(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210530746.8 (22)申请日 2022.05.16 (71)申请人 西安电子科技大 学 地址 710071 陕西省西安市太白南路2号 (72)发明人 陈晓峰　田国华　姚雨松　沈珺　 王连海　 (74)专利代理 机构 西安嘉思特知识产权代理事 务所(普通 合伙) 6123 0 专利代理师 方婷 (51)Int.Cl. H04L 9/40(2022.01) H04L 9/30(2006.01) H04L 9/32(2006.01) H04L 67/1042(2022.01) (54)发明名称 一种支持完整性审计的高效可验证区块链 编辑方法 (57)摘要 本发明公开了一种支持完整性审计的高效 可验证区块链编辑方法， 包括： 建立区块链系统， 初始化所述区块链的系统参数； 区块追加， 打包 交易生成新区块， 并将新区块绑定至区块链认证 树； 区块修改， 修改目标区块的数据并生成新区 块， 进而更新区块链认证树中的目标区块及相应 路径节点的家庭向量承诺； 区块查询， 计算并返 回被查询区块的证据以及相应的验证值， 并通过 证据验证所述被查询区块的正确性和有效性； 区 块链审计， 生成审计挑战和审计证据， 并通过审 计证据检查区块链账本的完整性和有效性。 本发 明保证了 可编辑区块链中区块数据的正确性、 完 整性和有效性， 通过变色龙认证树实现了高效的 区块查询和区块链完整性审计， 节省了大量的计 算资源和通信成本 。 权利要求书3页 说明书18页 附图10页 CN 115085972 A 2022.09.20 CN 115085972 A 1.一种支持完整性审计的高效可验证区块链编辑方法， 其特 征在于， 包括： S1： 建立区块链系统， 生成公私密钥对和系统公开 参数并初始化所述区块链系统； S2： 区块追加， 打包交易生成新区块， 计算新区块的变色龙哈希值和节点家庭向量承诺 值并将新区块绑定 至区块链 认证树； S3： 区块修改， 修改目标 区块的数据并生成新区块， 计算修改获得的新区块对应的碰撞 值， 进而更新区块链 认证树中的目标区块及相应路径 节点的家 庭向量承诺； S4： 区块查询， 根据区块链认证树计算并返回被查询区块的证据以及相应的验证值， 并 通过证据验证所述被查询区块的正确性和有效性； S5： 区块链审计， 生成审计挑战， 根据 区块链认证树生成审计证据， 并通过审计证据检 查区块链副本的完整性和有效性。 2.根据权利要求1所述的支持完整性审计的高效可验证区块链编辑方法， 其特征在于， 建立区块链系统， 生成公私密钥对和系统公开 参数并初始化所述区块链系统， 包括： S1.1： 系统管理者在有限域 上生成一条椭圆曲线 并从所述椭圆曲线上选取一 个阶为素 数p的点P作为 生成元， 生成一个子群 S1.2： 定义伪随机函数： 和 以及Hash函数： 和 其中， n表示区块链中的区块个数， 表 示一个整数群； S1.3： 选取三个阶为p的乘法循环群 和 构建出双线性映射e: 其中， 三个乘法循环群的生成元分别为g1,g2和gT， gT＝e(g1,g2)， e()表示双线性映射 运算； S1.4： 系统管理者随机生成三个陷门密钥 利用陷门密钥x,y计算变色龙哈 希密钥HK＝(X,Y)＝(xP,yP)， 利用陷门密钥α 生成向量承诺的参数： 其中， a＝( α, α2,…, αN)， a[‑1]＝( α2,…, αN)， N＝q+1， q表示区块链认证树的分叉数量， N 表示被承诺向量的维数； S1.5： 系统管理者利用参数 和Nonce值ctr0生成创世区块： 其中， h0表示创世区块的哈希值， C0表示创世区块的承诺值， v0＝(h0,H2(C1),…,H2 (Cq))， 并且 S1.6： 所述系统管理者将创世区块B0＝{pp,h0,{Cj}0≤j≤q}公布在区块链网络中， 完成系 统初始化。 3.根据权利要求2所述的支持完整性审计的高效可验证区块链编辑方法， 其特征在于， 所述区块链 认证树包括5个辅助函数：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115085972 A 2输出被查询区块Bi在区块链认证树中的 层数l， 其中， i表示目标节点索引； 输出被查询区块Bi在区块链 认证树中的父节点索引； Child(i,q)＝((i ‑1)mod q)+2： 输出区块链认证树中， 被查询区块Bi的承诺Ci在其父节 点家庭向量中的位置， 其中， 树结构中节点和其子节点构成一个家 庭； Path(i,q)＝Pi： 输出区块链认证树中， 从被查询区块Bi到根节点路径上节点的索引向 量Pi＝(p0,p1,…,pl)， 其中， p0＝0,pl＝i， 并且对于 pj‑1＝Parent(pj,q)； Fam(i,q)＝Ai： 输出区块链认证树中， 被查询区块Bi的家庭索引向量Ai＝(a1,a2,…, aq+1)， 其中a1＝i,aj＝q*i+j‑1,(1<j≤q+1)。 4.根据权利要求3所述的支持完整性审计的高效可验证区块链编辑方法， 其特征在于， 所述S2包括： S2.1： 交易打包： 区块链矿工从交易池中打包一定数量的交易， 生成新区块的默克尔哈 希树， 其根节点值为mi； S2.2： 哈希绑定： 所述区块链矿工生成一个随机数 并使用变色龙哈希密钥H K＝ (X,Y)计算所述 新区块的变色龙哈希值c hi： chi＝H1(hi‑1||mi,Y)·(X+Y)+riP 其中， hi‑1＝H2(chi‑1,ctri‑1)为前一区块的哈希值， 随后在区块链网络中广播新区块Bi ＝(chi,mi,ri)； S2.3： 承诺绑定： 当收到新区块时， 系统管理者调用向量承诺算法将所述新区块绑定至 所述区块链 认证树； S2.4： 区块验证： 其他区块链矿工在获得新区块Bi的家庭向量vi和承诺验证值γi后， 验 证该区块的正确性。 5.根据权利要求4所述的支持完整性审计的高效可验证区块链编辑方法， 其特征在于， 所述S2.3包括： 所述系统管理者通过Fam(i,q)函数计算新 区块Bi的家庭节点索引向量Ai＝(a1,a2,…, aq+1)， 其中， a1＝i表示新区块Bi在区块链认证树中的节点索引， a2,…,aq+1表示区块链认证 树中Bi的q个子节点的索引； 所述系统管理者为每个子节点计算向量陷门 及其预设承诺 并获得家 庭向量 所述系统管理者根据所述家庭向量vi计算当前节点承诺Ci的验证值 使 得： 其中， vi,j表示家庭向量vi的第j个元 素； 所述系统管理者将新区块Bi的家庭向量vi和承诺验证值γi公布在区块链上。 6.根据权利要求4所述的支持完整性审计的高效可验证区块链编辑方法， 其特征在于， 所述S3包括：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115085972 A 3