技术领域
[0001] 本
发明涉及信息技术及安全技术领域，尤其涉及特定身份识别，具体涉及一种比特币交易身份标识方法。
背景技术
[0002] 比特币是一种去中心化的
数字货币，不依靠特定机构发行货币，也不依靠特定机构运维比特币系统。任何人可以在任意电脑上直接与其他人进行交易，不需要第三方进行中介。因此，不存在一个拥有所有用户身份信息的中心
节点。此外，比特币交易双方采用
比特币地址作为身份代称，而比特币地址是由用户自行创建的，与身份信息无关。因此，虽然比特币交易信息是公开的，但是不能从交易信息中直接找到用户身份标识信息。
[0003] 针对这种情况，目前一般可通过如下几个方案进行实名化推测：
[0004] 方案一：通过搜集比特币交易所等比特币服务商的数据将比特币地址实名化。虽然比特币本身是去中心化的，但是一些比特币服务商采用中心化的方式运行，例如比特币交易所，支持比特币的商店等。这些比特币服务商在提供服务时存储了一些比特币用户的身份信息。例如，比特币交易所提供
数字货币与真实货币兑换的服务，通常会存储用户的比特币地址，邮箱信息，手机信息，
银行卡账户，甚至会存储身份证等身份信息。因此比特币服务商可以将比特币地址和对应用户身份信息匹配。
[0005] 该方案的不足之处在于：
[0006] 代价较大，需要政策支持和多方资源。
[0007] 涉及隐私保护问题，用户可能选择不提供数据的比特币服务商。例如境外的比特币交易所。
[0008] 准确率低，用户可以采用多种方法降低这种方案的实名化效果。例如用户将记录在比特币服务商的比特币地址当做实名化地址，不使用实名化地址进行真实的交易，而是创建新的匿名地址进行交易。当需要转移资金时采用一些混币方法，减少实名化地址和匿名地址之间的关联关系。
[0009] 方案二：通过分析比特币公开的交易信息发现比特币地址的交易特征，再结合其他线下信息推测比特币地址背后的用户身份信息。比特币所有的交易都存储在全局账本中，任何人都可以下载和维护一个全局账本。通过分析全局账本中记录的交易信息，可以发现特定比特币地址的交易规律，以及与其他地址之间的交易关系。基于这些信息可以降低比特币地址的匿名性，为推测地址的身份信息提供帮助。
[0010] 该方案存在的缺点是：
[0011] 准确率低。用户可以采用多种方法降低这种方案的实名化效果。例如，用户可以采用一次性地址策略，每次交易使用不同的地址，这将显著增加推测特定地址交易规律的难度；用户还可以采用混币服务隐藏资金流向，降低不同地址之间的关联关系。
[0012] 方案三：
申请号为201510955506.2的中国发明
专利申请“一种
区块链溯源追踪方法”中，
发明人提出了一种根据区块链地址构建收入生成树和支出生成树，发现待溯源追踪地址的资产转移历史记录的方法。但是该方法只能发现不同地址之间的关联关系，无法对比特币交易进行有效的身份标识。
[0013] 方案四：在比特币网络插入探针，连接所有比特币
服务器，搜集网络中传播的交易信息，认为最先传送交易信息到达探针节点的节点为交易信息的始发节点。找到交易的始发节点就可以将交易中的匿名比特币地址和交易者真实IP地址匹配。
[0015] 代价较大，比特币服务器节点众多，和所有节点保持连接需要较大的计算资源和通信资源。
[0016] 准确率低。首先，探针节点不一定能够捕获始发节点转发的交易信息；其次，始发节点转发的交易信息在转发过程中可能受到网络延迟等干扰落后于其他节点。
[0017] 综上，目前现存的比特币交易身份识别技术均不理想，业内亟需一种行之有效的比特币交易身份标识方法。
发明内容
[0018] 鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种比特币交易身份标识方法，通过对比特币交易与交易者IP地址的匹配标识，识别交易者的身份，不但具有较高的识别准确率，而且较
现有技术开销大幅降低。
[0019] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
[0020] 一种比特币交易身份标识方法，包括以下步骤：
[0021] 在比特币网络中部署连接尽可能多的节点的探针节点；
[0022] 挑选比特币网络中的待监测节点；
[0023] 通过探针节点确定该待监测节点的邻居节点；
[0024] 监听并获取比特币网络交易信息及交易传播路径；
[0025] 计算交易传播路径与待监测节点及其邻居节点的匹配值；
[0026] 通过
阈值筛选出待监测节点的匹配交易；
[0027] 输出该匹配交易并赋予其IP标签。
[0028] 进一步地，所述探针节点为安装了探针程序的服务器，其用以和
指定比特币服务器建立连接并搜集比特币网络中的交易信息。
[0029] 所述探针程序用以实现比特币协议中的节点发现机制和交易接收
接口；用以执行搜集在线比特币服务器IP信息并和指定比特币服务器建立连接，按照比特币协议搜集比特币网络中传播的交易信息的操作。
[0030] 进一步地，所述挑选待监测节点包括：选择某数字货币交易所的服务器作为待监测节点，或者根据探针节点收集的数据选择可疑节点作为待监测节点。
[0031] 进一步地，根据探针节点收集的数据选择可疑节点作为待监测节点包括：根据探针节点在运行时搜集比特币网络中所有在线服务器节点的信息，选择某特定IP段的节点作为可疑节点，然后搜集由此IP段创建比特币交易的信息。
[0032] 进一步地，所述邻居节点包括在比特币网络中和待监测节点相隔1跳距离的1阶邻居节点相隔2跳距离的2阶邻居节点，以及类推至相隔n跳距离的n阶邻居节点。
[0033] 进一步地，所述通过探针节点推测该待监测节点的邻居节点包括：
[0034] 部署安装比特币客户端程序的可控节点，用以创建比特币交易；
[0035] 通过可控节点和待监测节点建立单点连接并多次创建交易；
[0036] 通过探针节点搜集所述交易的传播路径，以最早转发所述交易的节点作为待监测节点的邻居节点。
[0037] 进一步地，监听并获取比特币网络交易信息及交易传播路径包括：
[0038] 将探针节点连接待监测节点及待监测节点的1阶至n阶邻居节点；
[0039] 探针节点被动接受各个节点转发的交易信息，记录每一条交易信息的来源IP地址和到达时间；
[0040] 将搜集到的交易信息按照交易哈希分类，并对每一类交易按照交易到达探针的时间进行排序.然后根据IP从中挑选出由待监测节点和待监测节点的邻居节点组成的交易传播路径。
[0041] 进一步地，所述交易传播路径为10元组，包括[TXID，Rt，R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8]；其中，TXID表示交易哈希，Rt代表目标节点转发此交易的时间排序.R1-R8代表8个
输出节点的排序。
[0042] 进一步地，所述计算交易传播路径与待监测节点及其邻居节点的匹配值依照如下算式：
[0043]
[0044] 其中，Goal表示匹配值，取值范围为(0,1).Rt，R1-R8指目标节点和目标节点的输出节点的排序。
[0045] 进一步地，所述阈值通过如下方式确定：
[0046] 通过可控节点和待监测节点建立单点连接并多次发送交易；然后根据探针节点搜集的数据并计算此类交易的匹配值，将此类交易的匹配值的平均值作为阈值。
[0047] 进一步地，所述通过阈值筛选出待监测节点的匹配交易包括；
[0048] 对探针节点搜集的所有交易的匹配值进行遍历，将匹配值超过阈值的交易认定为属于待监测节点的匹配交易。
[0049] 通过采取上述技术方案，本发明能够直接将交易信息和创建交易的IP地址匹配，具有较高的标识准确率。现有的方案利用比特币交易之间的关系推测地址的身份信息，误差较高，而且用户可以采用多种方法增加推测难度，例如一次性地址策略。本发明通过追踪比特币交易在网络层的传播路径，能够直接找到创建交易的服务器的IP地址。根据IP地址赋予身份标识具有较高的准确率，而且能够避免一次性地址策略的干扰。
[0050] 本发明的身份标识方法依赖的资源较少。相比现有技术，本发明不需要搜集交易所等其他比特币服务商的数据，只需要在比特币网络中部署一定数量的探针，即可分析比特币交易，为交易赋予身份标识；相比现有技术，本发明的所需的探针数量较少，对比特币网络的影响较小。背景技术中方案四只采用始发节点作为判断条件，因此需要对全部比特币节点进行大量的连接才能获得较高的准确率。本发明引入邻居节点作为附加判断条件，能够利用少量的探针实现更好的标识效果，故本发明实现所需的成本较低。
[0051] 本发明的身份标识方法可以对比特币网络中大部分服务器节点(包括境内节点和境外节点)进行监测，并能够针对不同的服务器节点设置不同的匹配阈值，能够适用于不同网络状态的服务器节点，适用范围更为广泛。
附图说明
[0052] 图1为本发明一
实施例中比特币交易身份标识方法实现的系统架构图。
[0053] 图2为本发明一实施例中节点部署示意图。
具体实施方式
[0054] 工作原理：
[0055] 本发明的主要技术构思为：比特币节点发起交易后，首先会将交易信息转发给自己的邻居节点，之后邻居节点继续转发给其本身的邻居节点，以此类推，直到交易信息传遍整个网络。显然，发起交易的节点转发交易的时间最早，邻居节点次之，其他节点依次延后。如果通过布置探针节点能够和所有服务器节点保持连接，则针对一条交易，探针节点可以依次从不同节点收到这条交易信息，在不考虑网络延迟的情况下，可以认为第一个转发交易信息到达探针节点的节点即为交易始发节点。本发明即基于上述原理实现比特币交易身份标识。
[0056] 比特币网络中服务器节点数量约为9350个(2017年10月13日数据)，针对所有的服务器节点进行实时的流量分析需要较多资源。本发明的目的是针对一些特定的可疑节点进行监测，然后从比特币网络传播的大量交易中筛选出由可疑节点始发的交易，从而对这些交易赋予可疑节点的IP信息。在一些条件允许的工作环境中，可以通过增加服务器资源扩大监测规模，即同时对大量的可疑节点开展并行监测。
[0057] 图1展示了针对特定可疑节点进行监测的系统架构图。图中的待监测节点是指被挑选的可疑节点。
[0058] 可疑节点的挑选遵照一般的需求和习惯，例如选择某数字货币交易所的服务器作为可疑节点。
[0059] 此外，可疑节点也可以根据探针节点收集的数据选择。探针节点在运行时会搜集比特币网络中所有在线服务器节点的信息，包括(IP信息、地理
位置信息、所属组织信息等)，可以根据这些信息选择可以节点。例如，可以选择某特定IP段的节点作为可疑节点，然后搜集由此IP段创建比特币交易的信息。
[0060] 邻居节点是指在比特币网络中和
选定作为待监测节点的可疑节点相隔1跳距离的节点(即待监测节点创建的交易可以直接发送给邻居节点)，相应地，将相隔2跳距离的节点(即待监测节点创建的交易经过1个中间节点才能到达的节点)称为2阶邻居节点，以此类推，将相隔n跳距离的节点(即待监测节点创建的交易经过n-1个中间节点才能到达的节点)定义为n阶邻居节点。
[0061] 探针节点是安装了探针程序的服务器，将探针节点部署到比特币网络，用于搜集比特币网络中的交易信息。探针程序实现了比特币协议中的节点发现机制和交易接收接口，能够搜集在线比特币服务器IP信息并和指定比特币服务器建立连接，能够按照比特币协议搜集比特币网络中传播的交易信息。
[0062] 接合图1，对本发明的交易标识方法实现的原理做进一步扩展说明。
[0063] 首先，待监测节点向自己的1阶邻居节点转发交易信息，信息将首先广播到左侧的1阶邻居节点和探针节点。其次，左侧1阶节点继续向自己的1阶邻居节点(即待监测节点的2阶邻居节点)转发交易。此次，探针节点将从左侧的1阶邻居节点收到同样的交易信息，显然，待监测节点转发交易到达探针节点的时间比较早，左侧的1阶邻居节点转发交易的到达时间较晚。其他节点的转发情况与此类似。因此，在理想情况下，针对每条交易，探针节点能够收到n个版本的交易信息，不同版本的交易信息到达探针节点的时间排序和邻居节点的阶次相同。即阶次越大，则时间排序越靠后。
[0064] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0065] 本发明基于上述工作原理，能够针对任意可连接的比特币网络节点中筛选出疑似始发交易。从而对比特币交易身份进行标识，具体处理流程如下：
[0066] 1)挑选待监测节点。
[0067] 即选定可疑节点，并将可疑节点的IP作为待监测节点。可疑节点搜集依照前文工作原理中介绍的方式进行。可以通过线上扫描和线下获取等多种方式获得。即例如选择某数字货币交易所的服务器作为可疑节点，或者也根据探针节点收集的数据选择，比如选择某特定IP段的节点作为可疑节点，然后搜集由此IP段服务器创建的比特币交易。
[0068] 2)推测邻居节点。
[0069] 即推测出待监测节点的邻居节点。邻居节点即为前文介绍的在比特币网络中和待监测节点在逻辑上连接的节点。待监测节点通过邻居节点从比特币网络中搜集信息，也通过邻居节点向比特币网络发送信息，以推测方式找到待监测节点的邻居节点有助于提高标识准确率。
[0070] 本步骤采用主动嗅探方法推测待监测节点的邻居节点：首先利用可控节点(即可控服务器，在部署的服务器中安装比特币客户端程序，可以用于创建比特币交易)和待监测节点建立单点连接并多次创建交易，然后利用探针节点搜集此类交易的传播路径，推测最早转发这些交易的节点作为待监测节点的邻居节点。根据比特币交易转发规则，邻居节点将首先转发此类交易信息，因此，利用主动嗅探
算法可以推测出待监测节点的邻居节点。通过多次测试，能够显著提高推测邻居节点的
精度。
[0071] 图2中的可控节点即为部署的可控服务器，安装了比特币客户端程序，可以用于创建比特币交易。
[0072] 待监测节点通过使用比特币协议中的“connect ip:port”指令，可控节点可以和待监测节点建立单点连接(即可控节点只有待监测节点这1个邻居节点)。当使用可控节点发送交易时，交易将只发送给待监测节点，然后待监测节点将首先转发交易给自己的邻居节点。因此，通过利用探针搜集此类交易的传播路径，可以将首先转发交易到达探针的节点推测为邻居节点。通常情况下，可控节点只需要推测邻居节点(即1阶邻居节点)，2阶至n阶邻居节点只用于描述网络拓扑。
[0073] 3)监听交易信息。
[0074] 监听方法如图1所示，使用探针节点连接待监测节点及待监测节点的1阶至n阶邻居节点。然后，探针节点被动接受各个节点转发的交易信息，记录每一条交易信息的来源IP地址和到达时间。
[0075] 探针节点将搜集到的交易信息按照交易哈希分类，并对每一类交易按照交易到达探针的时间进行排序.然后根据IP从中挑选出由待监测节点和待监测节点的邻居节点组成的交易传播路径。交易传播路径是一个10元组，包括[TXID，Rt，R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8]。
[0076] 其中，TXID代表交易哈希，Rt代表目标节点转发此交易的时间排序.R1-R8代表8个输出节点的排序。例如，当目标节点转发的交易信息第一个到达探针节点，则Rt＝1.当搜集到的交易中没有找到输出节点转发的交易时，设定排序值为MAX，代表无穷大。
[0077] 4)计算匹配值。
[0078] 匹配值反映了交易传播路径和目标节点网络拓扑的吻合度.匹配值越高，交易信息越有可能是由目标节点始发。匹配值计算方法如公式(1)所示.
[0079]
[0080] Goal指匹配值，取值范围为(0,1).Rt，R1-R8指目标节点和目标节点的输出节点的排序。
[0081] 5)挑选阈值。
[0082] 阈值是用于判断交易是否和待监测IP节点匹配的匹配值，当根据步骤4)计算出来的匹配值大于阈值时，即认为此交易和待监测节点的IP匹配，否则不匹配。
[0083] 匹配值的挑选同样可以采用主动嗅探方法获得，此方法与步骤2中的主动嗅探方法相类似，即通过可控节点和待监测节点建立单点连接并多次发送交易。然后根据探针节点搜集的数据利用步骤4)计算此类交易的匹配值，将此类交易的匹配值的平均值作为阈值。
[0084] 6)输出匹配交易并赋予IP标签。
[0085] 根据挑选的阈值，对探针搜集的所有交易的匹配值进行遍历，匹配值超过阈值的交易将被认为属于待监测节点的匹配交易。系统将输出所有的匹配交易，并为这些交易赋予IP标签。从而实现交易身份标识。
[0086] 显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
