[发明专利]基于比特币交易区块验证的离线交易系统及其方法

说明书

本发明公开了一种基于比特币交易区块验证的离线交易系统及其方法，主要解决现有技术中收款方仅对离线比特币交易执行常规验证，未对交易确认区块执行验证而造成的付款方伪造比特币问题，其实现步骤为：系统初始化，付款方在线将比特币存入钱包，钱包验证存款交易；付款方通过钱包与收款方执行离线交易，将存款交易区块验证参数写入支付合同，并利用支付合同生成新收款地址；收款方验证离线交易，并使用私钥提取新收款地址中的比特币。本发明通过将交易区块确认参数绑定在支付合同上，再利用支付合同生成新的收款地址，避免了付款方伪造比特币与收款方进行交易，同时有效的防止了付款方比特币泄露，可用于预防离线支付中付款方伪造比特币进行交易。

技术领域

本发明属于密码技术领域，具体涉及一种离线比特币交易系统及其方法，可应用于离线交易中对付款方的资金财产保护和对收款方的交易保护。

背景技术

比特币是当前虚拟经济中最具代表性的一种虚拟货币，它使用区块链作为底层技术。比特币系统通常要求交易双方的客户端在线执行交易，并且使用区块链技术来验证交易的合法性。因此在线交易时，商家可以通过监听网络，获得交易的区块确认以决定该交易是否合法；而离线场景下由于收款方无法连入网络，因此也就无法获得挖矿节点对交易的区块确认，此时付款方就可以声称自己拥有比特币去和收款方进行交易。而且，由于交易的收款地址通常是收款方从比特币地址池中选取，当收款方的设备被恶意攻击时，就有可能发生发送虚假的收款地址给付款方的情况，导致付款方的财产损失。随着比特币的应用场合增多，越来越多的人们希望即使在离线的环境中，依然能够使用比特币进行交易。因此有必要使用交易验证技术来保护收款方的权益，同时利用钱包的主公钥性质，由付款方生成新的收款地址，以保护付款方的财产安全，提高离线比特币交易的安全性。

2013年Christian Decker等人提出通过在线检测零确认交易双花的方法来判断交易的有效性，但他们的解决方法并不适用于离线支付场景。于是2017年AlexandraDmitrienko等人提出了基于时间的交易确认验证技术，收款方在离线交易时不仅要对交易执行基本检测，如检查交易脚本，还要限制交易的区块确认参数必须满足一定的条件。收款方通过选择合适的区块确认参数参考值，从而降低攻击者伪造交易确认而造成的和收款方成功交易的概率。但该方案的交易区块确认参数是由收款方公开发送给付款方，之后由付款方进行比对，因此付款方可以根据收款方规定的参考值去伪造合适的交易区块确认参数，以通过收款方的验证。

2011年Gavin Andresen提议为了预防比特币交易中虚假商家向顾客发送错误收款地址的情况，可以由顾客生成商家的收款地址，但他并没有给出具体做法。于是2013年Ilga Gerhardt等人提出了Pay-to-Contract技术。该技术定义了支付合同的原则是收款地址是从支付合同中确定性生成的，顾客无需其他额外的信息就可以计算商家新的收款地址。因此该技术保证了仅有正确私钥的商家才能提取新的收款地址上的比特币，从而保护了支付方的财产安全。但由于离线“交易”更准确的是指交易双方的转账，而非普遍性的顾客-商人关系，也就是说，顾客和商人之间不再是下订单-支付商品的模式。因此该方案无法扩展到离线情况下付款方与收款方的转账。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于比特币交易区块验证的离线交易系统及其方法，以防止离线交易中支付方伪造比特币与收款方进行交易，提高交易过程中对支付方财产的安全保护。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)付款方A在线存入比特币阶段：

(1a)付款方A通过它的付款平台P_A向其离线钱包W在线存入设定数量的比特币，付款平台P_A将此笔存款交易u₁广播至比特币网络，离线钱包W地址为w₁；