1.一种无管理者区块链交易的安全交互方法,其特征在于:包括以下交易安全交互参与者:认证中心、交易用户群组、背书节点群、排序节点群和记账节点群;具体依次包括以下步骤:(1)认证中心对交易用户群组中的买家的注册、登录和信誉值进行初始化;
认证中心CA为系统中每个买家Pa分配公私密钥对(ska,pka),私钥ska属于循环群G,私钥ska通过安全通道发送给对应买家Pa,公钥pka为系统公开信息,公钥与私钥的关系g表示循环群G的生成元;初始化阶段,每个实体Pα的信誉值为θα;
(2)买家Pa向背书节点Pe提交交易提案;首先买家Pa通过连接到背书节点来与区块链网络进行通信;然后买家Pa将交易提案的参数列表txa发送给背书节点;
其中,所述参数列表为txa,txa=(IDa,SCa,m,T,σm),IDa,SCa,m,T,σm分别表示身份标识,合约标识与方法,交易信息,时间戳和客户端签名;且客户端签名σm由买家Pa使用其私钥ska对交易信息m加密生成;
(3)背书节点Pe基于信誉进行背书签名并返回交易模拟给买家Pa;
(3.1)背书节点Pe收到txa之后,首先通过判断买家的公钥pka与客户端签名σm的关系进行验证,若验证不通过则拒绝交易;若验证通过则使用合约标识与方法SCa调用链码中的函数对上述交易参数txa=(IDa,SCa,m,T,σm)进行交易运行模拟,生成模拟结果rm;
(3.2)背书节点Pe使用自己的私钥ske对该交易的模拟结果rm进行背书签名,生成ρe,生成过程如下: 其中H(*)表示哈希函数;
(3.3)若在同一时段,背书节点Pe收到来自买家Pa,Pb,...,Pt的交易提案txa,txb,...,txt,背书节点Pe将按照买家Pa,Pb,...,Pt的信誉值θa,θb,...,θt的大小对所述交易提案排序,依次进行交易模拟和背书签名;
(3.4)背书节点Pe将交易提案的模拟执行结果(rm,ρe)返回给买家,并附上本背书节点的身份标识ide,即返回(rm,ρe,Pe);
(4)买家向排序节点提交交易;
(4.1)买家Pa收集背书节点群En里所有背书节点返回的交易提案模拟结果{(rm,ρe,Pe)}e∈En,若未收集到足够的交易提案模拟结果,交易失败;
(4.2)买家Pa将交易提案模拟结果{(rm,ρe,Pe)}e∈En按照背书策略进行整合,生成一个有效背书;
(4.3)买家Pa将交易m提交给排序节点群组中的排序节点PO,并附上本节点的身份标识idO;
(5)排序节点执行排序共识算法;
(5.1)排序节点PO收集某一时段中来自交易群组若干买家产生的共计N条交易信息,即N条有效背书,记为 使用公式(1)对每个交易信息的背书进行验证,其中针对来自身份标识为IDβ的买家Pa的交易 对其进行背书的背书节点为Pe;H(*)表示哈希函数,pke为背书节点Pe的公钥,g表示循环群G的生成元,e(,)表示双线性对运算;
(5.2)排序节点PO执行排序共识算法,将收到的交易信息的时间戳值Tj与交易信誉值Θj进行加权计算得到排序值vj,即:vj=αjTj+βjΘj;αj表示共识算法中时间戳的权重值,βj表示共识算法中交易信誉值的权重值;
Θj=qθa+(1‑q)θA;q表示买家信誉权重值,θa表示买家Pa的信誉值,θA表示卖家PA的信誉值;
(5.3)排序节点PO将收到的所有交易信息按照排序值νj的大小进行排序,并完成交易打包;
(5.4)排序节点PO将打包好的交易区块发送给记账节点群的记账主节点PC,并附上本节点的身份标识idC;
(6)记账主节点对交易结果进行验证;
(6.1)记账节点群选取群组中信誉值最高的记账节点PC作为记账主节点;
(6.2)记账主节点PC将排序节点发送的交易区块中的信息进行验证,使用同态加密算法的特性,同时对若干信息进行验证;
(6.3)记账主节点PC将排序节点发送的交易区块中的信息进行验证,使用同态加密算法的特性,同时对若干信息进行验证,即验证等式(2)是否成立,其中pke表示背书节点Pe的公钥,I表示背书节生成的背书的集合,J表示背书集合I中每个交易信息的买家的身份集合,IDδ为集合中的身份标识, 和ργ分别为交易及其签名,H(*)表示哈希函数,pke为背书节点Pe的公钥,g表示循环群G的生成元,e(,)表示双线性对运算;
(7)记账主节点根据验证结果进行信誉减分及终止交易;
(7.1)若存在无效信息,即验证不通过,那么记账主节点PC将丢弃该区块,并根据无效信息对买家、卖家、背书节点、排序节点进行信誉减分;
(7.2)记账主节点PC终止交易;
(8)记账节点群组根据交易结果进行信誉反馈与更新;
(8.1)记账主节点PC对买家、卖家、背书节点、排序节点进行信誉加分,
(8.2)全网同步信誉积分,新的信誉值θ'i作为该节点Pi下次交易成功的预测值。
2.根据权利要求1所述的无管理者区块链交易的安全交互方法,其特征在于:所述步骤(7.1)中信誉减分的具体计算过程为:(7.1.1)记实体Pi原信誉值为θi,其与记账主节点PC进行交互的事件集合为E={e1,e2,...,en},事件的权重集合记为W={w1,w2,...,wn},对应事件成功与否的结果集合记为V={v1,v2,...,vn},其中vi∈{0,1},取1时表示成功,取0时表示失败;
(7.1.2)计算R=v1∧v2∧...∧vn,若R=0则说明实体Pi进行了不良操作,对实体Pi进行信誉值减分,产生新的信誉值为θ'i=θi‑∑i∈[1,n]wi(1‑vi);
(7.1.3)重复步骤(7.1.1)和(7.1.2)直至所有参与实体完成信誉更新。
3.根据权利要求1所述的无管理者区块链交易的安全交互方法,其特征在于:所述步骤(8.1)中信誉加分的计算过程为:(8.1.1)记实体Pi原信誉值为θi,其与记账主节点PC进行交互的事件集合为E={e1,e2,...,en},事件的权重集合记为W={w1,w2,...,wn},对应事件成功与否的结果集合记为V={v1,v2,...,vn},其中vi∈{0,1},取1时表示成功,取0时表示失败;
(8.1.2)计算R=v1∧v2∧...∧vn,若R=1则说明实体Pi进行了诚实操作,对实体Pi进行信誉值加分,产生新的信誉值为θ'i=θii+Σi∈[1,n]wivi;
(8.1.3)重复步骤(7.1.1)和(7.1.2)直至所有参与实体完成信誉更新。
4.一种无管理者区块链交易的激励方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)、交易系统初始化阶段:每个实体Pi的信誉值赋值为θi;
2)、交易背书阶段:若在同一时段,背书节点Pe收到来自买家Pa,Pb,...,Pt的交易提案txa,txb,...,txt,背书节点Pe将按照买家Pa,Pb,...,Pt的信誉值θa,θb,...,θt的大小对交易提案txa,txb,...,txt进行排序,依次进行交易模拟和背书签名,目的在于不被信誉低的恶意节点影响其他正常交易的成功速度,同时也体现激励性;
3)、交易排序阶段:排序节点PO执行排序共识算法,将收到的交易信息的时间戳值Tj与交易信誉值Θj进行加权计算得到排序值vj;
vj=αjTj+βjΘj;αj表示共识算法中时间戳的权重值,βj表示共识算法中交易信誉值的权重值;
Θj=qθa+(1‑q)θA;q表示买家信誉权重值,θa表示买家的信誉值,θA表示卖家的信誉值;
4)、不良节点惩罚阶段:若存在无效信息,即验证不通过,那么记账主节点PC将丢弃该区块,并根据无效信息对买家、卖家、背书节点、排序节点(以下统一记为实体Pl)进行信誉减分,计算步骤如下:①记实体Pi原信誉值为θi,其与记账主节点PC进行交互的事件集合为E={e1,e2,...,en},事件的权重集合记为W={w1,w2,...,wn},对应事件成功与否的结果集合记为V={v1,v2,...,vn},其中vi∈{0,1},取1时表示成功,取0时表示失败;
②计算R=v1∧v2∧...∧vn,若R=0则说明实体Pi进行了不良操作,对实体Pi进行信誉值减分,产生新的信誉值为θ′i=θi‑∑i∈[1,n]wi(1‑vi);
5)、诚实节点惩罚阶段:计算R=v1∧v2∧...∧vn,若R=1则说明实体Pi进行了诚实操作,对实体Pi进行信誉值加分,产生新的信誉值为θ′i=θi+∑i∈[1,n]wivi;
6)、重复步骤4)和步骤5),直至所有参与实体完成信誉更新,全网同步信誉积分,新的信誉值θ′i作为该节点Pi下次交易成功的预测值。
5.一种无管理者区块链交易系统,其特征在于:包括系统初始化模块、交易提案模块、基于信誉的背书模块、交易提交模块、交易排序模块、交易验证模块和信誉更新模块;系统初始化模块通过认证中心对买家的注册与登录以及信誉值赋值;然后在交易提案模块中买家向背书节点提交交易提案;在基于信誉的背书模块中背书节点对买家发送的交易进行背书签名并返回交易模拟结果给买家;通过交易提交模块买家向排序节点提交交易;接着在交易排序模块中排序节点采用共识算法对来自交易用户群的若干交易进行打包并发送给记账节点群的记账主节点;记账主节点通过交易验证模块完成区块内交易的批量验证;最后记账主节点通过信誉更新模块根据验证结果进行信誉减分及终止交易,记账节点群组根据交易结果进行信誉反馈与更新;
其中,信誉更新的具体方式如下:
1)、交易系统初始化阶段:每个实体Pi的信誉值赋值为θi;
2)、交易背书阶段:若在同一时段,背书节点Pe收到来自买家Pa,Pb,...,Pt的交易提案txa,txb,...,txt,背书节点Pe将按照买家Pa,Pb,...,Pt的信誉值θa,θb,...,θt的大小对交易提案txa,txb,...,txt进行排序,依次进行交易模拟和背书签名,目的在于不被信誉低的恶意节点影响其他正常交易的成功速度,同时也体现激励性;
3)、交易排序阶段:排序节点PO执行排序共识算法,将收到的交易信息的时间戳值Tj与交易信誉值Θj进行加权计算得到排序值vj;
vj=αjTj+βjΘj;αj表示共识算法中时间戳的权重值,βj表示共识算法中交易信誉值的权重值;
Θj=qθa+(1‑q)θA;q表示买家信誉权重值,θa表示买家的信誉值,θA表示卖家的信誉值;
4)、不良节点惩罚阶段:若存在无效信息,即验证不通过,那么记账主节点PC将丢弃该区块,并根据无效信息对买家、卖家、背书节点、排序节点(以下统一记为实体Pi)进行信誉减分,计算步骤如下:①记实体Pi原信誉值为θi,其与记账主节点PC进行交互的事件集合为E={e1,e2,...,en},事件的权重集合记为W={w1,w2,...,wn},对应事件成功与否的结果集合记为V={v1,v2,...,vn},其中vi∈{0,1},取1时表示成功,取0时表示失败;
②计算R=v1∧v2∧...∧vn,若R=0则说明实体Pi进行了不良操作,对实体Pi进行信誉值减分,产生新的信誉值为θ′i=θi‑∑i∈[1,n]wi(1‑vm);
5)、诚实节点惩罚阶段:计算R=v1∧v2∧...∧vn,若R=1则说明实体Pi进行了诚实操作,对实体Pi进行信誉值加分,产生新的信誉值为θ′i=θi+∑i∈[1,n]wivi;
6)、重复步骤4)和步骤5),直至所有参与实体完成信誉更新,全网同步信誉积分,新的信誉值θ′i作为该节点Pi下次交易成功的预测值。