CN116260586A - 一种面向跨链的数字签名算法更新***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种面向跨链的数字签名算法更新***及方法，涉及区块链领域，该***包括：预处理模块用于将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将数据块写入交易单，将交易单形成的智能合约上传至区块链；线上存储模块用于存储每次根据数字签名算法的更新信息生成的智能合约；更新索引模块用于记录每次根据数字签名***的更新信息生成的智能合约的合约地址，以及与合约地址对应的算法名称和算法版本号；数字签名***用于根据数字签名算法申请信息通过更新索引模块从线上存储模块获取智能合约，并将获取的智能合约对应的数字签名算法的更新信息更新到数字签名库。本发明降低了跨链的数字签名算法更新难度。

Description

一种面向跨链的数字签名算法更新***及方法
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，特别是涉及一种面向跨链的数字签名算法更新***及方法。
背景技术
近年来区块链技术蓬勃发展，区块链上资产不断增加。用户对资产操作的需求不再局限于单链，更希望能在区块链之间进行资产的互操作。由于区块链***采用数字签名技术保证资产安全，因此想要安全地在不同区块链之间操作资产，就需要验证不同区块链的数字签名。
对于验证其它链数字签名的需求，目前已有的解决方法是以将数字签名算法代码以合约形式发布，调用合约进行验证。这种方法不仅花费高昂，而且部署后的代码难以进行更新维护。在之前的研究中，设计并实现了面向跨链的数字签名***与方法，包含多种跨链所需的数字签名算法，可以满足跨链数字签名需求，并且不会产生过高的费用消耗。但是该***的更新属于区块链客户端软件的更新，每次更新算法库都需要将区块链客户端软件从源码重新编译，依然难以进行更新维护。
区块链是分布式***，没有中心化的机构可以强制所有节点对区块链软件进行更新。更新方案可以由任意用户提出，然后进行投票，获得大部分用户的支持的方案会通过，最后大部分用户按照方案更新客户端软件，***完成更新。然而总会有小部分用户因为各种各样的原因而拒绝升级，造成客户端软件的不一致，因此又被称为分叉。分叉的更新方式耗时较长，更新起来非常麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种面向跨链的数字签名算法更新***及方法，降低了跨链的数字签名算法更新难度，便于区块链中数字签名算法的维护。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种面向跨链的数字签名算法更新***，包括依次连接的预处理模块、线上存储模块、更新索引模块和数字签名***；
所述预处理模块用于将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链；所述更新信息包括更新指令和与更新内容；
所述线上存储模块用于存储每次根据所述数字签名算法的更新信息生成的所述智能合约；
所述更新索引模块用于记录每次根据所述数字签名***的更新信息生成的所述智能合约的合约地址，以及与所述合约地址对应的算法名称和算法版本号；
所述数字签名***位于各区块链的客户端中，所述数字签名***用于根据数字签名算法申请信息通过所述更新索引模块从所述线上存储模块获取所述智能合约，并将获取的所述智能合约对应的数字签名算法的更新信息更新到数字签名库；所述数字签名算法申请信息包括所述算法名称、所述算法版本号和所述合约地址；所述数字签名库用于存储各种数字签名算法。
可选地，所述数字签名***通过所述更新索引模块从所述线上存储模块获取所述智能合约的过程包括：
所述数字签名***向所述更新索引模块发送数字签名算法申请信息；
所述更新索引模块根据所述数字签名算法申请信息分别对算法名称和算法版本号进行匹配，若所述更新索引模块中存在所述数字签名算法申请信息中的算法名称和算法版本号，则所述更新索引模块根据与所述数字签名算法申请信息中的算法名称和算法版本号对应的合约地址从所述线上存储模块获取所述智能合约，并将所述智能合约发送到所述数字签名***。
可选地，所述更新指令包括增加、修改和删除，所述更新内容包括所述更新指令对应的代码和算法名称。
可选地，当数字签名算法的更新信息中更新指令为添加时，所述数字签名算法的更新信息生成智能合约存入所述线上存储模块的过程包括：
所述预处理模块调用内置的多重签名验证算法检测所述更新内容对应的数字签名算法是否有效；
若所述更新内容对应的数字签名算法有效，则所述更新索引模块检索所述更新内容对应的算法名称是否在所述更新索引模块中已经存在；
若所述更新内容对应的算法名称不存在，则所述预处理模块将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链。
可选地，当数字签名算法的更新信息中更新指令为修改时，所述数字签名算法的更新信息生成智能合约存入所述线上存储模块的过程包括：
所述预处理模块调用内置的多重签名验证算法检测所述更新内容对应的数字签名算法是否有效；
若所述更新内容对应的数字签名算法有效，则所述更新索引模块检索所述更新内容对应的算法名称是否在所述更新索引模块中已经存在；
若所述更新内容对应的算法名称存在，则所述预处理模块将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链。
可选地，当数字签名算法的更新信息中更新指令为删除时，所述数字签名算法的更新信息生成智能合约存入所述线上存储模块的过程包括：
所述预处理模块调用内置的多重签名验证算法检测所述更新内容对应的数字签名算法是否有效；
若所述更新内容对应的数字签名算法有效，则所述更新索引模块检索所述更新内容对应的算法名称是否在所述更新索引模块中已经存在；
若所述更新内容对应的算法名称存在，则所述预处理模块将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链。
可选地，所述预处理模块包括编码单元和智能合约生成单元；
所述编码单元用于将数字签名算法的更新信息进行base64编码生成所述数据块；
所述智能合约生成单元用于将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链。
本发明还公开了一种面向跨链的数字签名算法更新方法，包括：
通过预处理模块将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链；所述更新信息包括更新指令和与更新内容；
通过线上存储模块存储每次根据所述数字签名算法的更新信息生成的所述智能合约；
通过更新索引模块记录每次根据所述数字签名***的更新信息生成的所述智能合约的合约地址，以及与所述合约地址对应的算法名称和算法版本号；
根据数字签名***发出的数字签名算法申请信息，通过所述更新索引模块从所述线上存储模块获取所述智能合约，并将获取的所述智能合约对应的数字签名算法的更新信息更新到数字签名库；所述数字签名算法申请信息包括所述算法名称、所述算法版本号和所述合约地址；所述数字签名库位于所述数字签名***中，所述数字签名库用于存储各种数字签名算法，所述数字签名***位于各区块链的客户端中。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明将数字签名***的更新通过区块链网络进行实施，将更新代码作为数据，以交易单的形式进入区块链，降低了更新数字签名***中数字签名算法需要的时间，使更新维护更加简单易行。
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为本发明一种面向跨链的数字签名算法更新***结构示意图；
图2为本发明数字签名算法申请流程示意图；
图3为本发明数字签名算法添加流程示意图；
图4为本发明数字签名算法修改流程示意图；
图5为本发明数字签名算法删除流程示意图；
图6为本发明一种面向跨链的数字签名算法更新方法流程示意图。
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做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。
本发明的目的是提供一种面向跨链的数字签名算法更新***及方法，降低了跨链的数字签名算法更新难度，便于区块链中数字签名算法的维护。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明一种面向跨链的数字签名算法更新***结构示意图，如图1所示，一种面向跨链的数字签名算法更新***，包括依次连接的预处理模块101、线上存储模块102、更新索引模块103和数字签名***104。
所述预处理模块101用于将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链；所述更新信息包括更新指令和与更新内容。
预设格式为可以进入区块链***的格式。
预处理模块101位于进行数字签名算法更新的发布方。
所述线上存储模块102用于存储每次根据所述数字签名算法的更新信息生成的所述智能合约。该智能合约不能被调用，只能用来查看其中存储的编码后的更新指令和更新内容。
所述更新索引模块103用于记录每次根据所述数字签名***104的更新信息生成的所述智能合约的合约地址，以及与所述合约地址对应的算法名称和算法版本号。
图1中合约A和合约B均表示智能合约。
作为具体实施方式，更新索引模块103位于所有用户的客户端软件中，数字签名***104通过询问更新索引模块103来查找数字签名算法。更新索引模块103有两个功能：第一个功能是记录区块链中的负责记录存储每次更新的合约地址；第二个功能是按照地址获取对应的更新指令与代码，并将其进行解码和编译，完成数字签名***104的更新。
所述数字签名***104位于各区块链的客户端中，所述数字签名***104用于根据数字签名算法申请信息通过所述更新索引模块103从所述线上存储模块102获取所述智能合约，并将获取的所述智能合约对应的数字签名算法的更新信息更新到数字签名库；所述数字签名算法申请信息包括所述算法名称、所述算法版本号和所述合约地址；所述数字签名库用于存储各种数字签名算法。
数字签名算法包括BLS签名算法、ECDSA签名算法和EdDSA签名机制。
如图2所示，所述数字签名***104通过所述更新索引模块103从所述线上存储模块102获取所述智能合约的过程包括：
所述数字签名***104向所述更新索引模块103发送数字签名算法申请信息。
所述更新索引模块103根据所述数字签名算法申请信息分别对算法名称和算法版本号进行匹配，若所述更新索引模块103中存在所述数字签名算法申请信息中的算法名称和算法版本号，则所述更新索引模块103根据与所述数字签名算法申请信息中的算法名称和算法版本号对应的合约地址从所述线上存储模块102获取所述智能合约，并将所述智能合约发送到所述数字签名***104。
如图2所示，当当前数字签名***104直接从线上存储模块102调用数字签名算法时，具体包括：虚拟机向数字签名***104发出申请某个签名算法的请求，将数字签名算法名称(算法名称)、数字签名算法版本号(算法版本号)和数字签名算法代码的合约地址作为参数以字符串形式传入数字签名***104。
数字签名***104首先对这些参数的合法性进行判断：如果均合法且本地保有该部分数字签名算法的代码，则直接运行并返回结果；如果算法名称不存在或版本号过高，则通过更新索引模块103查找到对应的更新信息，若更新索引模块103查找到对应的更新信息，则获取对应的智能合约，对智能合约中数据库进行解码，获得更新指令和更新内容，然后将更新指令和更新内容更新至本地数字签名库，并将对应数字签名算法应用至数字签名***104，再调用并返回结果。如果通过更新索引模块103未查找到对应的更新信息，则认为参数错误，进行报错。
所述更新指令包括增加、修改和删除，所述更新内容包括所述更新指令对应的代码和算法名称。
如图3所示，当数字签名算法的更新信息中更新指令为添加时，所述数字签名算法的更新信息生成智能合约存入所述线上存储模块102的过程包括：
发布者开启添加操作，将添加指令、添加算法名称、添加的算法代码输入到预处理模块101。
所述预处理模块101调用内置的多重签名验证算法检测所述更新内容对应的数字签名算法是否有效。以判断其有无添加权限：如果无效则结束并报错；如果有效，则继续下一步。
若所述更新内容对应的数字签名算法有效，则所述更新索引模块103检索所述更新内容对应的算法名称是否在所述更新索引模块103中已经存在(检查添加的数字签名算法名称是否与已有重复)。
若更新内容对应的算法名称已经存在，则结束并报错。
若所述更新内容对应的算法名称不存在，则所述预处理模块101将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链。
用户的客户端中更新索引模块103记录下添加操作信息，添加结束。添加操作信息包括算法名称、算法版本号和添加的数字签名算法的代码。
如图4所示，当数字签名算法的更新信息中更新指令为修改时，所述数字签名算法的更新信息生成智能合约存入所述线上存储模块102的过程包括：
发布者开启修改操作，将修改指令、修改的算法名称、修改的算法版本号和修改的数字签名算法代码输入到预处理模块101。
所述预处理模块101调用内置的多重签名验证算法检测所述更新内容对应的数字签名算法是否有效。
若所述更新内容对应的数字签名算法有效，则所述更新索引模块103检索所述更新内容对应的算法名称是否在所述更新索引模块103中已经存在。
若所述更新内容对应的算法名称存在，则所述预处理模块101将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链。
用户的客户端中更新索引模块103记录下修改操作信息，修改操作结束。修改操作信息包括算法名称、算法版本号和修改的数字签名算法的代码。
如图5所示，当数字签名算法的更新信息中更新指令为删除时，所述数字签名算法的更新信息生成智能合约存入所述线上存储模块102的过程包括：
发布者开启删除操作，将删除指令、删除的算法名称、删除的算法版本号和删除的数字签名算法代码输入到预处理模块101。
所述预处理模块101调用内置的多重签名验证算法检测所述更新内容对应的数字签名算法是否有效。
若所述更新内容对应的数字签名算法有效，则所述更新索引模块103检索所述更新内容对应的算法名称是否在所述更新索引模块103中已经存在。
若所述更新内容对应的算法名称存在，则所述预处理模块101将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链。
用户的客户端中更新索引模块103记录下删除操作信息，删除操作结束。删除操作信息包括算法名称、算法版本号和删除的数字签名算法的代码。
所述预处理模块101包括编码单元和智能合约生成单元。
所述编码单元用于将数字签名算法的更新信息进行base64编码生成所述数据块。
所述智能合约生成单元用于将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链。
若区块链***需要跨链验证其它链生成的数字签名，因此在其中部署了数字签名***。考虑到将来跨链验证可能要用到之前没有的数字签名算法，而又不想通过更新区块链软件(更新区块链软件会导致硬分叉，造成消耗大量资源)来更新其中的数字签名***，因此部署本软件，实现数字签名***的在线更新，以此来降低更新成本，提高更新效率。
图6为本发明一种面向跨链的数字签名算法更新方法流程示意图，如图6所示，一种面向跨链的数字签名算法更新方法包括以下步骤：
步骤201：通过预处理模块将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链；所述更新信息包括更新指令和与更新内容。
步骤202：通过线上存储模块存储每次根据所述数字签名算法的更新信息生成的所述智能合约。
步骤203：通过更新索引模块记录每次根据所述数字签名***的更新信息生成的所述智能合约的合约地址，以及与所述合约地址对应的算法名称和算法版本号。
步骤204：根据数字签名***发出的数字签名算法申请信息，通过所述更新索引模块从所述线上存储模块获取所述智能合约，并将获取的所述智能合约对应的数字签名算法的更新信息更新到数字签名库；所述数字签名算法申请信息包括所述算法名称、所述算法版本号和所述合约地址；所述数字签名库位于所述数字签名***中，所述数字签名库用于存储各种数字签名算法，所述数字签名***位于各区块链的客户端中。
本发明中部分专业词汇的解释如下。
智能合约：是一段可执行代码，通过发布交易的方式部署到区块链上，部署后可以被交易调用产生运行结果。合约调用会根据合约的复杂程度产生一定的开销。
虚拟机：是智能合约的运行环境，用于确保对于部署于不同环境的区块链客户端在运行智能合约时能产生相同的结果。虚拟机机制最早被应用于以太坊中。
数字签名算法：一种密码学算法，用于实现对实体的认证功能。数字签名算法通常包含密钥生成算法、签名生成算法和签名验证算法三个子算法。密钥生成算法生成随机的私钥，并根据私钥计算出对应的公钥。签名生成算法的输入是私钥和待签名的消息，输出对该消息的签名。签名验证算法的输入是公钥、被签名的消息和签名，输出对签名合法性的验证结果。以上三个算法的输入通常是椭圆曲线群或有限域上的元素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的***相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种面向跨链的数字签名算法更新***，其特征在于，包括依次连接的预处理模块、线上存储模块、更新索引模块和数字签名***；
所述预处理模块用于将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链；所述更新信息包括更新指令和与更新内容；
所述线上存储模块用于存储每次根据所述数字签名算法的更新信息生成的所述智能合约；
所述更新索引模块用于记录每次根据所述数字签名***的更新信息生成的所述智能合约的合约地址，以及与所述合约地址对应的算法名称和算法版本号；
所述数字签名***位于各区块链的客户端中，所述数字签名***用于根据数字签名算法申请信息通过所述更新索引模块从所述线上存储模块获取所述智能合约，并将获取的所述智能合约对应的数字签名算法的更新信息更新到数字签名库；所述数字签名算法申请信息包括所述算法名称、所述算法版本号和所述合约地址；所述数字签名库用于存储各种数字签名算法。
2.根据权利要求1所述的面向跨链的数字签名算法更新***，其特征在于，所述数字签名***通过所述更新索引模块从所述线上存储模块获取所述智能合约的过程包括：
所述数字签名***向所述更新索引模块发送数字签名算法申请信息；
所述更新索引模块根据所述数字签名算法申请信息分别对算法名称和算法版本号进行匹配，若所述更新索引模块中存在所述数字签名算法申请信息中的算法名称和算法版本号，则所述更新索引模块根据与所述数字签名算法申请信息中的算法名称和算法版本号对应的合约地址从所述线上存储模块获取所述智能合约，并将所述智能合约发送到所述数字签名***。
3.根据权利要求1所述的面向跨链的数字签名算法更新***，其特征在于，所述更新指令包括增加、修改和删除，所述更新内容包括所述更新指令对应的代码和算法名称。
4.根据权利要求3所述的面向跨链的数字签名算法更新***，其特征在于，当数字签名算法的更新信息中更新指令为添加时，所述数字签名算法的更新信息生成智能合约存入所述线上存储模块的过程包括：
所述预处理模块调用内置的多重签名验证算法检测所述更新内容对应的数字签名算法是否有效；
若所述更新内容对应的数字签名算法有效，则所述更新索引模块检索所述更新内容对应的算法名称是否在所述更新索引模块中已经存在；
若所述更新内容对应的算法名称不存在，则所述预处理模块将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链。
5.根据权利要求3所述的面向跨链的数字签名算法更新***，其特征在于，当数字签名算法的更新信息中更新指令为修改时，所述数字签名算法的更新信息生成智能合约存入所述线上存储模块的过程包括：
所述预处理模块调用内置的多重签名验证算法检测所述更新内容对应的数字签名算法是否有效；
若所述更新内容对应的数字签名算法有效，则所述更新索引模块检索所述更新内容对应的算法名称是否在所述更新索引模块中已经存在；
若所述更新内容对应的算法名称存在，则所述预处理模块将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链。
6.根据权利要求3所述的面向跨链的数字签名算法更新***，其特征在于，当数字签名算法的更新信息中更新指令为删除时，所述数字签名算法的更新信息生成智能合约存入所述线上存储模块的过程包括：
所述预处理模块调用内置的多重签名验证算法检测所述更新内容对应的数字签名算法是否有效；
若所述更新内容对应的数字签名算法有效，则所述更新索引模块检索所述更新内容对应的算法名称是否在所述更新索引模块中已经存在；
若所述更新内容对应的算法名称存在，则所述预处理模块将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链。
7.根据权利要求1所述的面向跨链的数字签名算法更新***，其特征在于，所述预处理模块包括编码单元和智能合约生成单元；
所述编码单元用于将数字签名算法的更新信息进行base64编码生成所述数据块；
所述智能合约生成单元用于将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链。
8.一种面向跨链的数字签名算法更新方法，其特征在于，包括：
通过预处理模块将数字签名算法的更新信息转换为预设格式的数据块，将所述数据块写入交易单，将所述交易单形成的智能合约上传至区块链；所述更新信息包括更新指令和与更新内容；
通过线上存储模块存储每次根据所述数字签名算法的更新信息生成的所述智能合约；
通过更新索引模块记录每次根据所述数字签名***的更新信息生成的所述智能合约的合约地址，以及与所述合约地址对应的算法名称和算法版本号；
根据数字签名***发出的数字签名算法申请信息，通过所述更新索引模块从所述线上存储模块获取所述智能合约，并将获取的所述智能合约对应的数字签名算法的更新信息更新到数字签名库；所述数字签名算法申请信息包括所述算法名称、所述算法版本号和所述合约地址；所述数字签名库位于所述数字签名***中，所述数字签名库用于存储各种数字签名算法，所述数字签名***位于各区块链的客户端中。
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