(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210342782.1 (22)申请日 2022.04.02 (71)申请人 安阳工学院 地址 455000 河南省安阳市开发区黄河大 道西段 (72)发明人 元渊　李岩　赵重明　高鸿宇　 (74)专利代理 机构 西安方诺专利代理事务所 (普通合伙) 61285 专利代理师 景丽娜 (51)Int.Cl. H04L 9/30(2006.01) H04L 9/32(2006.01) (54)发明名称 基于混合加密的轻量级区块链加密方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于混合加密的轻量级 区块链加密方法， 解决了区块链的计算成本高、 可 扩展性有限以及显著的带宽开销和延迟等问题。 本发明提出的算法为解决椭圆曲线离散对数问 题(Ellipticcurvediscretelogarithmproble m, ECDLP)的不可逆问题， 引入ElGamal密码机制， 对 区块链交易进行非对称数据加密， 以提高传输交 易的安全性； 采用遗传算法生成高度随机的密 钥 ，并 将 密 钥 作 为 安 全 哈 希 算 法 3 8 4 (SecureHashAlgorithm,SHA ‑384)的输入对中间 哈希值进行加密， 从而实现较高的哈希率和哈希 质量实。 实验结果表明， 该算法在交易处理时间、 块验证处理时间、 哈希率和哈希质量等方面均有 明 显的 提高 ， 便 于 轻 量 级 可 扩 展区 块 链 (LightweightScalabl eBlockChain,LSB)在物联 网领域的应用。 权利要求书1页 说明书7页 附图3页 CN 114978515 A 2022.08.30 CN 114978515 A 1.一种基于混合加密的轻量级区块链加密方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1： 身份注 册 S11： 将物联网设备作为轻量级区块链 节点， 每个物联网设备间进行点对点的交易； S12： 每个物联网设备 经过注册服务器在区块链中完成身份注 册； S2： 利用混合加密的轻量级区块链加密算法加密交易信息 S21： 利用ElGamal型椭圆曲线密码体制对覆盖节点生成的交易数据进行非对称加密、 解密； S22： 利用基于 遗传算法的SHA ‑384加密哈希函数进行块哈希， 生成哈希摘要； S3： 将完成的交易上传至交易链， 获取当前可信物联网设备列表， 进而实现区块链管控 物联网终端设备。 2.根据权利要求1所述的一种基于混合加密的轻量级区块链加密方法， 其特征在于： 所 述步骤S21的具体操作步骤为： S211： 接收机随机生成私钥d， 再使用椭圆曲线密钥生成算法生成接收机的转换私钥Q， 且Q＝dL， 其中L 为椭圆曲线方程Ep上的基点， Ep的表达式为： Eq:y2＝x3+ax+b(mod(p) )                                  (1) S212： 发送机随机生成私钥k， 对于输入的纯文本数据T， 根据式(1)和式(2)将其转换为 椭圆曲线领域点的文本T ′， 并输出加密文本C1和C2， 其中C1＝kL， 将加密数据C ＝(C1,C2)发送给接收方； D+A＝A+D＝A, ‑D＝D                                   (2) 其中， A、 B、 C、 D为椭圆曲线Eq上的四个点， D为无穷大； S213： 接收机方接收到密文C＝(C1,C2)后， 利用其私钥d和解密算法计算T ′： 其中， 表示椭圆曲线上的逆加法运 算； S214： 将得到的T ′关于x轴对称得到明文 T。 3.根据权利要求1所述的一种基于混合加密的轻量级区块链加密方法， 其特征在于： 所 述步骤S22的具体操作步骤 包括： S221： 将传感器收到的数据发送到区块链； S222： 将所述区域链将所述数据划分成多个子数据， 将所述子数据进行交叉运算生成 初始群落； S223： 对初始群落基于适应度函数进行选择、 基于轮盘赌进行交叉、 基于向左向右旋转 进行突变， 最终将最后一代的最优个 体设置为密钥； S224： 利用SHA ‑384加密哈希函数进行块哈希； S225： 利用S2 23生成的密钥对中间哈希值进行加密， 最终生成哈希摘要。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114978515 A 2基于混合加密的轻量级区块链加密方 法 技术领域 [0001]本发明区块链技 术领域， 尤其涉及一种基于混合加密的轻量级区块链加密方法。 背景技术 [0002]区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数 据结构， 并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本， 用于以分布式方式存 储和共享数据。 区块链以其分布式结构、 可审计性、 不变性、 安全性和匿名性等显著特点成 为解决上述物联网问题的一个有吸引力的解决方案。 区块链的核心加密功能和分散性质也 使其成为需要高安全性和去中心化的应用程序的一个有利选择。 近年来， 区块链在物联网 的安全性、 可审计性、 可靠性和匿名性方面引起了极大的关注。 传统物联网框架面临带宽、 计算、 内存受限、 集中化等挑战， 物联网生态系统依赖于集中代理的通信模型， 所有设备都 通过云服务器进行识别、 认证和连接， 这种模式不可能随着数十亿个设备的连接而扩展。 此 外， 云服务器仍然是一个瓶颈和故障点， 可能会中断整个网络 。 [0003]随着区块链的应用增多， 现有区块链实例化的限制也显现出来： 网络中节点数量 增加时的开销、 偶尔的不可追踪性、 复杂共识 算法、 延迟以及由于交易增加而导致吞吐量受 限。 现有技术中提出了一种轻量级可扩展的物联网区块链框架， 该架构在空间域中 以不相 交的方式形成小型 的局部区块链， 并将其保存在用于物联网设备 的存储空间中， 时间域中 的大小限制是由局部区块链寿命的时间约束 所施加的， 在内存中本地区块链在时间上保留 在传感器节点上， 以将常规区块链简化为轻量级区块链。 该框架在局部区块链上 的验证速 度很快， 但导 致了额外的块验证开销和延迟。 发明内容 [0004]针对上述区块链存在的计算成本高、 可扩展性有限以及显著的带宽开销和延迟等 问题， 提供一种基于混合加密的轻量级区块链加密方法， 该方法采用ElGamal型椭圆 曲线密 码体制和基于遗传算法的安全哈希算法对区块链实现双重加密， 能够有效提高区块链加密 性能。 [0005]为了实现上述目的， 本发明所采用的技 术方案如下： [0006]一种基于混合加密的轻量级区块链加密方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： [0007]S1： 身份注 册 [0008]S11： 将物联网设备作为轻量级区块链节点， 每个物联网设备间进行点对点的交 易； [0009]S12： 每个物联网设备 经过注册服务器在区块链中完成身份注 册； [0010]S2： 利用混合加密的轻量级区块链加密算法加密交易信息 [0011]S21： 利用ElG amal型椭圆曲线密码体制对覆盖节点生成的交易数据进行非对称加 密、 解密； [0012]S22： 利用基于 遗传算法的SHA ‑384加密哈希函数进行块哈希， 生成哈希摘要；说　明　书 1/7 页 3 CN 114978515 A 3