一种基于多区块链平台的数据隐蔽传输方法

1.本发明涉及一种数据隐蔽传输方法，具体涉及一种基于多区块链平台的数据隐蔽传输方法，属于区块链和数据隐蔽传输技术领域。


背景技术：

2.数据隐蔽传输技术，侧重于如何在公开且被监听的信道下隐藏通信双方信息传输的行为，在敏感数据分发、情报传输等领域具有重大意义。
3.数据隐蔽传输技术不仅需要在公开信道下隐藏通信双方之间的通信内容，还需要隐藏通信双方之间的通信行为。具体地，除了通信双方本身，监听公开信道的攻击者无法感知到双方所建立的隐蔽信道的存在，进而实现了通信双方行为隐私的保护。
4.然而，传统的数据隐蔽传输方法在隐蔽性、可靠性等方面均存在不足。攻击者可以通过在信道中添加干扰的方法，使接收方无法成功恢复出隐蔽信息。此外，发送方需要直接与接收方建立连接，这增加了通信双方身份暴露的风险。
5.为了解决上述问题，研究人员尝试将区块链技术应用于数据隐蔽传输。区块链无中心化、公开透明、泛洪传播、不可篡改等特点使其成为数据隐蔽传输的天然载体。具体地，携带隐蔽信息的区块链交易一旦上链，攻击者无法对其进行修改和删除；区块链的广播机制和地址匿名机制也让攻击者无法追踪到通信双方的ip地址等身份信息。
6.在现有的基于区块链的数据隐蔽传输方案中，发送方和接收方预先协商信息嵌入规则和交易筛选规则，发送方将隐蔽信息嵌入在区块链交易中，接收方根据预先协商好的规则筛选携带隐蔽信息的交易，并提取出隐蔽信息。
7.然而，现有的数据隐蔽传输方案主要基于单个区块链平台，即单个区块链平台承担了数据隐蔽传输的全部任务，这使得现有方案的隐蔽性不足。一旦攻击者发现了某个携带隐蔽信息的交易，攻击者就可以通过该交易中泄露的交易特征信息找到其它可能的携带隐蔽信息的交易。如果一个区块链平台经常被用于数据隐蔽传输，那么这个平台也将会受到攻击者的更多关注。
8.此外，由于区块链平台间的交易结构、交易规模等特点存在差异，使得单个平台有时不能满足区块链数据隐蔽传输的需求。如比特币的op_return自定义数据段最多只支持83字节的隐蔽信息嵌入，无法满足基于区块链的大文本数据隐蔽传输的需求。因此，这种基于单平台的区块链数据隐蔽传输机制，难以满足现有隐蔽传输场景下的隐蔽性和实用性需求。


技术实现要素：

9.本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷和不足，为了提高区块链数据隐蔽传输方案的隐蔽性和实用性，创造性地提出一种基于多区块链平台的数据隐蔽传输方法。
10.本发明的创新点在于：利用两个区块链平台共同承担数据隐蔽传输的任务。其中，发送方利用一个区块链平台向接收方发送传输隐蔽信息所需的参数，并利用另一个区块链
平台向接收方传输真正的隐蔽信息，接收方只有成功接收参数，才能进一步成功提取并恢复出隐蔽信息。
11.每个区块链平台包括一系列区块链节点，这些节点共同组成了具有无中心化、公开透明、不可篡改等特点的区块链网络。本发明使用两类区块链平台，记为区块链平台a和区块链平台b。具体地，隐蔽通信的发送方利用区块链平台a中的交易传输隐蔽信息恢复所需的参数，简称为隐蔽参数，该类交易称为隐蔽参数交易；利用区块链平台b中的交易传输真正的隐蔽信息，称为隐蔽信息交易。隐蔽信息交易的嵌入和提取，均需要使用区块链平台a的隐蔽参数交易中存储的参数。
12.发送方和接收方在区块链平台a和区块链平台b中，均能够使用现有的基于单个区块链平台的隐蔽传输方法，如基于区块链交易自定义数据段的数据隐蔽传输方法等。
13.发送方需要维护区块链平台a的一个节点和区块链平台b的一个节点。在协商阶段，发送方和接收方预先协商隐蔽信息的嵌入规则。在隐蔽传输过程中，发送方将隐蔽参数按照接收方预先协商的规则嵌入区块链平台a的交易中，构造隐蔽参数交易，将隐蔽信息按照和接收方预先协商的规则嵌入区块链平台b的交易中，构造隐蔽信息交易，并将上述交易广播到各自的区块链网络中。
14.接收方同样需要维护区块链平台a的一个节点和区块链平台b的一个节点。在隐蔽传输过程中，接收方通过和发送方预先协商的提取规则筛选出区块链平台a中的隐蔽参数交易，提取并恢复出隐蔽参数。之后，接收方利用和发送方预先协商的规则和恢复出的隐蔽参数，筛选出区块链平台b中的隐蔽信息交易，提取并恢复出隐蔽信息。
15.一种基于多区块链平台的数据隐蔽传输方法，包括以下步骤：
16.步骤1：链下协商。
17.发送方和接收方预先协商使用的区块链平台a和区块链平台b。
18.针对区块链平台a，发送方会和接收方预先协商隐蔽参数的嵌入方法和提取方法。
19.针对区块链平台b，发送方会和接收方预先协商隐蔽信息的嵌入方法和提取方法。
20.其中，每轮通信中隐蔽信息的提取依赖于对应隐蔽参数交易中嵌入的隐蔽参数信息。
21.这里的隐蔽参数和隐蔽信息可以是明文形式，也可以是密文形式。如果是密文形式，则发送方需要额外与接收方协商解密密钥，便于接收方将隐蔽信息解密，得到解密后的结果。
22.步骤2：隐蔽信息嵌入。包括以下步骤：
23.步骤2-1：隐蔽参数交易构造。
24.发送方根据步骤1中与接收方协商的隐蔽参数嵌入算法，将隐蔽参数嵌入到区块链平台a的交易中，构造隐蔽参数交易。
25.步骤2-2：隐蔽信息交易构造。
26.发送方根据步骤1中与接收方协商的隐蔽信息嵌入算法，将隐蔽信息嵌入到区块链平台b的交易中，构造隐蔽信息交易。
27.最终，发送方成功构造区块链平台a上的隐蔽参数交易和区块链平台b上的隐蔽信息交易。
28.为确保隐蔽性，使用发送方生成的上述交易应当和对应区块链平台中的正常交易
不可区分。
29.步骤3：隐蔽信息传输。
30.发送方使用其维护的区块链平台a节点在区块链平台a中广播隐蔽参数交易，并使用其维护的区块链平台b节点在区块链平台b中广播隐蔽信息交易，最终，这两个交易将被成功存储在对应的区块链中。
31.由于发送方在发送区块链交易的过程中，无需指定接收方的ip地址等信息，且接收方在同步区块链交易时不需要确保实时在线，也不需要直接与发送方建立连接，因此，通过区块链传输隐蔽信息可以在一定程度上保护发送方和接收方的身份隐私。此外，由于区块链的不可篡改性，隐蔽参数交易和隐蔽信息交易一旦成功存储在区块链上，就无法被修改和删除，由此确保了接收方能够成功接收到发送方发来的交易，并成功提取出相应的隐蔽参数和隐蔽信息。
32.步骤4：隐蔽信息提取。包括以下步骤：
33.步骤4-1：隐蔽参数提取。
34.发送方根据步骤1中与接收方协商的隐蔽参数提取算法，在区块链平台a新同步的区块中筛选隐蔽参数交易，并从交易中提取隐蔽参数。
35.步骤4-2：隐蔽信息提取。
36.发送方根据步骤1中与接收方协商的隐蔽信息提取算法，在区块链平台a新同步的区块中筛选隐蔽信息交易，利用步骤4-1中提取出的隐蔽参数，提取并恢复隐蔽信息。
37.有益效果
38.本方法，对比现有技术，具有以下优势：
39.1.隐蔽性高。本发明将恢复隐蔽信息所需的参数和隐蔽信息分开，分别使用不同的区块链平台传输，在一轮数据隐蔽传输过程中，攻击者无法将处于不同区块链平台的隐蔽参数交易和隐蔽信息交易进行链接，进一步增大了恢复出隐蔽信息的难度。和现有基于区块链的数据隐蔽传输方案相比，本发明进一步提高了方案的隐蔽性。
40.2.实用性强。本发明适用于多种隐蔽信息嵌入/提取方式，包括但不限于在交易的金额、地址、自定义数据等字段嵌入隐蔽参数和隐蔽信息。本发明中所涉及的区块链平台a和区块链平台b可以使用多种区块链平台，包括但不限于比特币、以太坊、eos等公有区块链平台和hyperledger fabric等联盟区块链平台。因此，本发明具有很强的实用性。
附图说明
41.图1为本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
42.下面将结合附图和实施例，对本发明方法做进一步清楚、完整地描述。
43.实施例
44.在本实施例中，发送方和接收方预先协商一组比特币地址集合与一组以太坊地址集合，用于交易筛选，并利用比特币区块链交易的op_return字段存储隐蔽参数，该参数为用于加密/解密隐蔽信息的aes密钥；之后，发送方利用以太坊交易的input字段存储密文形式的隐蔽信息。接收方首先需要在比特币区块链中筛选隐蔽参数交易，并提取出存储在比
特币交易中的aes密钥；之后，接收方在以太坊区块链中筛选隐蔽信息交易，提取并利用上述aes密钥解密出隐蔽信息。
45.如图1所示，一种基于多区块链平台的数据隐蔽传输方法，包括以下步骤：
46.步骤1：链下协商。
47.发送方和接收方预先协商一组比特币区块链地址集合一组以太坊区块链地址集合用于比特币区块链平台中的隐蔽参数交易筛选和以太坊区块链平台中的隐蔽信息交易筛选。
48.步骤2：隐蔽信息嵌入。
49.设本次数据隐蔽传输过程中，需要传输的隐蔽信息为m。
50.发送方首先使用aes加密算法对m进行加密，得到加密后的结果c＝enck(m)，其中k是长度为256比特的随机字符串，作为本次加密隐蔽信息的一次性密钥。
51.然后，发送方依照步骤2-1和步骤2-2，分别构造隐蔽参数交易和隐蔽信息交易。具体如下：
52.步骤2-1：隐蔽参数交易构造。
53.发送方首先构造一笔比特币交易tb，其中交易的输入地址至少有一个为集合ab中的地址。之后，发送方将密钥k存储在tb的op_return字段，即成功构造隐蔽参数交易tb。
54.步骤2-2：隐蔽信息交易构造。
55.发送方首先构造一笔以太坊交易te，其中交易的输入地址至少有一个为集合ae中的地址。之后，发送方将加密后的隐蔽信息c存储在te的input字段，即成功构造隐蔽信息交易te。
56.步骤3：隐蔽信息传输。
57.发送方将tb广播到比特币区块链网络中，将te广播到以太坊区块链网络中，等待交易上链，若tb成功存储到比特币区块链，且te成功存储到以太坊区块链，则说明隐蔽信息传输成功。
58.步骤4：隐蔽信息提取。
59.发送方依照步骤4-1提取出隐蔽参数，依照步骤4-2进一步提取出隐蔽信息。具体如下：
60.步骤4-1：隐蔽参数提取。
61.每当同步一个新的比特币区块，接收方需要遍历区块中的所有交易，如果某个交易的某个输入地址在集合ab中，说明该交易为隐蔽参数交易tb。之后接收方提取t
′b中op_return字段存储的内容，恢复出隐蔽参数k。
62.步骤4-2：隐蔽信息提取。
63.每当同步一个新的以太坊区块，接收方需要遍历区块中的所有交易，如果某个交易的某个输入地址在集合ae中，说明该交易为隐蔽信息交易te。
64.之后，接收方提取t
′e中input字段存储的内容，恢复出加密后的隐蔽信息c。
65.最后，接收方使用步骤4-1中恢复出的隐蔽参数k对c进行解密，得到解密后的隐蔽信息m＝deck(c)。由于aes算法的正确性和比特币、以太坊交易的不可篡改性，接收方可以成功恢复出发送方想要传输的隐蔽信息m。
66.为了说明本发明的内容及实施方法，本说明书给出了上述具体实施例。但是，本领域技术人员应理解，本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。