(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 202210884550.9 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 伍前红　张宇鹏　翟明哲　金子一　 谢思芃　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 李雪静 (51)Int.Cl. H04L 41/00(2022.01) H04L 9/08(2006.01) H04L 9/32(2006.01) H04L 9/40(2022.01) H04L 67/10(2022.01) (54)发明名称 基于可链接环签名和滑动窗口的无抵押秘 密选举方法 (57)摘要 本申请公开了一种基于可链接环签名和滑 动窗口的无抵押秘密选举方法及装置， 其中， 方 法包括： 基于PoW共识和滑动窗口生成多个选举 节点组成选举委员会； 根据选举委员会的公钥生 成公钥环， 根据选举节点的私钥、 节点标识和公 钥环计算选举节点的可链接环签名， 并根据可链 接环签名和节 点标识生成选举节 点的选票， 验证 选票的有效性； 根据预设随机数和有效的选票计 算选票排序， 根据预设节点选取规则在选票排序 中选择领导节点。 由此， 解决了区块链在出块之 前领导者的身份隐藏和区块链确定性出块不分 叉之间的矛盾问题。 权利要求书2页 说明书10页 附图2页 CN 115314351 A 2022.11.08 CN 115314351 A 1.一种基于可链接环签名和滑动窗口的无抵押秘密选举方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： 基于PoW共识和滑动窗口生成多个选举节点组成选举委员会； 根据所述选举委员会的公钥生成公钥环， 根据所述选举节点的私钥、 节点标识和所述 公钥环计算所述选举节点的可链接环签名， 并根据所述可链接环签名和所述节点标识生成 所述选举节点的选票， 验证所述选票的有效性； 根据预设随机数和有效的选票计算选票排序， 根据 预设节点选取规则在所述选票排序 中选择领导节点。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在根据所述选举节点的私钥、 节点标识和 所述公钥环计算所述选举节点的可链接环签名之前， 还 包括： 生成所述选举节点的一次性密钥k， 利用对称加密算法计算所述选举节点的标识ID＝Ek (PK)， PK为选举节点的公钥， E为对称加密算法。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述验证所述选票的有效性， 包括： 验证所述可链接环签名中的公钥映像是否存在于当前选举阶段， 若是， 则所述选票无 效， 反之， 验证所述公钥环中是否存在非所述委员中的公钥， 若是， 则所述选票无效， 反之， 验证所述可链接环签名中的签名是否有效， 若是， 则所述选票有效， 反 之， 所述选票无效。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据预设节点选取规则在所述选票排 序中选择 领导节点， 包括： 存在位置j使得所述选票排序的第j个位置为所述选举节点i的选票， 则所述选举节点i 为第j个时隙的领导节点。 5.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 在根据 预设节点选取规则在所述选票排序 中选择领导节点之后， 还 包括： 提取所述领导节点的公钥和一 次性密钥， 利用所述公钥和所述一 次性密钥计算所述领 导节点的节点标识， 验证所述领导节点的节点标识是否等于所述选票排序的第j个位置的 节点标识， 若相等， 则所述领导节点身份合法， 反 之， 所述领导节点身份不 合法。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于PoW共识和滑动窗口生成多个选 举节点组成选举委员会， 包括： 使用B1， i， j表示当前第一层最长链上的最后一个区块， 在收到第二层的对应区块B2， i， j+1 (j<s‑1)或区块B2， i+1， 0(j＝s‑1)并验证通过后， 组装区块， 将第一层最长链 上的最后一个区 块的哈希值、 第二层对应的区块的哈希值、 B1， i， j的公钥、 当前的时间戳打包进区块； 通过穷举法计算是否存在临时值使得区块的哈希小于预设阈值； 若存在所述临时值， 则将区块的哈希加入区块的最后， 并广播区块B1， i， j+1(j＜s‑1)或区 块B1， i+1， 0(j＝s‑1)， 且生成的区块若存在于主链上， 则当前时代不再次组装新区块； 若接收到其他节点广播区块B1， i， j+1(j＜s‑1)或区块B1， i+1， 0(j＝s‑1)并验证通过， 或者 B1， i， j不在第一层的最长链上， 则中止当前操作， 重新确定当前第一层的最长链上的最后一 个区块， 并再次开始组装区块的操作， 将当前时代第一层最长链出块的节点作为所述选举 节点组成所述选举委员会。 7.一种基于可链接环签名和滑动窗口 的无抵押秘密选举装置， 其特 征在于， 包括： 委员会生成模块， 用于基于Po W共识和滑动窗口生成多个选举节点组成选举委员会；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115314351 A 2选票生成模块， 用于根据所述选举委员会的公钥生成公钥环， 根据所述选举节点的私 钥、 节点标识和所述公钥环计算所述选举节点的可链接环签名， 并根据所述可链接环签名 和所述节点标识生成所述选举节点的选票， 验证所述选票的有效性； 选举模块， 用于根据预设随机数和有效的选票计算选票排序， 根据预设节点选取规则 在所述选票 排序中选择 领导节点。 8.根据权利要求7所述的装置， 其特征在于， 所述根据预设节点选取规则在所述选票排 序中选择 领导节点， 包括： 存在位置j使得所述选票排序的第j个位置为所述选举节点i的选票， 则所述选举节点i 为第j个时隙的领导节点。 9.根据权利要求7所述的装置， 其特征在于， 在根据 预设节点选取规则在所述选票排序 中选择领导节点之后， 还 包括： 验证模块， 用于提取所述领导节点的公钥和一次性密钥， 利用所述公钥和所述一次性 密钥计算所述领导节 点的节点标识， 验证所述领导节点的节点标识是否等于所述选票排序 的第j个位置的节点标识， 若相等， 则所述领导节点身份合法， 反之， 所述领导节点身份不合 法。 10.根据权利要求7 所述的装置， 其特 征在于， 委员会生成模块进一 步用于， 使用B1， i， j表示当前第一层最长链上的最后一个区块， 在收到第二层的对应区块B2， i， j+1 (j＜s‑1)或区块B2， i+1， 0(j＝s‑1)并验证通过后， 组装区块， 将第一层最长链上的最后一个 区块的哈希值、 第二层对应的区块的哈希值、 B1， i， j的公钥、 当前的时间戳打包进区块； 通过穷举法计算是否存在临时值使得区块的哈希小于预设阈值； 若存在所述临时值， 则将区块的哈希加入区块的最后， 并广播区块B1， i， j+1(j＜s‑1)或区 块B1， i+1， 0(j＝s‑1)， 且生成的区块若存在于主链上， 则当前时代不再次组装新区块； 若接收到其他节点广播区块B1， i， j+1(j＜s‑1)或区块B1， i+1， 0(j＝s‑1)并验证通过， 或者 B1， i， j不在第一层的最长链上， 则中止当前操作， 重新确定当前第一层的最长链上的最后一 个区块， 并再次开始组装区块的操作， 将当前时代第一层最长链出块的节点作为所述选举 节点组成所述选举委员会。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115314351 A 3