[發明專利]量子證明區塊鏈

在審

• 申請號: 201880064983.1
• 申請日: 2018-10-04
• 公開（公告）號: CN111448579A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 丁津泰;丁陽行
• 申請（專利權）人: 丁津泰
• 主分類號: G06Q20/38
• 分類號: G06Q20/38;G06Q20/06;G06Q20/40;G06Q40/04;H04L9/32;H04L9/08;H04L9/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 王紅艷

比特幣和底層區塊鏈技術是建立去中心化應用的主要創新之一。從總體分析了量子計算對該技術的影響。本文提供了解決基于區塊鏈的系統中可被量子攻擊者利用的安全漏洞的有效解決方案。

相關專利申請的交叉引證

本申請要求于2018年6月14日提交的美國臨時申請號62/684,848《QuantumproofBlockchain》、2017年12月1日提交的美國臨時申請號62/593,741《QuantumproofBlockchain》以及2017年10月4日提交的美國臨時申請號62/567,879《QuantumproofBlockchain》的優先權，出于任何和所有目的，這些申請的全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本公開的發明屬于區塊鏈技術及加密貨幣領域。

背景技術

近年來，由于許多令人滿意的特征，加密貨幣的重要性日益增長。盡管比特幣被普遍認為是第一種加密貨幣，但其他一些貨幣還包括以太幣(ethereum)和萊特幣(litecoin)，該以太幣專注于智能合約，該萊特幣是比特幣鏈的分支并執行更快的區塊生成。比特幣(以及其他加密貨幣或“幣”)利用區塊鏈的概念，使實體和個人之間的交易能夠不需要集中的管理機構。

區塊鏈不是負責驗證和維護所有交易的分類賬的集中管理機構，取而代之的是依賴于節點網絡以執行這些操作。當一個新的交易發布到網絡上時，通過解決計算密集型任務來驗證該交易，該任務稱為工作證明(PoW)，也可以稱為利害關系證明(PoS)。從PoW創建一個區塊以表示交易，并且添加該區塊到表示先前交易的區塊鏈中。PoW的可靠性源自于任務的計算強度，這意味著惡意用戶要想進行欺騙(例如，雙倍花費或竊取幣)，該用戶將需要比網絡的綜合計算能力更強大的計算能力，才可用他的惡意交易重新創建鏈的區塊。

除了區塊鏈基礎設施的積極安全方面，比特幣還受益于可以帶入系統的有限數量的幣。比特幣對可生成的幣總數有2100萬的界限。工作證明的復雜性有助于生成穩定的貨幣供應。比特幣已經被許多零售商接受為支付模式，包括Dell、PayPal、Overstock以及Expedia。最近，日本已經讓比特幣成為該國合法的支付形式。隨著比特幣的成功和流行，底層區塊鏈技術也被深入研究，以用于其他有用的應用，諸如技術(arts)、文件共享以及去中心化DNS服務等。

比特幣白皮書最早由一位匿名作者以中本聰(Satoshi Nakomoto)的名字發表。它提供了使用數字簽名和工作證明的自足式支付系統的詳細信息，在該自足式支付系統中，工作證明用于約束用戶雙倍花費貨幣。即使比特幣宣稱用戶將具有匿名性，但是還有很多工作通過將網絡和/或電子郵件地址映射到比特幣用戶來對用戶去匿名化。這種映射可以經由一些比特幣零售商要求的后交易(post transaction)處理來發生。例如，一些零售商為了后續服務，可以要求用戶在交易完成之后發送電子郵件(例如，在購買或捐贈的情況下)。

當公鑰重用于多個交易時，對用戶去匿名化的另一努力是成功的。交易包括輸入、輸出以及比特幣被發送到的目標位幣地址。在具有公鑰散列(public key hash)的用戶決定花費幣之前，此輸出金額標記為未花費。為了花費這些幣，用戶必須發布利用用戶的私鑰和節點網絡的完全非散列的公鑰簽名的新的交易，以驗證該交易。

針對地址聚類的研究，已試圖通過創建地址集的分區來將比特幣用戶與地址進行映射，這些地址集可以由比特幣交易中的同一實體控制。研究人員使用了各種啟發式方法已能夠識別出易受攻擊的錢包中69％的地址。這種方法在識別用戶方面有效的主要原因之一是因為沒有為每筆交易生成新的密鑰對。在最初的比特幣論文(在其他來源中也是如此)中已經強調了為每筆交易創建新密鑰對以確保私密性的必要性，但這種建議并不總是被遵循。當量子計算機可用時，這可能被證明是更加災難性，會允許量子對手通過多種方式操縱網絡來竊取幣。