[发明专利]一种基于区块链技术的数字货币实现方法

权利要求书

1.一种基于区块链技术的数字货币实现方法，是采用有中心交易与无中心交易相结合的数字货币技术架构，针对点对点交易，采用私钥对交易单进行签名，采用“垂直认证”技术对交易单进行二次签名，通过公钥签验的交易单执行支付，针对有中心交易，采用“垂直认证”技术对交易单进行签名，通过验证中心签验的交易单执行支付，数字货币区块链各个节点端加密系统，分别采用“垂直认证”技术对交易单的签名进行签验，通过建立200座验证中心和400个分布式数字货币区块链社区，可保证整个数字货币交易系统的区块链运行效率达到约40万笔/秒，达到中国银行数字货币交易速度为30万笔/秒的设计标准，从而，建立一种安全高效的数字货币交易系统，其方法的技术特征在于：

在客户端部署加密系统，在加密芯片里写入用户的标识、对称算法、公钥算法、组合密钥生成算法、一组私钥、一组公钥、一组“密钥种子”表的元素，采用“垂直认证”技术建立签名协议，采用“垂直认证”技术建立的身份认证协议，在客户端安装一个子电子钱包，建立客户端公钥数据库，事先，在验证中心端加密芯片里，将对应标识i的“密钥种子”表i的元素密文解密，使用时间戳Hi p和随机数Si p，生成一组存储密钥TKi p，将用户标识i对应的公钥i加密成密文，将用户标识i、公钥i的密文、时间戳Hi p和随机数Si p，存储在验证中心端基于标识i的公钥临时数据库记录里，共生成n条记录，由对应标识i的客户端，从验证中心端下载基于标识i的公钥临时数据库，并作为标识i的客户端公钥数据库存储在客户端，其中：客户端公钥数据库的记录可一次性从验证中心端下载，或者，根据用户的标识，从验证中心端有选择性的下载；

在数字货币交易系统中部署验证中心，在验证中心端部署加密硬件设备，建立验证中心端加密系统，在加密硬件的芯片里，写入对称算法、公钥算法、组合密钥生成算法，采用“垂直认证”技术建立签验协议，采用“垂直认证”技术建立身份认证协议，建立“密钥种子”数据库，建立公钥数据库，事先，用验证中心端加密芯片里的一组存储密钥KK，分别将全体用户标识i对应的“密钥种子”表i的元素加密成密文，存储在“密钥种子”数据库记录中，事先，在验证中心端加密芯片里，生成时间戳Hi和随机数Si，采用一套“密钥种子”表LL的元素，根据组合密钥生成算法，生成一组存储密钥Ki，将用户标识i对应的公钥i加密成密文，存储在公钥数据库记录中，在验证中心的服务器里，为每个用户部署一个子电子钱包，其中：p＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数，i＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数，注：验证中心端没有写入摘要算法；

在数字货币交易系统建立区块链社区，区块链社区由j＝10～1000个节点组成，每个节点由1～20个服务器和1～20个加密设备组成，并将验证中心通过网络与各个区块链社区相连；

在各个数字货币区块链节点端都部署加密硬件设备，建立节点端加密系统，在加密硬件的芯片里，写入对称算法、公钥算法、组合密钥生成算法，采用“垂直认证”技术建立签验协议，建立“密钥种子”数据库，事先，用节点端加密芯片里的一组存储密钥CKj，分别将全体用户对应的“密钥种子”表i元素加密成密文，存储在“密钥种子”数据库记录中，其中：j＝10～1000，j为区块链社区节点的总和，i＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户的总和，注：各个数字货币区块链节点端没有写入摘要算法；

数字货币交易系统的交易方式包括：1)线上交易指：有中心交易；2)双离线交易指：线下交易；3)点对点交易指：无中心交易；

验证中心的功能：

1)当交易双方用户通过验证中心进行交易时，验证中心端加密系统，采用“垂直认证”技术建立的签验协议，对交易单的签名进行签验，对通过签验的交易单执行支付；

2)当交易双方用户进行点对点交易时，验证中心端为交易双方用户提供可信公钥下载服务；

每个数字货币区块链社区的功能，是建立一个账本数据库，数字货币区块链的各个节点端加密系统，分别采用“垂直认证”技术对交易单的签名进行签验，数字货币交易系统，分别验证交易双方用户电子钱包的交易记录是否真实，可信，若都通过验证，则数字货币交易系统，将该交易单存储到账本数据库的记录中；

“垂直认证”技术的定义：密钥集中生成，集中灌装，集中分发和集中销毁；“垂直认证”技术的特征是，采用对称算法建立认证、签名和加密协议，采用组合密钥生成算法，来解决对称算法的密钥交换、更新和管理难题；

组合密钥密钥生成算法，是由一组时间戳和随机数组成的选取参数，来对一组“密钥种子”表的元素进行选取，将选出的Y个元素，合成一组加密密钥、解密密钥、认证密钥、存储密钥、签名密钥或签验密钥，其中：Y＝16或32；

数字货币交易系统为用户的子电子钱包设置口令认证功能，在客户端用户可通过口令认证，登录客户端用户的子电子钱包，只能浏览记录，不能修改交易记录；

数字货币交易系统在客户端，为每个用户的电子钱包设置身份认证按钮，通过调用客户端基于“垂直认证”技术的身份认证协议，可登录进入自己的电子钱包，只能浏览电子钱包的交易记录，不能修改交易记录；

常见的共识算法包括：信用共识POC、或者委托权益共识DPOS、或者权益共识POS，为保证数字货币的安全、高效、去中心化、稳定的区块链共识算法，本发明选择信用共识POC；

根据信用共识POC算法，记账者将在T＝60秒～600秒内，将通过签验和验证的所有交易单作为一个区块进行记账，区块链系统采用哈希函数SM3算法，将各个区块连接在一起建立区块链；

当用户A和用户B处于线上即：有中心交易时，用户A客户端和用户B客户端加密系统，分别根据各自的“密钥种子”表的元素，产生一组签名密钥，分别对交易单进行签名，验证中心端加密系统，调用对应用户A和用户B对应的“密钥种子”表的元素密文，在加密芯片里解密，再分别产生一组签验密钥，对交易单的签名进行签验，若签验通过，则数字货币交易系统，将交易单的资金额，从用户A的电子钱包转入用户B的电子钱包里，同时，将该交易单作为一条记录，分别存储到用户A的电子钱包和用户B的电子钱包里，从而，完成用户A与用户B之间的线上即：有中心交易过程；

当用户A和用户B处于双离线即：线下交易时，用户A客户端加密系统，用采用私钥对交易单进行签名，并根据用户A端加密芯片里的“密钥种子”表的元素，产生一组签名密钥，对交易单进行二次签名，用户B客户端加密系统，采用私钥对交易单进行签名，并根据用户B端加密芯片里的“密钥种子”表的元素，产生一组签名密钥，对交易单进行二次签名，通过交易双方用户客户端二维码，或者手机的NFC功能，来进行双方公钥、交易单和交易单签名的数据交换，用户B客户端加密系统，采用用户A的公钥对交易单用户A的私钥签名进行签验，用户A客户端加密系统，采用用户B的公钥对交易单用户B的私钥签名进行签验，数字货币交易系统，将都通过签验的交易单中对应的资金额，从用户A的电子钱包转入用户B的电子钱包里，同时，将该交易单作为一条记录，分别存储到用户A的电子钱包和用户B的电子钱包里，从而，完成用户A与用户B之间的双离线即：线下交易过程；

当用户A和用户B处于点对点即：无中心交易时，用户A和用户B的客户端加密系统，分别采用各自的私钥对交易单进行签名，并根据各自客户端加密芯片里的“密钥种子”表的元素，分别产生一组签名密钥，对交易单分别进行二次签名，用户B客户端加密系统，在客户端，根据对方用户A的标识，在客户端公钥数据库中，取出对应用户A的公钥，对交易单用户A的私钥签名进行签验，用户A客户端加密系统，在客户端，根据对方用户B的标识，在客户端公钥数据库中，取出对应用户B的公钥，对交易单用户B的私钥签名进行签验，数字货币交易系统，将都通过签验的交易单执行支付，从而，完成用户A与用户B之间的无中心交易过程；

用户A和用户B之间，在各自的客户端公钥数据库中，根据对方用户的标识，取出对应的公钥，来实现用户A与用户B之间的公钥交换过程，安全等级较高，可保证用户的公钥真实，可信；

若建立数字货币的区块链，数字货币交易系统，将由用户A和用户B分别都进行二次签名的交易单，发送到数字货币区块链社区，数字货币区块链各个节点端加密系统，分别采用“垂直认证”技术的签验协议，对该交易单的签名进行签验，若都通过签验，则数字货币交易系统，再验证各个节点端用户A电子钱包与用户数字B钱包里，是否存储了与该交易单相同的一条记录，且用户A电子钱包已交易款，用户B电子钱包已收到款是否相同，若验证都通过，则将该交易单分别存储到每个节点端的交易数据库里，作为区块链中一个区块的一条记录，其中：1≤A≤n，1≤B≤n，A≠B，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数；

根据信用共识POC算法，记账者将在T＝60～600时间内，将通过签验和验证的所有交易单作为一个区块进行记账，区块链系统采用哈希函数SM3算法，将各个区块连接在一起建立区块链；

总之，在客户端、验证中心端和区块链节点端，都部署加密芯片，建立“芯片级”签名协议和签验协议，由组合密钥生成算法，保证“垂直认证”技术的各种密钥实时生成，一次一变，事先，将全体用户对应的两两不同的“密钥种子”表i元素，加密成密文存储在验证中心端的“密钥种子”数据库中，并将全体用户对应的公钥也加密成密文，存储在验证中心端的公钥数据库中，同时，将全体用户对应的两两不同的“密钥种子”表i元素，加密成密文存储在各个节点端的“密钥种子”数据库中，保证全体用户对应的公钥和“密钥种子”表i元素存储和传输安全，可提高基于区块链技术数字货币交易系统的安全等级，j＝10～1000，j为区块链社区节点的总和，i＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数；

采用公钥算法建立数字货币的点对点即：无中心交易协议，来提高无中心交易的效率和便捷性，采用“垂直认证”技术，来提高区块链节点端的交易单并发签验的速度，保证数字货币交易系统区块链的运行效率。