[发明专利]一种可抗量子攻击的联盟区块链底层加密方法

说明书

本发明公开一种可抗量子攻击的联盟区块链底层加密方法，该方法采用一套身份和消息验证流程，在数字证书的颁发、节点接入交易平台、节点进行交易以及交易内容在节点间传输这些可能被黑客用量子计算或其他手段攻破的环节上，均采用抗量子攻击的NTRUsign算法生成签名或验证签名，加强了身份和信息安全性的验证，使得联盟链整体上可以抵抗量子计算的攻击，使得联盟链在未来的量子计算时代仍然有较强的生命力。

技术领域

本发明涉及区块链中的数字签名技术和其应用，尤其涉及一种可抗量子攻击的联盟区块链底层加密方法。

背景技术

联盟链技术是建立于区块链技术之上的，主要针对大型公司，政府机构和产业联盟的区块链技术需求，提供企业级的区块链网络解决方案。该技术是区块链技术的拓展应用。它的本质也是一个分布式数据存储协议。能够安全的存储交易信息或者其他数据，具有信息的不可伪造，不可篡改等保证。每一笔交易的确认和记录需要所有的节点共同参与，并有共识算法保证数据的有效性和正确性。每笔交易都有可溯源性，每个参与节点都存储着完整的交易信息。除此之外，联盟链是私有链的一种应用，它不同于公有链，对所有节点都开放。联盟链通过数字证书认证机制，对节点的准入准出有着严格的控制。这样保证了业务数据的安全性和业务交易的安全性。

联盟链对性能和安全性有着更高的要求，往往要考虑经济和政治等多种因素，对加密级别的要求有着更高的标准。而随着量子计算机的发展，联盟链技术最基础的加密体系面临被攻破的危机。一旦联盟链加密体制的安全性得不到保证，则基于联盟链技术的应用就无法提供数据安全，不可伪造，篡改等基础服务。因此，加强联盟链的加密体制是在量子计算时代的当务之急。

抗量子攻击算法：NTRU和NTRUsign

NTRU公钥加密体质是由J.Hoffstein,J.Pipher和J.H.Silverman三位美国数学家提出的基于多项式环的秘钥体质。算法原理是基于数论寻找一个格中最短向量的问题，其加密算法具有抗量子攻击性。此外，相比于现有的算法，其加密和解密速度都更加快速，其加密和解密算法复杂度是O(n^2),而Elgamal和RSA都是O(n^3).在标准化方面，该算法很适用于应用在企业链这种，需要高安全性和高性能的区块链加密场景中。目前，NTRU已经正式成为IEEEP1363标准。而NTRUsign算法是基于格中最短向量难解问题，设计出的一种专门的签名算法，该算法的验证过程不需要完整把密文解密，只需要验证验证几个等式是否成立，进而得知密文和原文是否满足各种最短距离这一要求，从而判断签名是否有效。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种可抗量子攻击的联盟区块链底层加密方法，该方法能够保证整个联盟区块链平台的可靠性和安全性。具体技术方案如下：

一种可抗量子攻击的联盟区块链底层加密方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1：当某个节点要加入联盟链时，由区块链平台的证书发布者向其发布带有发布者数字签名的节点准入证书；

S2：当该节点要发起交易之前，该节点使用它的数字证书向平台请求交易证书，该节点首先对请求的文件进行签名，并由平台验证请求的文件签名和准入的数字证书，通过后授予该节点交易证书TCert，此时该节点才可以发起交易；当该节点发起交易时，该节点需先对交易内容签名，并采用JSONRPC协议封装后，再使用TCert证书的私钥对封装后的交易内容进行签名；

S3：节点向区块链平台广播交易；

S4：区块链平台的其他接收到该交易的节点首先采用NTRUsign算法验证发起该消息的节点的TCert证书的私钥对封装后的交易内容的签名是否合法，再次对交易请求的文件的签名进行验证，最后验证交易内容的合法性，当全部验证通过后，接收节点认可此交易，并继续传播，直到该交易被共识算法认同后，写入区块链；

上述的所有签名均采用NTRUsign算法产生，具体过程如下：