证逻辑，对步骤3.1中第一签名进行验证；智能合约接收到第二交易信息后，解析得到第一签名使用的算法、第一签名使用的密钥的公钥、第一签名和第一交易信息；智能合约调用步骤1.2中公开密钥算法统一的函数入口，使用第一签名使用的算法，验证第一签名。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的***、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的***、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的***、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种兼容多种公开密钥算法签名的方法，其特征在于，包括：
步骤1：在区块链上的智能合约虚拟机中引入公开密钥加密算法的代码库；
步骤2：在智能合约上增加交易验证逻辑；
步骤3：用户根据公开密钥加密算法，对交易进行签名；
步骤4：区块链根据公开密钥加密算法和交易验证逻辑，验证交易签名。
2.根据权利要求1所述的兼容多种公开密钥算法签名的方法，其特征在于，所述步骤1包括：智能合约虚拟机对公开密钥加密算法的函数入口进行封装，并给智能合约调用。
3.根据权利要求2所述的兼容多种公开密钥算法签名的方法，其特征在于，所述步骤2包括：调用封装的公开密钥加密算法的函数入口，根据不同公开密钥加密算法对签名进行验证。
4.根据权利要求3所述的兼容多种公开密钥算法签名的方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤3.1：用户使用选择的公开密钥加密算法对第一交易信息做第一签名，并将第一签名和第一交易信息进行组装，生成第二交易信息；
步骤3.2：用户使用区块链原本支持的公开密钥加密算法对第二交易信息做第二签名，并组装成第三交易信息。
5.根据权利要求4所述的兼容多种公开密钥算法签名的方法，其特征在于，所述步骤4包括：
步骤4.1：区块链使用原有的方式对第三交易信息中的第二签名进行验证；
步骤4.2：智能合约使用用户选择的公开密钥加密算法和智能合约交易验证逻辑，对第一签名进行验证。
6.一种兼容多种公开密钥算法签名的***，其特征在于，包括：
模块M1：在区块链上的智能合约虚拟机中引入公开密钥加密算法的代码库；
模块M2：在智能合约上增加交易验证逻辑；
模块M3：用户根据公开密钥加密算法，对交易进行签名；
模块M4：区块链根据公开密钥加密算法和交易验证逻辑，验证交易签名。
7.根据权利要求6所述的兼容多种公开密钥算法签名的***，其特征在于，所述模块M1包括：智能合约虚拟机对公开密钥加密算法的函数入口进行封装，并给智能合约调用。
8.根据权利要求7所述的兼容多种公开密钥算法签名的***，其特征在于，所述模块M2包括：调用封装的公开密钥加密算法的函数入口，根据不同公开密钥加密算法对签名进行验证。
9.根据权利要求8所述的兼容多种公开密钥算法签名的***，其特征在于，所述模块M3包括：
模块M3.1：用户使用选择的公开密钥加密算法对第一交易信息做第一签名，并将第一签名和第一交易信息进行组装，生成第二交易信息；
模块M3.2：用户使用区块链原本支持的公开密钥加密算法对第二交易信息做第二签名，并组装成第三交易信息。
10.根据权利要求9所述的兼容多种公开密钥算法签名的***，其特征在于，所述模块M4包括：
模块M4.1：区块链使用原有的方式对第三交易信息中的第二签名进行验证；
模块M4.2：智能合约使用用户选择的公开密钥加密算法和智能合约交易验证逻辑，对第一签名进行验证。
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