CN117078254A - 一种数字货币硬钱包及其开通方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种数字货币硬钱包及其开通方法，该数字货币硬钱包包括控制模块、身份存储模块、数字货币钱包模块和接口，该控制模块分别与身份存储模块和数字货币钱包模块连接以用于在数字货币硬钱包中执行数据的处理和发送，并与接口连接以用于与外部应用交互。数字货币硬钱包能够获取到唯一的身份信息，且不能重复写入身份信息，确保该数字货币硬钱包的唯一性。该开通方法包括控制模块在对数字货币钱包进行初始化配置后发起开通申请，数字货币钱包服务商相应地生成钱包标识和钱包数字证书并下发给数字货币硬钱包，同时发送至数字货币发钞行进行注册，用户向数字货币硬钱包中存入初始金额的数字货币，完成数字货币硬钱包的开通。

Description

一种数字货币硬钱包及其开通方法
技术领域
本发明涉及硬件钱包领域，具体涉及一种数字货币硬钱包及其开通方法。
背景技术
数字货币作为人民币的数字形式，与物理形式存在的钱币一样，可以存放在“钱包”这一介质中。数字货币钱包具体可分为软钱包与硬钱包。数字货币软钱包即手机App和各类软件开发工具包等；数字货币硬钱包则是将数字资产关联的密钥单独储存在一个芯片中，是基于芯片形式存在的钱包。
软钱包运行在硬件设备上，但通常并不和具体的硬件设备绑定。任何的硬件设备，只要安装上钱包，并且导入账户的私钥，即可使用。作为软件来说，数字货币软钱包也存在着如私钥丢失、密码泄露、黑客攻击等安全隐患，无法有效地保证用户资产的安全性。
硬钱包现在已经存在于市场上的包括卡片式硬件钱包、智能穿戴设备硬件钱包、以及手机移动端硬件钱包三类，通过NFC等近场通信的方式实现数字货币的使用。硬钱包的缺陷与实体钱包类似，作为一个物理设备独立使用，无需其他软件的协同，当用户丢失了作为硬钱包的硬件时，也就意味着丢失了该硬钱包中的数字货币资产，造成用户的资产损失。同时，该硬钱包在使用过程中，数据处理是直接对外的，容易造成数据的泄露，损失硬钱包中的数字货币资产。
有鉴于上述数字货币软钱包和硬钱包在使用中的问题，需要提出一种能保证用户资产安全性的数字货币钱包***。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种数字货币硬钱包及其开通方法。该数字货币硬钱包可以从量子安全网络中的CA中心获取到唯一的身份信息，并且不能重复写入身份信息，确保了该数字货币硬钱包的唯一性。通过本发明提出的数字货币硬钱包的开通方法，可以保证数字货币发钞行对数字货币的统一管理，并实现了数字货币硬钱包与硬钱包应用APP软件的协同工作，通过硬钱包应用APP，用户可以对数字货币硬钱包下发操作指令，有助于用户对数字货币硬钱包的使用。
技术方案：本发明提供一种数字货币硬钱包，包括控制模块1、身份存储模块2、数字货币钱包模块3以及接口4；所述控制模块1通过接口4与外部应用相连接；所述控制模块1还分别与所述身份存储模块2和所述数字货币钱包模块3相连接，用于在数字货币硬钱包中执行数据的处理和发送；所述身份存储模块2用于存储身份信息，其中身份信息包括数字货币硬钱包的硬件设备信息、用户信息以及钱包证书；所述数字货币钱包模块3用于记录数字货币硬钱包中的数字货币金额以及用于存储数字货币钱包服务商下发的钱包标识。
作为本发明的一种改进，所述外部应用包括NFC模块、支付SDK、CA客户端和硬钱包应用APP，其中所述NFC模块、支付SDK、CA客户端和硬钱包应用APP均安装在数字货币硬钱包所在的设备上。
作为本发明的一种改进，当外部应用为NFC模块、支付SDK时，控制模块1通过接口4与外部应用相连接以用于通过预设的触发条件判断是否触发使用数字货币硬钱包，其中预设的触发条件为：控制模块1通过接口4检测到NFC模块正在被使用；或者控制模块1通过接口4检测到数字货币硬钱包所在的设备中有应用调用所述设备中的支付SDK。
作为本发明的一种改进，所述身份存储模块2包括多个身份单元，所述多个身份单元包括第一身份单元201、第二身份单元202以及第三身份单元203，其中所述第一身份单元201用于存储作为数字货币硬钱包的硬件设备的设备信息，所述第二身份单元202用于存储拥有所述数字货币硬钱包的用户信息，所述第三身份单元203用于存储数字货币硬钱包的钱包证书。
作为本发明的一种改进，所述数字货币钱包模块3包括货币记录单元301和钱包标识单元302，其中所述货币记录单元301用于记录当前所述数字货币硬钱包中的数字货币的金额，所述钱包标识单元302用于存储数字货币钱包服务商下发的钱包标识。
作为本发明的一种改进，本发明还提供一种数字货币硬钱包的开通方法，使用上述数字货币硬钱包，所述方法包括以下步骤：
步骤1：控制模块1对数字货币硬钱包进行初始化配置；
步骤2：在初始化配置之后，控制模块1通过硬钱包应用APP向数字货币钱包服务商发起数字货币硬钱包的开通申请；
步骤3：数字货币钱包服务商接收数字货币硬钱包的开通申请，针对开通申请中的设备信息和用户信息进行认证，认证通过后，数字货币钱包服务商基于所述设备信息和用户信息为数字货币硬钱包生成钱包标识和钱包数字证书；
步骤4：数字货币钱包服务商将所述钱包标识和钱包数字证书下发给数字货币硬钱包，同时，将所述钱包标识和钱包数字证书发送至数字货币发钞行进行注册；注册后，数字货币发钞行将钱包数字证书对应的数字货币硬钱包进行开户，得到数字货币硬钱包账户；
步骤5：用户向数字货币硬钱包中存入初始金额的数字货币，完成数字货币硬钱包的开通。
作为本发明的一种改进，在所述步骤1中，所述初始化配置包括将数字货币硬钱包所在设备的设备信息写入第一身份单元201、将拥有所述数字货币硬钱包的用户信息写入第二身份单元202，其中所述设备信息包括设备的生产序列号、设备的入网号、或通过所述CA客户端从量子安全网络中的CA中心获取到的设备身份证书，所述用户信息包括通过所述CA客户端从量子安全网络中的CA中心获取的用户身份证书。
作为本发明的一种改进，所述设备信息通过一次性写入的方式写入到第一身份单元201中并存储在第一身份单元201中；所述用户信息通过一次性写入的方式写入到第二身份单元202中并存储在第二身份单元202中。
作为本发明的一种改进，在所述步骤2中，所述开通申请中包括控制模块1从第一身份单元201中读取的设备信息ID1、从第二身份单元202中读取的用户信息ID2、以及生成的开通请求req。
作为本发明的一种改进，在所述步骤3中，所述数字货币钱包服务商针对开通申请中的设备信息和用户信息进行认证的方式为量子安全的消息码认证，具体过程为：
步骤3-1：数字货币硬钱包中的控制模块1基于开通申请生成认证文件M。
步骤3-2：数字货币硬钱包将认证文件M发送至数字货币钱包服务商。
步骤3-3：数字货币钱包服务商基于认证文件M执行认证流程。
作为本发明的一种改进，在所述步骤3-1中，所述生成认证文件M的具体过程为：
所述控制模块1从本地获取两组n位的量子随机数，并根据这两组随机数分别生成两个n阶不可约多项式P1(x)和P2(x)，将不可约多项式P1(x)除最高项以外每一项系数组成的字符串记为str1，将不可约多项式P2(x)除最高项以外每一项系数组成的字符串记为str2；数字货币硬钱包与数字货币钱包服务商进行密钥协商，分别获得共享密钥a、b、c、d、e和f；数字货币硬钱包使用不可约多项式P1(x)和共享密钥a生成第一哈希函数并使用所述第一哈希函数/>对开通申请中的设备信息ID1进行哈希计算，得到第一哈希值数字货币硬钱包使用不可约多项式P2(x)和共享密钥b生成第二哈希函数/>并使用所述第二哈希函数/>对开通申请中的用户信息ID2进行哈希计算，得到第二哈希值/>再使用共享密钥c、d、e、f分别对第一哈希值/>字符串str1、第二哈希值/>字符串str2进行加密，得到认证文件M：
作为本发明的一种改进，在所述步骤3-3中，所述认证流程的具体过程为：
(a)预处理步骤：数字货币钱包服务商基于接收到的认证文件M，向量子安全网络中的CA中心申请获取数字货币硬钱包所在设备的设备信息ID1′和数字货币硬钱包的用户信息ID2′，并使用共享密钥c、d、e、f对接收到的认证文件M进行解密操作，得到哈希值字符串str1′和哈希值/>字符串str2′；
(b)认证设备信息ID1：数字货币钱包服务商基于字符串str1′和共享密钥a生成哈希函数并使用所述哈希函数/>针对从CA中心获取的设备信息ID1′进行哈希计算，以得到哈希值/>将计算得到的哈希值/>与解密得到的哈希值进行比对，若两个哈希值一致，则比对通过；若哈希值不一致，则比对不通过，终止此次数字货币硬钱包的开通流程；
(c)认证用户信息ID2：数字货币钱包服务商基于字符串str2′和共享密钥b生成哈希函数并使用所述哈希函数/>针对从CA中心获取的设备信息ID2′进行哈希计算，以得到哈希值/>将计算得到的哈希值/>与解密得到的哈希值进行比对，若两个哈希值一致，则比对通过；若哈希值不一致，则比对不通过，终止此次数字货币硬钱包的开通流程。
作为本发明的一种改进，在所述步骤4中，所述数字货币硬钱包将接收到的钱包标识存储在数字货币钱包模块3中的钱包标识单元302，将接收到的钱包数字证书存储在身份存储模块2中的第三身份单元203，其中所述钱包标识用于指示所述数字货币硬钱包的地址，所述钱包数字证书是所述数字货币硬钱包在货币交易过程中的身份证明。
作为本发明的一种改进，在所述步骤5中，所述用户向数字货币硬钱包中存入初始金额的数字货币的具体过程为：
用户通过硬钱包应用APP发起向数字货币硬钱包中存入初始金额的数字货币指令，控制模块1基于接收到的数字货币指令从身份存储模块2中的第三身份单元203中读取钱包数字证书、从数字货币钱包模块3中的钱包标识单元302中读取钱包标识；
控制模块1将读取出来的钱包数字证书、钱包标识和接收到的数字货币指令经由数字货币钱包服务商发送至数字货币发钞行，数字货币钱包服务商和数字货币发钞行对钱包数字证书进行认证，认证通过后，数字货币发钞行根据数字货币指令中初始金额的数字货币请求执行数字货币的存储业务；
存储业务完成后，数字货币发钞行将数字货币硬钱包账户的数字货币余额经由数字货币钱包服务商发送给硬钱包应用APP，控制模块1从硬钱包应用APP中获取到数字货币余额，将余额发送至数字货币钱包模块3的货币记录单元301，完成数字货币硬钱包中初始货币金额的同步。
本发明的有益效果：
1、数字货币硬钱包中的身份存储模块中与设备和用户有关的身份单元均采用一次性写入的方式实现身份存储，保证了身份的不可篡改性。同时，该身份信息是从量子安全网络中的CA中心获取的，可以保证身份的唯一性，进而使得基于设备和用户身份生成的钱包数字证书也是具有唯一性的。
2、本发明提出的数字货币硬钱包的开通方法使得数字货币硬钱包不再是单独工作，而是与硬钱包应用APP协同工作。硬钱包应用APP可以设置账户名、密码等登录信息，用户通过硬钱包应用APP对数字货币硬钱包下发操作指令，以实现用户对数字货币硬钱包的使用。
3、本发明提出的数字货币硬钱包部署在量子安全的设备中的密区，所有的数据处理均不直接对外，而是通过隔离区和非密区实现与外界的通信，确保了数字货币硬钱包的量子安全性。
附图说明
图1为本发明的数字货币硬钱包的结构示意图；
图2为本发明的数字货币硬钱包的开通方法的流程示意图；
图3为本发明的数字货币硬钱包的部署环境示意图；
图4为本发明的数字货币硬钱包所在的设备结构示意图。
附图标记：1、控制模块；2、身份存储模块；201、第一身份单元；202、第二身份单元；203、第三身份单元；3、数字货币钱包模块；301、货币记录单元；302、钱包标识单元；4、接口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：
目前，作为与纸钞、硬币等实体货币等价的数字货币(在中国，即指数字人民币)已经开始在市场上进行流通。与实体货币类似，数字货币也可以被承载在“钱包”这一介质中。如背景技术中所说，目前数字货币钱包可分为软钱包和硬钱包两种，但是都有一些缺点。
有鉴于此，本发明提出一种数字货币硬钱包，通过关联设备身份和用户身份，确定数字货币钱包的唯一身份。
图1为本发明提出的一种数字货币硬钱包的结构示意图。
数字货币硬钱包可以包括控制模块1、身份存储模块2、数字货币钱包模块3、以及接口4。
其中，控制模块1通过接口4与数字货币硬钱包以外的应用进行交互。
例如，控制模块1可以检测到是否触发使用数字货币硬钱包。触发使用硬钱包的条件可以是控制模块1通过接口4检测到NFC(Near Field Communication，近场通信)模块正在被使用，用户存在使用货币的需求；触发条件还可以是控制模块1通过接口4检测到数字货币硬钱包所在的设备中有应用调用了设备中的支付SDK，用户存在使用货币的需求。所述NFC模块和支付SDK均安装在数字货币硬钱包所在的设备上。
控制模块1还通过接口4与量子安全网络中的CA(Certificate Authority，证书颁发机构)中心进行交互，该交互可以是通过设备上安装的CA客户端进行的，从而获取硬钱包的设备身份证书、用户的身份证书、以及数字货币硬钱包的数字证书等。
控制模块1通过接口4可以与数字货币硬钱包所在设备中安装的硬钱包应用APP交互，该硬钱包应用APP直接面向用户，接收用户发出的硬钱包的操作指令，例如申请开通该数字货币硬钱包。
控制模块1与身份存储模块2和数字货币钱包模块3相连接，在数字货币硬钱包中执行数据处理及发送等相关任务。
该控制模块1可以是一个FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)芯片。
身份存储模块2包括多个身份单元，该多个身份单元可以包括第一身份单元201、第二身份单元202、以及第三身份单元203。其中，第一身份单元201可以用来存储作为数字货币硬钱包的硬件设备的设备信息，例如，该数字货币硬钱包是一个芯片，那么该芯片的设备信息可以被存储在第一身份单元201中；第二身份单元202可以用来存储拥有该数字货币硬钱包的用户信息；第三身份单元203可以用来存储数字货币硬钱包的钱包证书。
身份存储模块2可以通过软件方式分割为多个身份单元，这种方式在硬件上，可以通过部署一个硬件模块，再通过软件描述将该硬件模块从逻辑上分割为多个分立的单元就可以实现。身份存储模块2也可以通过部署多个硬件模块，每个硬件模块对应一个身份单元的方式来实现多个身份单元。例如，该硬件模块可以是一块Flash(Flash Memory)芯片，它属于内存器件的一种，是一种不挥发性(Non-Volatile)内存，即属于闪存，其在掉电的情况下依旧能够长久地保存数据。
在一些实施例中，根据现实的使用情况，身份存储模块2还可以包括更多的身份单元以存储在使用过程中的其他身份信息，而不仅仅局限于这里所提出的3个身份单元，本发明对身份单元的数量并不作限制。
数字货币钱包模块3用于处理与数字货币相关的任务。例如，数字货币钱包模块3可以包括货币记录单元301，用于记录当前该数字货币硬钱包中的数字货币的金额；数字货币钱包模块3还可以包括钱包标识单元302，用于存储钱包服务商下发的钱包标识。
上述数字货币硬钱包中的身份存储模块中与设备和用户有关的身份单元均采用一次性写入的方式实现身份存储，保证了身份的不可篡改性。同时，该身份信息是从量子安全网络中的CA中心获取的，可以保证身份的唯一性，进而使得基于设备和用户身份生成的钱包数字证书也是具有唯一性的。
数字货币硬钱包作为金融交易领域中的一个环节，与实体钱包不一样之处在于，数字货币硬钱包需要先在金融***中进行注册，在金融***中开通该数字货币硬钱包之后，才能参与金融交易，否则，该硬钱包不合法，硬钱包中的数字货币也就属于无效货币。
因此，本发明还提出一种针对上述数字货币硬钱包的开通方法。
与数字货币硬钱包相对应的，数字货币硬钱包所在设备中安装有可以访问到该硬钱包的硬钱包应用APP，避免硬钱包独立工作。用户通过该APP可以发起硬钱包的开通申请。该硬钱包应用APP可以设置账户名、密码等登录信息，在没有登录信息的情况下，用户也无法使用该硬钱包。
图2为本发明的数字货币硬钱包的开通方法的流程示意图，包括如下步骤：
步骤1：控制模块1对数字货币硬钱包进行初始化配置。
初始化配置包括：将数字货币硬钱包所在设备的设备信息写入第一身份单元201。设备信息可以是设备的生产序列号，或者可以是从量子安全网络中的CA中心获取到的设备身份证书。无论是生产序列号还是设备身份证书，均是全网唯一的。可以理解的是，其他可以作为该设备的唯一身份信息的数据(例如，设备的入网号等)也可以作为该设备信息写入第一身份单元201中。本实施例以从量子安全网络中的CA中心获取到的设备身份证书为例，阐述数字货币硬钱包的开通方法。量子安全网络中的CA中心在给数字货币硬钱包所在设备颁发设备信息时，自身也存储有该设备的设备信息。
该设备信息使用一次性写入的方式写入到第一身份单元201中，后续在该硬钱包的工作过程中，该设备信息只能被读取，不能被再次写入覆盖。这样，确保了该设备信息的不可篡改性。在一些实施例中，该设备信息可以是加密存储的。加密该设备信息的加密密钥可以是一个真量子随机数；或者可以是以拥有该硬钱包的用户的生物信息(例如：指纹、声纹、面容等生物特征信息)作为种子生成的加密密钥。
初始化配置还包括：将拥有该数字货币硬钱包的用户信息写入第二身份单元202。用户信息可以包括用户通过设备中安装的CA客户端从量子安全网络中的CA中心获取的用户身份证书。用户信息也是以一次性写入的方式写入到第二身份单元202中的，后续在该硬钱包的工作过程中，该用户信息只能被读取，不能被再次写入覆盖。同样地，CA中心在给数字货币硬钱包的用户颁发用户信息时，自身也存储有该用户的用户信息。
步骤2：在初始化配置之后，控制模块1通过硬钱包应用APP向数字货币钱包服务商发起数字货币硬钱包的开通申请。
在本发明的实施例中，数字货币钱包服务商可以是包括央行授权运营数字货币的商业银行或第三方金融机构。开通申请中包括控制模块1从第一身份单元201中读取的设备信息ID1、从第二身份单元202中读取的用户信息ID2、以及生成的开通请求req。
如图3所示，数字货币硬钱包和数字货币钱包服务商均部署在量子安全网络环境中。
步骤3：数字货币钱包服务商接收数字货币硬钱包的开通申请，针对开通申请中的设备信息和用户信息进行认证，认证通过后，数字货币钱包服务商基于该设备信息和用户信息为数字货币硬钱包生成钱包标识和钱包数字证书。
其中，数字货币钱包服务商针对开通申请中的设备信息和用户信息进行认证的方式为量子安全的消息码认证。具体过程为：
步骤3-1：数字货币硬钱包中的控制模块1基于开通申请生成认证文件M。
具体地，控制模块1从本地获取两组n位的量子随机数，n可以是128或256等，量子随机数的具体长度根据实际使用时的安全要求确定。控制模块1根据这两组随机数分别生成两个n阶不可约多项式P1(x)和P2(x)，将不可约多项式P1(x)除最高项以外每一项系数组成的字符串记为str1，将不可约多项式P2(x)除最高项以外每一项系数组成的字符串记为str2。
数字货币硬钱包与数字货币钱包服务商进行密钥协商，分别获得共享密钥a、b、c、d、e和f。这里的共享密钥可以是从量子安全网络中的密钥中心获取的，也可以是从一方本地的密钥中心获取的。数字货币硬钱包使用不可约多项式P1(x)和共享密钥a生成第一哈希函数并使用该第一哈希函数对开通申请中的设备信息ID1进行哈希计算，得到第一哈希值/>同样地，数字货币硬钱包使用不可约多项式P2(x)和共享密钥b生成第二哈希函数/>并使用该第二哈希函数对开通申请中的用户信息ID2进行哈希计算，得到第二哈希值/>再使用共享密钥c、d、e、f分别对第一哈希值/>字符串str1、第二哈希值/>字符串str2进行加密，得到认证文件M：
步骤3-2：数字货币硬钱包将认证文件M发送至数字货币钱包服务商。
步骤3-3：数字货币钱包服务商基于认证文件M执行认证流程。
认证的具体过程如下：
(a)预处理。
数字货币钱包服务商基于接收到的认证文件M，向量子安全网络中的CA中心申请获取数字货币硬钱包所在设备的设备信息ID1′和数字货币硬钱包的用户信息ID2′。
数字货币钱包服务商使用共享密钥c、d、e、f对接收到的认证文件M进行解密操作，得到哈希值字符串str1′和哈希值/>字符串str2′。
(b)认证设备信息ID1。
数字货币钱包服务商认证设备信息ID1的过程如下：基于字符串str1′和共享密钥a生成哈希函数并使用该哈希函数针对从CA中心获取的设备信息ID1′进行哈希计算，以得到哈希值/>将计算得到的哈希值/>与解密得到的哈希值进行比对，若两个哈希值一致，则比对通过；若哈希值不一致，则比对不通过，终止此次数字货币硬钱包的开通流程。
(c)认证用户信息ID2。
数字货币钱包服务商认证用户信息ID2的过程如下：基于字符串str2′和共享密钥b生成哈希函数并使用该哈希函数针对从CA中心获取的设备信息ID2′进行哈希计算，以得到哈希值/>将计算得到的哈希值/>与解密得到的哈希值进行比对，若两个哈希值一致，则比对通过；若哈希值不一致，则比对不通过，终止此次数字货币硬钱包的开通流程。
当数字货币钱包服务商对设备信息和身份信息均认证通过后，可以基于该设备信息和用户信息为数字货币硬钱包生成钱包标识和钱包数字证书。该钱包标识用于指示所述数字货币硬钱包的地址。该钱包数字证书是数字货币硬钱包在货币交易过程中的身份证明，由数字货币钱包服务商向量子安全网络中的CA中心申请，再由CA中心颁发给数字货币钱包服务商。
步骤4：数字货币钱包服务商将该钱包标识和钱包数字证书下发给数字货币硬钱包，同时，将该钱包标识和钱包数字证书发送至数字货币发钞行进行注册，以确保该数字货币硬钱包的合法使用。
如图3所示，数字货币发钞行作为法定数字货币的发行机构，与数字货币钱包服务商建立连接，无需与各数字货币硬钱包进行连接。这样，数字货币发钞行通过管理数字货币钱包服务商，即可以间接管理市场上的各数字货币硬钱包，实现有效的金融管理。
经注册后，数字货币发钞行将对该数字证书对应的数字货币硬钱包进行开户，得到数字货币硬钱包账户。开户成功的信息会反馈到数字货币钱包服务商，再由数字货币钱包服务商将开户成功信息转发给数字货币硬钱包，以供用户知悉。这样，该数字货币硬钱包中的数字货币的变化的最终执行方都是数字货币发钞行，体现在数字货币发钞行中的数字货币硬钱包账户中的数字货币金额变化，确保了数字货币发钞行对数字货币的统一管理。
数字货币硬钱包将接收到的钱包标识存储在数字货币钱包模块3中的钱包标识单元302，该钱包标识可以用于指示该数字货币硬钱包的地址。发生数字货币的交易时，用户需要通过该钱包标识寻址到该数字货币硬钱包。
数字货币硬钱包将接收到的钱包数字证书存储在身份存储模块2中的第三身份单元203，该钱包数字证书是该数字货币硬钱包在货币交易过程中的身份证明。
步骤5：用户向数字货币硬钱包中存入初始金额的数字货币，完成数字货币硬钱包的开通。
用户通过硬钱包应用APP发起向数字货币硬钱包中存入初始金额的数字货币的指令。控制模块1基于接收到的指令从身份存储模块2中的第三身份单元203中读取钱包数字证书、从数字货币钱包模块3中的钱包标识单元302中读取钱包标识。控制模块1将读取出来的钱包数字证书、钱包标识和接收到的用户的指令经由钱包服务商发送至数字货币发钞行，钱包服务商和数字货币发钞行对钱包数字证书进行认证，这里的认证方法与步骤3中认证设备信息或身份信息的方法一致，均是量子安全的消息认证码的认证，故不再赘述。认证通过后，数字货币发钞行根据用户指令中初始金额的数字货币的请求执行数字货币的存储业务。该存储业务可以是把该硬钱包对应用户的人民币账户的货币兑换为数字货币，并存储在数字货币发钞行的该用户的数字货币硬钱包账户中。
数字货币发钞行完成数字货币的存储业务后，将数字货币硬钱包账户的数字货币余额经由钱包服务商发送给硬钱包应用APP，控制模块1从硬钱包应用APP中获取到数字货币余额，将余额发送至数字货币钱包模块3的货币记录单元301，完成数字货币硬钱包中初始货币金额的同步。基于该初始货币金额，用户可以使用数字货币硬钱包中的数字货币，或向数字货币硬钱包中继续存储数字货币。
在一些实施例中，当控制模块1通过接口4检测到NFC模块或者支付SDK被调用时，说明数字货币硬钱包所属的设备存在支付需求，从而触发控制模块1与货币记录单元301交互。控制模块1经由硬钱包应用APP协同钱包服务商和数字货币发钞行完成数字货币的交易过程，并将交易结束后的数字货币余额同步并记录在货币记录单元301中。其中，数字货币的交易过程在数字货币发钞行的数字货币账户之间进行，例如将数字货币硬钱包所归属的用户作为买方，将自己在数字货币发钞行的数字货币硬钱包账户中的数字货币转移到卖方在数字货币发钞行的数字货币账户中。
为了确保本发明提出的数字货币硬钱包的量子安全性，承载该数字货币硬钱包的设备结构可以如图4所示。该设备是量子安全的，包括密区、隔离区、非密区三个部分。其中，该设备的密区不与外界直接连通，用于处理设备中的数据，以保证数据处理过程中的安全性，本发明所提出的数字货币硬钱包部署在密区中；非密区设置有通讯接口，用于与外界进行通信，接收或发送数据；隔离区用于连接密区和非密区，设置有数据传输通道，存储有密钥以负责对密区发送出来的数据进行加密，对从非密区接收到的数据进行解密，实现密区与非密区之间的数据交互。凡是从密区发送出去的数据均需经过隔离区加密，再将加密后的密文通过非密区传输至外界。类似地，凡是从外界接收到的数据，均需经过隔离区解密，再将解密后的明文发送至密区进行处理。
本发明提出的数字货币硬钱包的开通方法使得数字货币硬钱包不再是单独工作，而是与硬钱包应用APP协同工作。硬钱包应用APP可以设置账户名、密码等登录信息，用户通过硬钱包应用APP对数字货币硬钱包下发操作指令，以实现用户对数字货币硬钱包的使用。数字货币硬钱包部署在量子安全的设备中的密区，所有的数据处理均不直接对外，而是通过隔离区和非密区实现与外界的通信，确保了数字货币硬钱包的量子安全性。

Claims (14)

1.一种数字货币硬钱包，其特征在于，包括控制模块(1)、身份存储模块(2)、数字货币钱包模块(3)以及接口(4)；所述控制模块(1)通过接口(4)与外部应用相连接；所述控制模块(1)还分别与所述身份存储模块(2)和所述数字货币钱包模块(3)相连接，用于在数字货币硬钱包中执行数据的处理和发送；所述身份存储模块(2)用于存储身份信息，其中身份信息包括数字货币硬钱包的硬件设备信息、用户信息以及钱包证书；所述数字货币钱包模块(3)用于记录数字货币硬钱包中的数字货币金额以及用于存储数字货币钱包服务商下发的钱包标识。
2.根据权利要求1所述的数字货币硬钱包，其特征在于，所述外部应用包括NFC模块、支付SDK、CA客户端和硬钱包应用APP，其中所述NFC模块、支付SDK、CA客户端和硬钱包应用APP均安装在数字货币硬钱包所在的设备上。
3.根据权利要求2所述的数字货币硬钱包，其特征在于，当外部应用为NFC模块、支付SDK时，控制模块(1)通过接口(4)与外部应用相连接以用于通过预设的触发条件判断是否触发使用数字货币硬钱包，其中预设的触发条件为：控制模块(1)通过接口(4)检测到NFC模块正在被使用；或者控制模块(1)通过接口(4)检测到数字货币硬钱包所在的设备中有应用调用所述设备中的支付SDK。
4.根据权利要求1所述的数字货币硬钱包，其特征在于，所述身份存储模块(2)包括多个身份单元，所述多个身份单元包括第一身份单元(201)、第二身份单元(202)以及第三身份单元(203)，其中所述第一身份单元(201)用于存储作为数字货币硬钱包的硬件设备的设备信息，所述第二身份单元(202)用于存储拥有所述数字货币硬钱包的用户信息，所述第三身份单元(203)用于存储数字货币硬钱包的钱包证书。
5.根据权利要求1所述的数字货币硬钱包，其特征在于，所述数字货币钱包模块(3)包括货币记录单元(301)和钱包标识单元(302)，其中所述货币记录单元(301)用于记录当前所述数字货币硬钱包中的数字货币的金额，所述钱包标识单元(302)用于存储数字货币钱包服务商下发的钱包标识。
6.一种数字货币硬钱包的开通方法，使用权利要求1至5中任一项所述的数字货币硬钱包，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：控制模块(1)对数字货币硬钱包进行初始化配置；
步骤2：在初始化配置之后，控制模块(1)通过硬钱包应用APP向数字货币钱包服务商发起数字货币硬钱包的开通申请；
步骤3：数字货币钱包服务商接收数字货币硬钱包的开通申请，针对开通申请中的设备信息和用户信息进行认证，认证通过后，数字货币钱包服务商基于所述设备信息和用户信息为数字货币硬钱包生成钱包标识和钱包数字证书；
步骤4：数字货币钱包服务商将所述钱包标识和钱包数字证书下发给数字货币硬钱包，同时，将所述钱包标识和钱包数字证书发送至数字货币发钞行进行注册；注册后，数字货币发钞行将钱包数字证书对应的数字货币硬钱包进行开户，得到数字货币硬钱包账户；
步骤5：用户向数字货币硬钱包中存入初始金额的数字货币，完成数字货币硬钱包的开通。
7.根据权利要求6所述的数字货币硬钱包的开通方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述初始化配置包括将数字货币硬钱包所在设备的设备信息写入第一身份单元(201)、将拥有所述数字货币硬钱包的用户信息写入第二身份单元(202)，其中所述设备信息包括设备的生产序列号、设备的入网号、或通过所述CA客户端从量子安全网络中的CA中心获取到的设备身份证书，所述用户信息包括通过所述CA客户端从量子安全网络中的CA中心获取的用户身份证书。
8.根据权利要求7所述的数字货币硬钱包的开通方法，其特征在于，所述设备信息通过一次性写入的方式写入到第一身份单元(201)中并存储在第一身份单元(201)中；所述用户信息通过一次性写入的方式写入到第二身份单元(202)中并存储在第二身份单元(202)中。
9.根据权利要求6所述的数字货币硬钱包的开通方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述开通申请中包括控制模块(1)从第一身份单元(201)中读取的设备信息ID1、从第二身份单元(202)中读取的用户信息ID2、以及生成的开通请求req。
10.根据权利要求9所述的数字货币硬钱包的开通方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述数字货币钱包服务商针对开通申请中的设备信息和用户信息进行认证的方式为量子安全的消息码认证，具体过程为：
步骤3-1：数字货币硬钱包中的控制模块(1)基于开通申请生成认证文件M。
步骤3-2：数字货币硬钱包将认证文件M发送至数字货币钱包服务商。
步骤3-3：数字货币钱包服务商基于认证文件M执行认证流程。
11.根据权利要求10所述的数字货币硬钱包的开通方法，其特征在于，在所述步骤3-1中，所述生成认证文件M的具体过程为：
所述控制模块(1)从本地获取两组n位的量子随机数，并根据这两组随机数分别生成两个n阶不可约多项式P1(x)和P2(x)，将不可约多项式P1(x)除最高项以外每一项系数组成的字符串记为str1，将不可约多项式P2(x)除最高项以外每一项系数组成的字符串记为str2；数字货币硬钱包与数字货币钱包服务商进行密钥协商，分别获得共享密钥a、b、c、d、e和f；数字货币硬钱包使用不可约多项式P1(x)和共享密钥a生成第一哈希函数并使用所述第一哈希函数/>对开通申请中的设备信息ID1进行哈希计算，得到第一哈希值/>数字货币硬钱包使用不可约多项式P2(x)和共享密钥b生成第二哈希函数/>并使用所述第二哈希函数/>对开通申请中的用户信息ID2进行哈希计算，得到第二哈希值再使用共享密钥c、d、e、f分别对第一哈希值/>字符串str1、第二哈希值字符串str2进行加密，得到认证文件M：
12.根据权利要求11所述的数字货币硬钱包的开通方法，其特征在于，在所述步骤3-3中，所述认证流程的具体过程为：
(a)预处理：数字货币钱包服务商基于接收到的认证文件M，向量子安全网络中的CA中心申请获取数字货币硬钱包所在设备的设备信息ID1′和数字货币硬钱包的用户信息ID2′，并使用共享密钥c、d、e、f对接收到的认证文件M进行解密操作，得到哈希值字符串str1′和哈希值/>字符串str2′；
(b)认证设备信息ID1：数字货币钱包服务商基于字符串str1′和共享密钥a生成哈希函数并使用所述哈希函数/>针对从CA中心获取的设备信息ID1′进行哈希计算，以得到哈希值/>将计算得到的哈希值/>与解密得到的哈希值/>进行比对，若两个哈希值一致，则比对通过；若哈希值不一致，则比对不通过，终止此次数字货币硬钱包的开通流程；
(c)认证用户信息ID2：数字货币钱包服务商基于字符串str2′和共享密钥b生成哈希函数并使用所述哈希函数/>针对从CA中心获取的设备信息ID2′进行哈希计算，以得到哈希值/>将计算得到的哈希值/>与解密得到的哈希值/>进行比对，若两个哈希值一致，则比对通过；若哈希值不一致，则比对不通过，终止此次数字货币硬钱包的开通流程。
13.根据权利要求6所述的数字货币硬钱包的开通方法，其特征在于，在所述步骤4中，所述数字货币硬钱包将接收到的钱包标识存储在数字货币钱包模块(3)中的钱包标识单元(302)，将接收到的钱包数字证书存储在身份存储模块(2)中的第三身份单元(203)，其中所述钱包标识用于指示所述数字货币硬钱包的地址，所述钱包数字证书是所述数字货币硬钱包在货币交易过程中的身份证明。
14.根据权利要求6所述的数字货币硬钱包的开通方法，其特征在于，在所述步骤5中，所述用户向数字货币硬钱包中存入初始金额的数字货币的具体过程为：
用户通过硬钱包应用APP发起向数字货币硬钱包中存入初始金额的数字货币指令，控制模块(1)基于接收到的数字货币指令从身份存储模块(2)中的第三身份单元(203)中读取钱包数字证书、从数字货币钱包模块(3)中的钱包标识单元(302)中读取钱包标识；
控制模块(1)将读取出来的钱包数字证书、钱包标识和接收到的数字货币指令经由数字货币钱包服务商发送至数字货币发钞行，数字货币钱包服务商和数字货币发钞行对钱包数字证书进行认证，认证通过后，数字货币发钞行根据数字货币指令中初始金额的数字货币请求执行数字货币的存储业务；
存储业务完成后，数字货币发钞行将数字货币硬钱包账户的数字货币余额经由数字货币钱包服务商发送给硬钱包应用APP，控制模块(1)从硬钱包应用APP中获取到数字货币余额，将余额发送至数字货币钱包模块(3)的货币记录单元(301)，完成数字货币硬钱包中初始货币金额的同步。
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