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CN112019345A - 一种高精度时间区块链的系统及方法 - Google Patents

一种高精度时间区块链的系统及方法 Download PDF

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CN112019345A CN202010794734.7A CN202010794734A CN112019345A CN 112019345 A CN112019345 A CN 112019345A CN 202010794734 A CN202010794734 A CN 202010794734A CN 112019345 A CN112019345 A CN 112019345A
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Abstract

本发明公开了一种高精度时间区块链的系统及方法,系统包括一组区块链节点,区块链节点包括区块链节点计算机、授时天线和授时系统,授时系统包括授时模块、核心私钥;方法包括:S101,获取授时信息;S102,根据原有的第一区块链,增加第二区块链,将第一区块链的区块与其对应的授时信息及授时系统签名的结合再打包,第二区块链的形成包括:S201,得到前一个区块哈希值;S202,固定需要打包的交易数据和其他数据;S203,请求授时系统提供授时信息和授时系统签名;S204,打包并计算的本区块哈希值提供给下一区块。

Description

一种高精度时间区块链的系统及方法
技术领域
本发明涉及区块链和密码技术,尤其是涉及了一种高精度时间区块链的系统及方法。
背景技术
传统授时系统采用卫星时钟服务器通过卫星授时天线与卫星连接,另一端通过网络交换机与终端设备连接的方案,该方案会遇到延时不确定的问题,无法应用在高精度场景。传统区块链的方案采用的时间标准是网络时间或机器自身的时间,精确度不高,延迟不确定,也无法满足处理高精度时间相关问题的要求;而直接读取时间,缺少了信任机制,不能保证时间是真实的。
发明内容
为解决现有技术的不足,满足高精度时间、高可信度的要求,本发明采用如下的技术方案:
一种高精度时间区块链的系统,包括一组区块链节点,所述区块链节点包括区块链节点计算机、授时天线和授时系统,授时系统包括授时模块、核心私钥,授时模块通过授时天线获取授时信息,核心私钥用于根据区块链节点计算机的要求对授时信息及区块信息进行的签名,得到授时系统签名,区块链节点计算机对授时模块处理得到的授时信息、授时系统签名,及其对应的区块进行打包。区块中加入授时信息,使得在不同采集点,相同区块具有不同的时间戳,中心分析系统对每个区块链进行分析处理,适用于地理范围分布较广的系统,且区块具有授时系统签名,保证数据的准确性和不可篡改。
所述区块信息包括授时系统的系统编码,系统编码用于保存授时系统的标识信息,通过核心私钥对系统编码也进行签名,提高了数据的准确性和不可篡改。
所述授时系统包括内置的根证书,根证书的公钥用于验证区块的签名。
所述授时系统包括内置的自签名根证书,自签名根证书的公钥用于验证区块的签名。无需借助第三方认证中心。
一种高精度时间区块链的方法,包括如下步骤:
S101,获取授时信息;
S102,根据原有的第一区块链,增加第二区块链,第二区块链是将第一区块链的区块与其对应的授时信息及授时系统签名的结合再打包,所述授时系统签名是授时系统的核心私钥根据区块链节点计算机的要求对授时信息及区块信息进行的签名,通过签名保证准确性,通过两条并行的区块链增加应用的灵活性,第二区块链的形成包括如下步骤:
S201,得到前一个区块哈希值;
S202,固定需要打包的交易数据和其他数据,固定是为了冻结数据,以便获取数据对应的时间;
S203,请求授时系统提供授时信息和授时系统签名;以保证特定时间的交易数据和其他数据的高度可信;
S204,打包并计算的本区块哈希值提供给下一区块。
通过授时系统对授时信息进行签名,得到授时系统签名,并将授时系统签名与本区块数据、授时信息结合再打包的方式完成本区块数据与授时信息的绑定,提高了时间的精确度、可信度,可以用于超大规模下物联网信号采集、高精度测绘、高精度交易等处理,适用地理范围更广的系统,例如全世界范围分部的数据采集系统。
进一步的,所述第二区块链是时钟区块链,将第一区块链的本区块哈希值与其对应的授时信息及签名的结合再打包,所述授时系统签名是通过授时系统的核心私钥对授时信息及区块信息进行的签名,时钟区块链的形成具体步骤如下:
S301,得到第一区块链计算的本区块哈希值;
S302,固定本区哈希值、授时系统提供的授时信息和授时系统签名;
S303,区块链节点计算机打包并计算的本时钟区块的哈希值提供给第一区块链下一区块的内容数据。
进一步的,所述第二区块链是时钟区块链,将第一区块链的本区块哈希值与其对应的授时信息及授时系统签名,以及前一时钟区块哈希值结合再打包,所述授时系统签名是通过授时系统的核心私钥对授时信息及区块信息进行的签名,时钟区块链的形成具体步骤如下:
S401,得到第一区块链计算的本区块哈希值;
S402,得到前一时钟区块哈希值;
S403,固定本区块哈希值、前一时钟区块哈希值、授时系统提供的授时信息和授时系统签名;
S404,区块链节点计算机打包并计算的本时钟区块哈希值提供给下一时钟区块。
加入时钟哈希的时钟单独成链,可以扩展使用的场景。
所述区块信息包括授时系统的系统编码,系统编码用于保存授时系统的标识信息。通过核心私钥对系统编码也进行签名,提高了数据的准确性和不可篡改
所述授时系统还包括内置的根证书,根证书的公钥用于验证区块的授时系统签名。
所述授时系统还包括内置的自签名根证书,自签名根证书的公钥用于验证区块的签名。无需借助第三方认证中心。
本发明的优势和有益效果在于:
通过授时系统获取的高精度授时信息与区块链系统的结合,采用签名机制确保数据的可信,通过区块链中嵌入授信时间形成高精度全局性时钟系统,提高时间系统的精度,以满足各种需要高精度时间的应用场景。
附图说明
图1是本发明中授时系统与区块链节点计算机结构图。
图2是本发明的超大地理范围的信息采集系统结构图。
图3是本发明中增加第二链的区块链示意图。
图4是本发明中第二链为时钟链的示意图。
图5是本发明中时钟链区块增加前一时钟链区块哈希值的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
如图1、2所示,一种高精度时间区块链的系统,包括与采集点、中心分析系统相配合的一组区块链节点,其特征在于所述区块链节点包括区块链节点计算机、授时天线和授时系统,授时系统包括授时模块、核心私钥、系统编码、内置(预制)的根证书或自签名根证书,授时模块通过授时天线获得系统授时,即高精度时间,核心私钥用于根据区块链节点计算机的要求对高精度时间、系统编码及其他信息进行签名或加密,得到授时系统签名,区块链节点计算机授时模块处理得到的高精度时间、授时系统签名,及其对应的区块一起进行打包,完成本次区块生成工作,使得在不同的地方,相同区块具有不同的时间戳,中心分析系统对每个区块链进行分析处理,通过根证书或自签名根证书的公钥对签名进行验证或解密,从而验证或解密授时信息,并根据授时信息区分区块先后次序,供后续详细分析使用,其他信息包括其他区块的信息。本系统适用的地理范围广,例如全世界范围分部的数据采集系统。
授时天线安置在能够良好接收信号的位置,授时系统通过天线馈线连接的授时天线接收来自卫星的高精度信号,从而得到高精度时间,并以此作为基础将时间服务提供给区块链节点计算机,授时系统有自身的系统编码ID和核心私钥,使得产生的授时信息不会被篡改。
授时系统和区块链节点计算机采用可靠实时连接,连接之间的数据传输,确保时间延迟不会因为其他任何因素改变。例如采用RS232方式,GPI/O方式,采用硬件地址映射,专用的USB接口,专用的网络接口,或者授时系统作为区块链节点计算机的内部部件直接采用PCI,PCIe等方式集成到区块链计算机中。
外置授时天线,用于接收GPS或北斗等卫星信号。
天线馈线,用于连接天线与授时系统,用于传输信号。
授时模块,用于解析卫星信号得到精确的授时,可以采用GPS或北斗定位系统的授时功能获取高精度时间,也可以也可采用原子钟等多种定位系统的授时功能作为授时来源,结合核心私钥、系统编码及其他需要签名的信息保证数据的准确性和不可篡改性。
核心私钥,授时系统内置的不可泄露的系统私钥,被保护、不能被外界访问,用于对数据进行加密编码,确认数据来源的不可抵赖和不可篡改。
系统编码,用于保存授时系统的标识信息,结合核心私钥和区块链节点计算机传递的信息进行编码打包等处理。
如图3-5所示,一种高精度时间区块链的方法,在原有区块连接关系上增加时间戳关系,利用时间的先后顺序构成第二连接关系。利用GPS或北斗定位系统的高精度时间、全局性和私钥签名技术的不可抵赖、不可篡改相结合,赋予区块链高精度时间纪录的能力,包括如下步骤:
一、授时系统从采集点获取高精度时间;
二、根据原有的第一区块链,增加第二区块链,第二区块链是第一区块链的区块与其对应的高精度时间及授时系统的签名的结合再打包,授时系统包括授时模块、核心私钥、系统编码、内置(预制)的根证书或自签名根证书,核心私钥对高精度时间和系统编码及其他要求的信息进行签名或加密,得到授时系统的签名,通过签名保证准确性,通过两条并行的区块链增加应用的灵活性;
第一区块链的形成步骤如下:
1、得到前一个区块链哈希值;
2、固定需要打包的交易数据和其他数据,并计算本区哈希值提供给下一区块。
第二区块链的形成具体步骤如下:
1、得到前一个区块哈希值;
2、固定需要打包的交易数据和其他数据,固定是为了冻结数据,以便获取数据对应的时间;
3、请求授时系统提供高精度时间和签名信息,主要对时间信息和数据源身份信息进行签名,以保证特定时间的交易数据和其他数据的高度可信;
4、打包计算本区块哈希值提供给下一区块。
本区块数据和高精度时间通过授时系统的密钥进行签名的方式完成绑定,提高了时间的精确度、可信度,可以用于超大规模下物联网信号采集、高精度测绘、高精度交易等处理。
进一步的,第二区块链是时钟区块链,将第一区块链的本区块哈希值与其对应的高精度时间及授时系统的签名的结合再打包,时钟区块链的形成具体步骤如下:
1、得到第一区块链计算的本区块哈希值;
2、固定本区哈希值、授时系统提供的高精度时间和签名信息;
3、打包计算本时钟区块哈希值提供给第一区块链下一区块的内容数据,第一区块链各区块的内容数据包括交易数据和其他数据。
更进一步的,时钟区块中增加时钟链前区块哈希值,时钟区块链的形成具体步骤如下:
1、得到第一区块链计算的本区块哈希值;
2、得到前一时钟区块哈希值;
3、固定本区块哈希值、前一时钟区块哈希值、授时系统提供的高精度时间和签名信息;
4、打包计算本时钟区块哈希值提供给下一时钟区块。
加入时钟哈希的时钟单独成链,可以扩展使用的场景;
三、中心分析系统对每个区块链进行分析处理,通过根证书的公钥对区块链上的签名进行验证或解密,从而验证或解密授时信息,并根据授时信息区分区块先后次序,供详细分时使用。可以用于地理范围很广的系统,例如全世界范围分部的数据采集系统。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高精度时间区块链的系统,包括一组区块链节点,其特征在于所述区块链节点包括区块链节点计算机、授时天线和授时系统,授时系统包括授时模块、核心私钥,授时模块通过授时天线获取授时信息,核心私钥用于根据区块链节点计算机的要求对授时信息及区块信息进行的签名,得到授时系统签名,区块链节点计算机对授时模块处理得到的授时信息、授时系统签名,及其对应的区块进行打包。
2.如权利要求1所述的一种高精度时间区块链的系统,其特征在于所述区块信息包括授时系统的系统编码,系统编码用于保存授时系统的标识信息。
3.如权利要求1所述的一种高精度时间区块链的系统,其特征在于所述授时系统包括内置的根证书,根证书的公钥用于验证区块的签名。
4.如权利要求1所述的一种高精度时间区块链的系统,其特征在于所述授时系统包括内置的自签名根证书,自签名根证书的公钥用于验证区块的签名。
5.一种高精度时间区块链的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S101,获取授时信息;
S102,根据原有的第一区块链,增加第二区块链,第二区块链是将第一区块链的区块与其对应的授时信息及授时系统签名的结合再打包,所述授时系统签名是授时系统的核心私钥根据区块链节点计算机的要求对授时信息及区块信息进行的签名,第二区块链的形成包括如下步骤:
S201,得到前一个区块哈希值;
S202,固定需要打包的交易数据和其他数据;
S203,请求授时系统提供授时信息和授时系统签名;
S204,打包并计算本区块哈希值提供给下一区块。
6.如权利要求5所述的一种高精度时间区块链的方法,其特征在于所述第二区块链是时钟区块链,将第一区块链的本区块哈希值与其对应的授时信息及签名的结合再打包,所述授时系统签名是通过授时系统的核心私钥对授时信息及区块信息进行的签名,时钟区块链的形成具体步骤如下:
S301,得到第一区块链计算的本区块哈希值;
S302,固定本区哈希值、授时系统提供的授时信息和授时系统签名;
S303,区块链节点计算机打包并计算的本时钟区块的哈希值提供给第一区块链下一区块的内容数据。
7.如权利要求5所述的一种高精度时间区块链的方法,其特征在于所述第二区块链是时钟区块链,将第一区块链的本区块哈希值与其对应的授时信息及授时系统签名,以及前一时钟区块哈希值结合再打包,所述授时系统签名是通过授时系统的核心私钥对授时信息及区块信息进行的签名,时钟区块链的形成具体步骤如下:
S401,得到第一区块链计算的本区块哈希值;
S402,得到前一时钟区块哈希值;
S403,固定本区块哈希值、前一时钟区块哈希值、授时系统提供的授时信息和授时系统签名;
S404,区块链节点计算机打包并计算的本时钟区块哈希值提供给下一时钟区块。
8.如权利要求5-7之一所述的一种高精度时间区块链的方法,其特征在于所述区块信息包括授时系统的系统编码,系统编码用于保存授时系统的标识信息。
9.如权利要求5-7之一所述的一种高精度时间区块链的方法,其特征在于所述授时系统还包括内置的根证书,根证书的公钥用于验证区块的授时系统签名。
10.如权利要求5-7之一所述的一种高精度时间区块链的方法,其特征在于所述授时系统还包括内置的自签名根证书,自签名根证书的公钥用于验证区块的签名。
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