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基于 区 块链的大数据公平与安全交易方法

阅读：872发布：2020-05-27

专利汇可以提供基于区块链的大数据公平与安全交易方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于区块链的大数据公平与安全交易方法。本发明对数据进行足够大的分块并且分别加密，这样能够保证在公平交易过程中进行随机选择认证。在随机选择认证过程中，使用了概率特性来保证数据拥有者不会对数据进行伪造。例如：利用比特币脚本将余下的秘钥公开，这样购买者能够获取所有秘钥，而数据拥有者能够获取对应的比特币。通过上述技术点，它能够使得数据拥有者在没有第三方参与下，能够进行自主、公平和安全的数据交易，能够有效地保证数据拥有者的权益，并且极大地提高了大数据共享的效率。，下面是基于区块链的大数据公平与安全交易方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于区块链的大数据公平与安全交易方法，其特征在于，包含如下步骤进行：
1)数据预处理阶段：数据拥有者将待交易的原始数据进行分组,分为N个组，并且对每个分组使用不同的密钥进行加密，得到对应的加密密文；同时计算块hash、密钥hash以及加密密文hash，得到一个五元组数据结构：数据块、数据块Hash、密文块、密钥及密钥hash；
2)进行公平交易协议，具体步骤如下：
步骤一：购买者向数据拥有者提出购买数据，数据拥有者将全部的加密数据块、原始数据hash及密钥hash一起发送给购买者；
步骤二：购买者对接收到的数据进行随机选择认证；
步骤三：当购买者认证成功后，就通过比特币网络发起一个支付交易，该交易的输出能作为两种交易的输入，分别是TxAccept和TxRefund；
TxAccept交易，这种交易由数据拥有者发起，它必须要求数据拥有者提供对应的签名和余下的全部密钥，数据拥有者可以通过该交易将对应比特币转移到自己的私有比特币地址上；
TxRefund交易，这个比交易是由数据购买者和数据拥有者共同生成的一个时间锁定交易，它要求同时提供数据拥有者和购买者的共同签名，在锁定时间内，如果数据拥有者没有提交TxAccept交易，这意味着数据拥有者默认放弃数据交易，那么TxRefund交易生效，会默认将该笔比特币转移到数据购买者的私有比特币账户上；
步骤四：当数据拥有者提交TxAccept交易，数据拥有者必须在TxAccept交易中提供步骤二余下的所有密钥，那么此时数据购买者能过获取全部的加密密钥，也就是能够对所有的加密数据进行解密获得原始数据。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的大数据公平与安全交易方法，其特征在于：所述的步骤二中，购买者对接收到的数据执行随机选择认证过程如下：
A：购买者随机选取n(1<请求对应的密钥；
B：数据拥有者将对应的密钥发送给购买者；
C：购买者接受到对应密钥以后，首先验证对应的密钥hash，如无误，则解密相应的加密数据块，获得原始数据，根据对应的原始数据hash来判断密钥的真假。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的大数据公平与安全交易方法，其特征在于：步骤
1)中所述的数据拥有者将待交易的原始数据进行分组具体是，将原始数据分成N个分组，每次交易都将分为不同的块，并且每个分组的分割数据长度也不相同；其数据结构如下所示：
A1：分块大小，表明分割后的块数，共有2个字节，最长可以表示分割成65535块；
A2：分块序列，表明该块数据在原始数据块中的顺序，2字节，表示范围0～65535；
A3：时间戳，表明数据分割的unix时间戳，4字节；
A3：分块HASH，表明该块数据的hash值，用于验证数据块是否被正确，使用4字节；
A4：分块长度，表明该数据块的长度，使用4字节，最大可以表示0～4394967295字节长度；
A5：分块数据，用于存储数据块，长度有A4 指定。
4.根据权利要求2所述的基于区块链的大数据公平与安全交易方法，其特征在于：在步骤二阶段中，购买者对接收到的数据进行随机选择认证，随机选取n个密钥hash，n选取需要远小于N，远大于1，如果n选择太小，将会增加欺骗的概率，如果n选择的太大，接近N则会导致密钥泄漏过多。
Ωrki＝{a1…an|i≠jai≠aj，1＜＜n＜＜N}
Ωrki代表了随机选择的下标序列，并且此时欺骗概率为：
。
5.根据权利要求1所述的基于区块链的大数据公平与安全交易方法，其特征在于：在步骤三阶段中，如果还需要数据拥有者同数据购买者进行交互，需要对两笔加以进行共同签名，其具体过程如下：
A1：购买者生成TxPayment，该交易的输出脚本允许两种类型的输入脚本对它进行使用；第一种是需要购买者和拥有者共同签名，第二种是数据拥有者的签名和步骤二余下的密钥；这时，购买者生成TxPayment暂时不要想整个比特币网络广播，他还需要生成TxRefund交易，设置锁定时间，并将自己的签名添加到TxRefund交易中，然后将该交易发送给数据拥有者；
A2：数据拥有者在接收到TxRefund交易后，检查锁定时间以及数据购买者的签名，如果无误，则将自己的签名添加到TxRefund中，并发送给数据购买者；
A3：数据购买者从数据拥有者出接受完整的TxRefund交易，检查交易是否被更改，数据拥有者的签名是否正确，如果都正确，则将TxPayment向全网广播；
A4：数据拥有者和数据购买者等待TxPayment交易确定；
A5：数据拥有者等到TxPayment交易确定后，使用步骤步骤二余下的密钥和自己的签名生成TxAccept交易，并向比特币网络广播；
A6：当数据购买者监听到TxPayment交易后，就可以通过读取该交易的输入脚本获取余下的全部密钥。

说明书全文

基于区 块链的大数据公平与安全交易方法

技术领域

[0001] 本发明涉及大数据公平支付和区块链领域，尤其是基于区块链的大数据公平与安全交易方法。

背景技术

[0002] 随着互联网的快速发展，大数据已经成为驱动产业发展关键因素。因此大数据的开放共享将会极大地促进数据价值的合理流动，有利于大数据生态系统的形成。然而当前大数据共享存在以下几个方面的问题，首先大数据共享开放程度不足，信息孤岛、数据壁垒、数据碎片化和信息不对称等情况大量存在；其次，大数据开放共享的安全性一直是一个困难且急需解决的问题；最后大数据开放共享目前呈现形成中心化、多中心化、去中心化共存的局面。如何使数据拥有者之间能够进行自主、公平、安全的数据交易，成为一个亟待解决的技术问题。

[0003] 目前的大数据交易主要以中性化为主，数据交易都需要经由第三方，这无疑增加了数据交易的风险，降低了效率。目前尚缺少一种支持自主、公平和安全的数据交易方法。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于区块链的大数据公平与安全交易方法，它能够使得数据拥有者在没有第三方参与下，能够进行自主、公平和安全的数据交易，能够有效地保证数据拥有者的权益，并且极大地提高了大数据共享的效率。

[0005] 本发明是这样实现的：基于区块链的大数据公平与安全交易方法，包含如下步骤进行：

[0006] 1)数据预处理阶段：数据拥有者将待交易的原始数据进行分组，分为N个组，并且对每个分组使用不同的密钥进行加密，得到对应的加密密文；同时计算块hash、密钥hash以及加密密文hash，得到一个五元组数据结构：数据块、数据块Hash、密文块、密钥及密钥hash；

[0007] 2)进行公平交易协议，具体步骤如下：

[0008] 步骤一：购买者向数据拥有者提出购买数据，数据拥有者将全部的加密数据块、原始数据hash及密钥hash一起发送给购买者；

[0009] 步骤二：购买者对接收到的数据进行随机选择认证；

[0010] 步骤三：当购买者认证成功后，就通过比特币网络发起一个支付交易，该交易的输出能作为两种交易的输入，分别是TxAccept和 TxRefund；

[0011] TxAccept交易，这种交易由数据拥有者发起，它必须要求数据拥有者提供对应的签名和余下的全部密钥，数据拥有者可以通过该交易将对应比特币转移到自己的私有比特币地址上；

[0012] TxRefund交易，这个比交易是由数据购买者和数据拥有者共同生成的一个时间锁定交易，它要求同时提供数据拥有者和购买者的共同签名，在锁定时间内，如果数据拥有者没有提交TxAccept交易，这意味着数据拥有者默认放弃数据交易，那么TxRefund交易生效，会默认将该笔比特币转移到数据购买者的私有比特币账户上；

[0013] 步骤四：当数据拥有者提交TxAccept交易，数据拥有者必须在 TxAccept交易中提供步骤二余下的所有密钥，那么此时数据购买者能过获取全部的加密密钥，也就是能够对所有的加密数据进行解密获得原始数据。

[0014] 所述的步骤二中，购买者对接收到的数据执行随机选择认证过程如下：

[0015] A：购买者随机选取n(1<请求对应的密钥；

[0016] B：数据拥有者将对应的密钥发送给购买者；

[0017] C：购买者接受到对应密钥以后，首先验证对应的密钥hash，如无误，则解密相应的加密数据块，获得原始数据，根据对应的原始数据hash来判断密钥的真假。

[0018] 步骤1)中所述的数据拥有者将待交易的原始数据进行分组具体是，将原始数据分成N个分组，每次交易都将分为不同的块，并且每个分组的分割数据长度也不相同；其数据结构如下所示：

[0019] A1：分块大小，表明分割后的块数，共有2个字节，最长可以表示分割成65535块；

[0020] A2：分块序列，表明该块数据在原始数据块中的顺序，2字节，表示范围0～65535；

[0021] A3：时间戳，表明数据分割的unix时间戳，4字节；

[0022] A3：分块HASH，表明该块数据的hash值，用于验证数据块是否被正确，使用4字节；

[0023] A4：分块长度，表明该数据块的长度，使用4字节，最大可以表示4394967295字节的数据；

[0024] A5：分块数据，用于存储数据块，长度有A4 指定。

[0025] 在步骤二阶段中，我们需要随机选取n个密钥hash，此时的n 选取需要远小于N，远大于1，如果n选择太小，将会增加欺骗的概率，如果n选择的太大，接近N则会导致密钥泄漏过多。

[0026] (可能由于版本原因，这个公式看不到)

[0027] Ωrki代表了随机选择的下标序列，并且此时欺骗概率为：(这个后面没有看到内容)

[0028] 在步骤三阶段中，如果还需要数据拥有者同数据购买者进行交互，需要对两笔加以进行共同签名，其具体过程如下：

[0029] A1：购买者生成TxPayment，该交易的输出脚本允许两种类型的输入脚本对它进行使用；第一种是需要购买者和拥有者共同签名，第二种是数据拥有者的签名和步骤二余下的密钥；这时，购买者生成 TxPayment暂时不要想整个比特币网络广播，他还需要生成TxRefund 交易，设置锁定时间，并将自己的签名添加到TxRefund交易中，然后将该交易发送给数据拥有者；

[0030] A2：数据拥有者在接收到TxRefund交易后，检查锁定时间以及数据购买者的签名，如果无误，则将自己的签名添加到TxRefund中，并发送给数据购买者；

[0031] A3：数据购买者从数据拥有者出接受完整的TxRefund交易，检查交易是否被更改，数据拥有者的签名是否正确，如果都正确，则将 TxPayment向全网广播；

[0032] A4：数据拥有者和数据购买者等待TxPayment交易确定；

[0033] A5：数据拥有者等到TxPayment交易确定后，使用步骤步骤二余下的密钥和自己的签名生成TxAccept交易，并向比特币网络广播；

[0034] A6：当数据购买者监听到TxPayment交易后，就可以通过读取该交易的输入脚本获取余下的全部密钥。

[0035] 本发明具体的关键技术概括如下：。

[0036] 传统的数据交易主要是体现在一手交钱，一手交数据的模式上，而本发明创造性地利用了比特币交易的特性，将数据交易简化为数据加密后的秘钥交易，因此能够保证数据交易在自主的、不需要第三方平台参与下的公平性和安全性。

[0037] 主要创新点包括：

[0038] 1、对数据进行足够大的分块并且分别加密，这样能够保证在公平交易过程中进行随机选择认证。

[0039] 2、在随机选择认证过程中，使用了概率特性来保证数据拥有者不会对数据进行伪造。

[0040] 3、以比特币为例，利用比特币脚本将余下的秘钥公开，这样购买者能够获取所有秘钥，而数据拥有者能够获取对应的比特币。

[0041] 通过上述技术点，它能够使得数据拥有者在没有第三方参与下，能够进行自主、公平和安全的数据交易，能够有效地保证数据拥有者的权益，并且极大地提高了大数据共享的效率。附图说明

[0042] 图1为本发明的原始数据分块和加密过程；

[0043] 图2为本发明的数据预处理阶段；

[0044] 图3为本发明的随机密钥验证阶段。

具体实施方式

[0045] 本发明的实施例：基于区块链的大数据公平与安全交易方法，包含如下步骤进行：

[0046] 1)数据预处理阶段：数据拥有者将待交易的原始数据进行分组，并且对每个分组使用不同的密钥进行加密，得到对应的加密密文；同时计算块hash、密钥hash以及加密密文hash，得到一个五元组数据结构：数据块、数据块Hash、密文块、密钥及密钥hash；

[0047] 2)进行公平交易协议，具体步骤如下：

[0048] 步骤一：购买者向数据拥有者提出购买数据，数据拥有者将全部的加密数据块、原始数据hash及密钥hash一起发送给购买者；

[0049] 步骤二：购买者对接收到的数据进行随机选择认证；

[0050] 步骤三：当购买者认证成功后，就通过比特币网络发起一个支付交易，该交易的输出能作为两种交易的输入，分别是TxAccept和 TxRefund；

[0051] TxAccept交易，这种交易由数据拥有者发起，它必须要求数据拥有者提供对应的签名和余下的全部密钥，数据拥有者可以通过该交易将对应比特币转移到自己的私有比特币地址上；

[0052] TxRefund交易，这个比交易是由数据购买者和数据拥有者共同生成的一个时间锁定交易，它要求同时提供数据拥有者和购买者的共同签名，在锁定时间内，如果数据拥有者没有提交TxAccept交易，这意味着数据拥有者默认放弃数据交易，那么TxRefund交易生效，会默认将该笔比特币转移到数据购买者的私有比特币账户上；

[0053] 步骤四：当数据拥有者提交TxAccept交易，数据拥有者必须在 TxAccept交易中提供步骤二余下的所有密钥，那么此时数据购买者能过获取全部的加密密钥，也就是能够对所有的加密数据进行解密获得原始数据。

[0054] 所述的步骤二中，购买者对接收到的数据执行随机选择认证过程如下：

[0055] A：购买者随机选取n(1<

[0056] B：数据拥有者将对应的密钥发送给购买者；

[0057] C：购买者接受到对应密钥以后，首先验证对应的密钥hash，如无误，则解密相应的加密数据块，获得原始数据，根据对应的原始数据hash来判断密钥的真假。

[0058] 步骤1)中所述的数据拥有者将待交易的原始数据进行分组具体是，将原始数据分成N个分组，每次交易都将分为不同的块，并且每个分组的分割数据长度也不相同；其数据结构如下所示：

[0059] A1：分块大小，表明分割后的块数，共有2个字节，最长可以表示分割成65535块；

[0060] A2：分块序列，表明该块数据在原始数据块中的顺序，2字节，表示范围0～65535；

[0061] A3：时间戳，表明数据分割的unix时间戳，4字节；

[0062] A3：分块HASH，表明该块数据的hash值，用于验证数据块是否被正确，使用4字节；

[0063] A4：分块长度，表明该数据块的长度，使用4字节，最大可以表示0～4394967295字节长度；

[0064] A5：分块数据，用于存储数据块，长度有A4指定。

[0065] 在步骤二阶段中，我们需要随机选取n个密钥hash，此时的n 选取需要远小于N，远大于1，如果n选择太小，将会增加欺骗的概率，如果n选择的太大，接近N则会导致密钥泄漏过多。

[0066] Ωrki＝{α1 … an|i≠j ai≠aj，1＜＜n＜＜N}

[0067] Ωrki代表了随机选择的下标序列，并且此时欺骗概率为：

[0068] 在步骤三阶段中，如果还需要数据拥有者同数据购买者进行交互，需要对两笔加以进行共同签名，其具体过程如下：

[0069] A1：购买者生成TxPayment，该交易的输出脚本允许两种类型的输入脚本对它进行使用；第一种是需要购买者和拥有者共同签名，第二种是数据拥有者的签名和步骤二余下的密钥；这时，购买者生成 TxPayment暂时不要想整个比特币网络广播，他还需要生成TxRefund 交易，设置锁定时间，并将自己的签名添加到TxRefund交易中，然后将该交易发送给数据拥有者；

[0070] A2：数据拥有者在接收到TxRefund交易后，检查锁定时间以及数据购买者的签名，如果无误，则将自己的签名添加到TxRefund中，并发送给数据购买者；

[0071] A3：数据购买者从数据拥有者出接受完整的TxRefund交易，检查交易是否被更改，数据拥有者的签名是否正确，如果都正确，则将 TxPayment向全网广播；

[0072] A4：数据拥有者和数据购买者等待TxPayment交易确定；

[0073] A5：数据拥有者等到TxPayment交易确定后，使用步骤步骤二余下的密钥和自己的签名生成TxAccept交易，并向比特币网络广播；

[0074] A6：当数据购买者监听到TxPayment交易后，就可以通过读取该交易的输入脚本获取余下的全部密钥。

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