[发明专利]基于量子密钥的区块链网络及数据安全传输方法

说明书

本发明公开了一种基于量子密钥的区块链网络及数据安全传输方法，其中根据区块链网络具体架构，部署相应的量子密钥分发网络，为区块链节点提供所需的量子密钥，以允许实现基于量子密钥的数据安全传输。由此，可以借助高安全性的量子密钥分发技术为区块链节点提供对称密钥，保证密钥在分发过程中不可被有效窃听，同时凭借量子随机数源产生不可预测的真随机数，保证其难以被预测到，由此大大提高对称密钥的安全性，提高区块链节点间数据传输的安全性，这尤其适用于链上政务、链上自贸等需要较高安全性保护的区块链系统。

技术领域

本发明涉及量子信息技术领域，尤其涉及一种基于量子密钥的区块链网络及数据安全传输方法。。

背景技术

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术在互联网时代的创新应用模式，其应用已延伸到物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等多个领域。

图1示出了一种典型的区块链网络的示意图。如图1所示，区块链网络包括多个通过光纤链路连接的区块链节点，不同区块链节点之间进行数据传输时，通常通过密码学来保证节点间数据传输的安全，目前通常使用加解密速度较快的对称密码算法来对传输的数据进行加密。然而，对称密码算法所使用的对称密钥要由非对称密码体系来分发，其首先由数据发送端使用经典随机数源随机生成对称密钥，然后使用发送端的私钥加密后传送至接收端，接收端使用发送端的公钥解密后得到对称密钥明文，然后使用得到的对称密钥与发送端进行数据的安全传输。因此，当前区块链网络中数据传输的安全性依赖于对称密钥的安全性，一旦密钥泄露，将导致数据被窃取或者破坏。

如前所述，目前区块链网络对称密钥的保护方式，主要是由一端的随机数源生成一段随机数作为对称密钥，然后使用非对称密钥将对称密钥加密后传送至对端节点，随着计算能力提高，基于计算复杂度的非对称密码算法存在被破解的风险，因此将导致对称密钥在分发过程中被泄露。另外，目前用于产生对称密钥的随机数源为经典随机数源，由于经典物理是决定性的，在获知所有条件的情况下，产生的数据序列是可以预测的，随机数被预测将导致对称密钥被泄露，对整个区块链网络的安全性造成破坏。

发明内容

针对现有区块链网络存在的上述安全性问题，发明人经研究发现，量子密钥分发网络基于量子密钥分发技术，可以为网络中有光路链接的节点间分发共享的量子密钥，并采用可信中继技术将量子密钥安全分发到网络中的其他节点，从而使网络中任意两两节点之间均能够具有共享量子密钥。量子密钥分发网络将量子密钥分发至两两节点之间的特点，与区块链的P2P网络结构对密钥的需求具有很大的相同之处。基于这种重合，本发明公开了一种基于量子密钥的区块链网络及数据安全传输方法，提出根据区块链网络的具体架构，部署相应的量子密钥分发网络，为区块链节点提供所需的量子密钥，以允许实现基于量子密钥的数据安全传输。由此，在本发明的区块链网络及数据安装传输方法中，可以借助具有高安全性的量子密钥分发技术为区块链节点提供对称密钥，凭借量子态不可克隆、不确定性和测量塌缩特性,保证密钥在分发过程中不可被有效窃听，同时凭借量子密钥分发使用的量子随机数源基于量子力学的概率性本质，产生不可预测的真随机数，保证其难以被预测到，由此大大提高对称密钥的安全性，提高区块链节点间数据传输的安全性，这尤其适用于链上政务、链上自贸等需要较高安全性保护的区块链系统。

具体而言，本发明的第一方面涉及一种基于量子密钥的区块链网络，其包括区块链子网和量子密钥分发子网；

所述区块链子网包括多个区块链节点；

所述量子密钥分发子网包括多个量子密钥分发节点，且被配置成允许在所述量子密钥分发节点中的任意两个之间分发共享量子密钥；

所述区块链节点中部署有所述量子密钥分发节点，以允许所述区块链节点从所述量子密钥分发节点中获取所述共享量子密钥；并且，

所述区块链节点被设置成利用所述共享量子密钥对数据进行加密，以实现所述数据在所述区块链节点之间的安全传输。