[发明专利]基于区块链的公钥基础设施系统及半随机联合证书签名方法

权利要求书

1.一种半随机联合证书签名方法，应用于基于区块链的公钥基础设施系统中；其特征在于：所述系统由用户Client、Web服务器和若干证书授权中心CA组成；若干证书授权中心CA组成CA联盟，所述Web服务器向若干证书授权中心CA申请证书，若干证书授权中心CA联合签名后，将证书存储在区块链中，存储完成之后，证书授权中心CA将证书颁发给Web服务器，然后用户Client与Web服务器进行TLS连接时，用户需要验证Web服务器的证书的合法性；

所述方法包括以下步骤：

步骤1：证书注册；

步骤1的具体实现包括以下子步骤：

步骤1.1：证书申请；

Web服务器生成公私钥对(pk，sk)，将公钥pk与身份id进行绑定成证书提交给所有证书授权中心CA进行签名；其中，CA₁由Web服务器指定，CA_i为系统随机选择算法在CA联盟中选定；

步骤1.2：证书签名；

CA₁、CA_i各自运行联合签名算法，分别计算子签名σ₁、σ_i，然后将子签名发送给对方，双方分别根据联合签名子签名验证算法验证对方的子签名，若签名无效，则将错误广播到CA联盟中；若无误，CA_i合成联合签名σ并计算联合签名证书的hash值；

步骤1.3：证书存储；

CA_i将签名证书的hash值广播发送给矿工，矿工挖出区块后将其存放于区块中，所有的证书均是以Merkle Hash树的数据结构存放；

步骤1.4：证书颁发；

当下一个区块生成之后，即当前区块被确认，CA_i将签名证书及该证书hash值所在区块链的高度值h发送给Web服务器；

步骤2：证书撤销；

步骤3：证书更新；

步骤4：证书验证。

2.根据权利要求1所述的半随机联合证书签名方法，其特征在于，步骤2的具体实现包括以下子步骤：

步骤2.1：撤销申请；

当Web服务器需要撤销证书时，由Web服务器向CA_i提交证书撤销申请，CA_i验证该证书的联合签名σ以及Web服务器身份，若无误，将该证书广播到CA联盟中；

步骤2.2：生成证书撤销列表CRL；

当区块生成，矿工将当前区块生成时间段内收到的撤销申请的证书存于区块中，并删除已经存在于证书撤销列表CRL但已经过期的证书，建立最新的证书撤销列表，仍然以Merkle Hash树的数据结构记录当前撤销证书。

3.根据权利要求1所述的半随机联合证书签名方法，其特征在于，步骤3的具体实现过程与证书注册过程一致，Web服务器向证书授权中心CA申请新证书即可。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的半随机联合证书签名方法，其特征在于：用户Client验证证书，包括以下步骤：

步骤4.1：证书联合签名签证；

先合成联合公钥，根据联合签名验证算法验证签名是否合法，若合法则进行步骤4.2操作，否则直接向CA联盟举报证书不合法；

步骤4.2：证书存在性验证；

根据该证书hash值所在区块高度值，查找到对应区块，根据Merklehash树特性，可快速查询该证书是否存在于区块链中，若存在，则验证通过，则进行步骤4.3验证，否则向CA联盟举报证书不存在；

步骤4.3：证书撤销验证；

查找当前最新区块，验证证书是否存在于证书撤销列表中，若存在，则说明该证书被撤销，中止TLS连接，若不存在，则说明证书可使用，可以进行TLS安全连接。