[发明专利]量子证明区块链

说明书

比特币和底层区块链技术是建立去中心化应用的主要创新之一。从总体分析了量子计算对该技术的影响。本文提供了解决基于区块链的系统中可被量子攻击者利用的安全漏洞的有效解决方案。

相关专利申请的交叉引证

本申请要求于2018年6月14日提交的美国临时申请号62/684,848《QuantumproofBlockchain》、2017年12月1日提交的美国临时申请号62/593,741《QuantumproofBlockchain》以及2017年10月4日提交的美国临时申请号62/567,879《QuantumproofBlockchain》的优先权，出于任何和所有目的，这些申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开的发明属于区块链技术及加密货币领域。

背景技术

近年来，由于许多令人满意的特征，加密货币的重要性日益增长。尽管比特币被普遍认为是第一种加密货币，但其他一些货币还包括以太币(ethereum)和莱特币(litecoin)，该以太币专注于智能合约，该莱特币是比特币链的分支并执行更快的区块生成。比特币(以及其他加密货币或“币”)利用区块链的概念，使实体和个人之间的交易能够不需要集中的管理机构。

区块链不是负责验证和维护所有交易的分类账的集中管理机构，取而代之的是依赖于节点网络以执行这些操作。当一个新的交易发布到网络上时，通过解决计算密集型任务来验证该交易，该任务称为工作证明(PoW)，也可以称为利害关系证明(PoS)。从PoW创建一个区块以表示交易，并且添加该区块到表示先前交易的区块链中。PoW的可靠性源自于任务的计算强度，这意味着恶意用户要想进行欺骗(例如，双倍花费或窃取币)，该用户将需要比网络的综合计算能力更强大的计算能力，才可用他的恶意交易重新创建链的区块。

除了区块链基础设施的积极安全方面，比特币还受益于可以带入系统的有限数量的币。比特币对可生成的币总数有2100万的界限。工作证明的复杂性有助于生成稳定的货币供应。比特币已经被许多零售商接受为支付模式，包括Dell、PayPal、Overstock以及Expedia。最近，日本已经让比特币成为该国合法的支付形式。随着比特币的成功和流行，底层区块链技术也被深入研究，以用于其他有用的应用，诸如技术(arts)、文件共享以及去中心化DNS服务等。

比特币白皮书最早由一位匿名作者以中本聪(Satoshi Nakomoto)的名字发表。它提供了使用数字签名和工作证明的自足式支付系统的详细信息，在该自足式支付系统中，工作证明用于约束用户双倍花费货币。即使比特币宣称用户将具有匿名性，但是还有很多工作通过将网络和/或电子邮件地址映射到比特币用户来对用户去匿名化。这种映射可以经由一些比特币零售商要求的后交易(post transaction)处理来发生。例如，一些零售商为了后续服务，可以要求用户在交易完成之后发送电子邮件(例如，在购买或捐赠的情况下)。

当公钥重用于多个交易时，对用户去匿名化的另一努力是成功的。交易包括输入、输出以及比特币被发送到的目标位币地址。在具有公钥散列(public key hash)的用户决定花费币之前，此输出金额标记为未花费。为了花费这些币，用户必须发布利用用户的私钥和节点网络的完全非散列的公钥签名的新的交易，以验证该交易。

针对地址聚类的研究，已试图通过创建地址集的分区来将比特币用户与地址进行映射，这些地址集可以由比特币交易中的同一实体控制。研究人员使用了各种启发式方法已能够识别出易受攻击的钱包中69％的地址。这种方法在识别用户方面有效的主要原因之一是因为没有为每笔交易生成新的密钥对。在最初的比特币论文(在其他来源中也是如此)中已经强调了为每笔交易创建新密钥对以确保私密性的必要性，但这种建议并不总是被遵循。当量子计算机可用时，这可能被证明是更加灾难性，会允许量子对手通过多种方式操纵网络来窃取币。