[發明專利]安全分布式時間管理方法、系統

在審

• 申請號: 202111508147.8
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114422137A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 閭海榮;周容辰;王維笑
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 袁文婷;張娓娓

本發明提供一種安全分布式時間管理方法，首先對各個節點進行協議初始化處理，使各個節點對哈希算法的參數的選擇達成共識，并根據預設的單輪時間按輪次執行協議，基于該協議中的狀態算法接收需要登記時間戳的記錄，將所述記錄封裝為區塊并廣播，實時接收其他節點產生的區塊，并將區塊連接為有向無環圖，通過時間戳算法輸出記錄的時間戳，通過證明算法輸出用于驗證時間戳與記錄的輪次證明；而后通過驗證算法對輪次證明進行參數解析以判斷時間戳的有效性，若時間戳有效則完成當前的時間戳管理，整個過程以有向無環圖鏈存儲和管理時間戳，且經過驗證算法的驗證，如此提高安全性和可靠性，并且具有高節點容量和高吞吐量，能夠支持大規模時間戳應用。

技術領域

本發明涉及區塊鏈技術領域，更為具體地，涉及一種安全分布式時間管理方法、系統。

背景技術

傳統時間戳采用中心化的架構，角色分為客戶和稱為時間戳服務中心的服務器，過程如下：客戶將數據發送給TSA，TSA打上時間戳并簽名，返回給客戶。為了防止TSA偽造和篡改過去記錄，保證時間戳安全，協議在時間戳之間構建了哈希鏈、哈希樹和哈希DAG等鏈接結構，利用之后的時間戳約束過去的時間戳，該種方式與任何中心化機制一樣，這種時間戳易形成壟斷，也易受單點崩潰和攻擊影響，比如拒絕服務攻擊。為此，分布式時間戳機制從多個時間戳服務中心同時獲取時間戳服務，以“多中心化”緩解安全隱患，但可靠性和安全性仍然有所不足。

因區塊鏈分布式、不可篡改的安全特性，區塊鏈時間戳在版權和云存儲等領域多有應用，比如，Catena、Blockstack、ESP、UbiRight和Chronos等。但可惜的是，這些區塊鏈時間戳依賴通用區塊鏈平臺，如比特幣和以太坊等，吞吐量過小，無法支持大規模時間戳應用。

因此，亟需一種有向無環圖式的、提高安全度，且提高節點容量和高吞吐量的安全分布式時間管理方法。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的是提供一種安全分布式時間管理方法，以解決分布式時間戳機制從多個時間戳服務中心同時獲取時間戳服務，以“多中心化”緩解安全隱患，但可靠性和安全性仍然有所不足，并且因區塊鏈分布式、不可篡改的安全特性，區塊鏈時間戳在版權和云存儲等領域多有應用，但可惜的是，這些區塊鏈時間戳依賴通用區塊鏈平臺，吞吐量過小，無法支持大規模時間戳應用的問題。

本發明提供的一種安全分布式時間管理方法，其中，包括：

對各個節點進行協議初始化處理，使各個節點對哈希算法的參數的選擇達成共識，并根據預設的單輪時間按輪次執行所述協議；

基于所述協議中的狀態算法接收需要登記時間戳的記錄，將所述記錄封裝為區塊并廣播，且實時接收其他節點產生的區塊，并將所述區塊連接為有向無環圖；其中，所述哈希算法中的哈希值作為所述有向無環圖各區塊的指針；

通過時間戳算法輸出所述記錄的時間戳，通過證明算法輸出用于驗證時間戳與記錄的輪次證明；

通過驗證算法對所述輪次證明進行參數解析以判斷所述時間戳的有效性，若所述時間戳有效則完成當前的時間戳管理。

優選地，使各個節點對哈希算法的參數的選擇達成共識的過程，包括：

在所述公鑰基礎設施上登記公鑰以形成協作節點集群；

使所述協作節點集群從抗碰撞哈希函數中隨機抽取哈希參數，并隨機抽取公共參考字串以組成達成共識的哈希算法。

優選地，將所述區塊連接為有向無環圖之前，還包括：

初始化DAG鏈和待定區塊序列。

優選地，接收新的區塊的過程，包括：

接收其他節點產生的區塊的過程，包括：