一种基于区块链技术的数字货币实现方法与流程

技术领域：

本发明涉及数字货币及区块链应用安全领域。

背景技术：
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在现有基于区块链技术的数字货币应用中，直接进行用户之间的“离线”、“事先”、“并行”交易，亦即：双离线交易或有中心交易，再将交易单发送给区块链社区，区块链各个节点端，同时对双方用户已经签名的交易单进行签验，验证的环节多，大约需4～5个环节，如：对交易单的签名的签验，验证交易双方用户钱包的资金流水是否正确，少数情况下，还要对交易单进行解密，造成区块链系统运行的效率相比较低，大多数区块链系统验证速度为：完成7笔/秒，造成数字货币交易速度较低，美国脸书公司的libra设计的交易速度为1000笔/秒，中国银行数字货币的交易速度设计为30万笔/秒，当然，若要大幅度提高交易速度，需更多增添区块链节点端的设备投入，但效果还是有限，数字货币交易系统的结构决定其性能，现有数字货币交易系统的速度，很难达到我国数字货币的设计标准，我国数字货币试点工程没有采用区块链技术，因此，必须改变数字货币交易系统和区块链设计结构，才能提高交易速度，另外，区块链存在较大安全隐患，如：比特币这个数字货币的区块链应用系统，每半年左右出现一次比特币被盗的事件，我国数字货币试点工程没有在手机端部署加密芯片硬件，也存在安全隐患，总之，现有的区块链技术和产品不能满足数字货币市场的需求。

技术实现要素：
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一种基于区块链技术的数字货币实现方法，是采用有中心交易与无中心交易相结合的数字货币技术架构，针对点对点交易，采用私钥对交易单进行签名，采用“垂直认证”技术对交易单进行二次签名，通过公钥签验的交易单执行支付，针对有中心交易，采用“垂直认证”技术对交易单进行签名，通过验证中心签验的交易单执行支付，数字货币区块链各个节点端加密系统，分别采用“垂直认证”技术对交易单的签名进行签验，通过建立200座验证中心和400个分布式数字货币区块链社区，可保证整个数字货币交易系统的区块链运行效率达到约40万笔/秒，达到中国银行数字货币交易速度为30万笔/秒的设计标准，从而，建立一种安全高效的数字货币交易系统，其方法的技术特征在于：

在客户端部署加密系统，在加密芯片里写入用户的标识、对称算法、公钥算法、组合密钥生成算法、一组私钥、一组公钥、一组“密钥种子”表的元素，采用“垂直认证”技术建立签名协议，采用“垂直认证”技术建立的身份认证协议，在客户端安装一个子电子钱包，建立客户端公钥数据库，事先，在验证中心端加密芯片里，将对应标识i的“密钥种子”表i的元素密文解密，使用时间戳hip和随机数sip，生成一组存储密钥tkip，将用户标识i对应的公钥i加密成密文，将用户标识i、公钥i的密文、时间戳hip和随机数sip，存储在验证中心端基于标识i的公钥临时数据库记录里，共生成n条记录，由对应标识i的客户端，从验证中心端下载基于标识i的公钥临时数据库，并作为标识i的客户端公钥数据库存储在客户端，其中：客户端公钥数据库的记录可一次性从验证中心端下载，或者，根据用户的标识，从验证中心端有选择性的下载；

在数字货币交易系统中部署验证中心，在验证中心端部署加密硬件设备，建立验证中心端加密系统，在加密硬件的芯片里，写入对称算法、公钥算法、组合密钥生成算法，采用“垂直认证”技术建立签验协议，采用“垂直认证”技术建立身份认证协议，建立“密钥种子”数据库，建立公钥数据库，事先，用验证中心端加密芯片里的一组存储密钥kk，分别将全体用户标识i对应的“密钥种子”表i的元素加密成密文，存储在“密钥种子”数据库记录中，事先，在验证中心端加密芯片里，生成时间戳hi和随机数si，采用一套“密钥种子”表ll的元素，根据组合密钥生成算法，生成一组存储密钥ki，将用户标识i对应的公钥i加密成密文，存储在公钥数据库记录中，在验证中心的服务器里，为每个用户部署一个子电子钱包，其中：p＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数，i＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数，注：验证中心端没有写入摘要算法；

在数字货币交易系统建立区块链社区，区块链社区由j＝10～1000个节点组成，每个节点由1～20个服务器和1～20个加密设备组成，并将验证中心通过网络与各个区块链社区相连；

在各个数字货币区块链节点端都部署加密硬件设备，建立节点端加密系统，在加密硬件的芯片里，写入对称算法、公钥算法、组合密钥生成算法，采用“垂直认证”技术建立签验协议，建立“密钥种子”数据库，事先，用节点端加密芯片里的一组存储密钥ckj，分别将全体用户对应的“密钥种子”表i元素加密成密文，存储在“密钥种子”数据库记录中，其中：j＝10～1000，j为区块链社区节点的总和，i＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户的总和，注：各个数字货币区块链节点端没有写入摘要算法；

数字货币交易系统的交易方式包括：1)线上交易指：有中心交易；2)双离线交易指：线下交易；3)点对点交易指：无中心交易；

验证中心的功能：

1)当交易双方用户通过验证中心进行交易时，验证中心端加密系统，采用“垂直认证”技术建立的签验协议，对交易单的签名进行签验，对通过签验的交易单执行支付；

2)当交易双方用户进行点对点交易时，验证中心端为交易双方用户提供可信公钥下载服务；

每个数字货币区块链社区的功能，是建立一个账本数据库，数字货币区块链的各个节点端加密系统，分别采用“垂直认证”技术对交易单的签名进行签验，数字货币交易系统，分别验证交易双方用户电子钱包的交易记录是否真实，可信，若都通过验证，则数字货币交易系统，将该交易单存储到账本数据库的记录中；

“垂直认证”技术的定义：密钥集中生成，集中灌装，集中分发和集中销毁；“垂直认证”技术的特征是，采用对称算法建立认证、签名和加密协议，采用组合密钥生成算法，来解决对称算法的密钥交换、更新和管理难题；

组合密钥密钥生成算法，是由一组时间戳和随机数组成的选取参数，来对一组“密钥种子”表的元素进行选取，将选出的y个元素，合成一组加密密钥、解密密钥、认证密钥、存储密钥、签名密钥或签验密钥，其中：y＝16或32；

数字货币交易系统为用户的子电子钱包设置口令认证功能，在客户端用户可通过口令认证，登录客户端用户的子电子钱包，只能浏览记录，不能修改交易记录；

数字货币交易系统在客户端，为每个用户的电子钱包设置身份认证按钮，通过调用客户端基于“垂直认证”技术的身份认证协议，可登录进入自己的电子钱包，只能浏览电子钱包的交易记录，不能修改交易记录；

常见的共识算法包括：信用共识poc、或者委托权益共识dpos、或者权益共识pos，为保证数字货币的安全、高效、去中心化、稳定的区块链共识算法，本发明选择信用共识poc；

根据信用共识poc算法，记账者将在t＝60秒～600秒内，将通过签验和验证的所有交易单作为一个区块进行记账，区块链系统采用哈希函数sm3算法，将各个区块连接在一起建立区块链；

当用户a和用户b处于线上即：有中心交易时，用户a客户端和用户b客户端加密系统，分别根据各自的“密钥种子”表的元素，产生一组签名密钥，分别对交易单进行签名，验证中心端加密系统，调用对应用户a和用户b对应的“密钥种子”表的元素密文，在加密芯片里解密，再分别产生一组签验密钥，对交易单的签名进行签验，若签验通过，则数字货币交易系统，将交易单的资金额，从用户a的电子钱包转入用户b的电子钱包里，同时，将该交易单作为一条记录，分别存储到用户a的电子钱包和用户b的电子钱包里，从而，完成用户a与用户b之间的线上即：有中心交易过程；

当用户a和用户b处于双离线即：线下交易时，用户a客户端加密系统，用采用私钥对交易单进行签名，并根据用户a端加密芯片里的“密钥种子”表的元素，产生一组签名密钥，对交易单进行二次签名，用户b客户端加密系统，采用私钥对交易单进行签名，并根据用户b端加密芯片里的“密钥种子”表的元素，产生一组签名密钥，对交易单进行二次签名，通过交易双方用户客户端二维码，或者手机的nfc功能，来进行双方公钥、交易单和交易单签名的数据交换，用户b客户端加密系统，采用用户a的公钥对交易单用户a的私钥签名进行签验，用户a客户端加密系统，采用用户b的公钥对交易单用户b的私钥签名进行签验，数字货币交易系统，将都通过签验的交易单中对应的资金额，从用户a的电子钱包转入用户b的电子钱包里，同时，将该交易单作为一条记录，分别存储到用户a的电子钱包和用户b的电子钱包里，从而，完成用户a与用户b之间的双离线即：线下交易过程；

当用户a和用户b处于点对点即：无中心交易时，用户a和用户b的客户端加密系统，分别采用各自的私钥对交易单进行签名，并根据各自客户端加密芯片里的“密钥种子”表的元素，分别产生一组签名密钥，对交易单分别进行二次签名，用户b客户端加密系统，在客户端，根据对方用户a的标识，在客户端公钥数据库中，取出对应用户a的公钥，对交易单用户a的私钥签名进行签验，用户a客户端加密系统，在客户端，根据对方用户b的标识，在客户端公钥数据库中，取出对应用户b的公钥，对交易单用户b的私钥签名进行签验，数字货币交易系统，将都通过签验的交易单执行支付，从而，完成用户a与用户b之间的无中心交易过程；

用户a和用户b之间，在各自的客户端公钥数据库中，根据对方用户的标识，取出对应的公钥，来实现用户a与用户b之间的公钥交换过程，安全等级较高，可保证用户的公钥真实，可信；

若建立数字货币的区块链，数字货币交易系统，将由用户a和用户b分别都进行二次签名的交易单，发送到数字货币区块链社区，数字货币区块链各个节点端加密系统，分别采用“垂直认证”技术的签验协议，对该交易单的签名进行签验，若都通过签验，则数字货币交易系统，再验证各个节点端用户a电子钱包与用户数字b钱包里，是否存储了与该交易单相同的一条记录，且用户a电子钱包已交易款，用户b电子钱包已收到款是否相同，若验证都通过，则将该交易单分别存储到每个节点端的交易数据库里，作为区块链中一个区块的一条记录，其中：1≤a≤n，1≤b≤n，a≠b，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数；

根据信用共识poc算法，记账者将在t＝60～600时间内，将通过签验和验证的所有交易单作为一个区块进行记账，区块链系统采用哈希函数sm3算法，将各个区块连接在一起建立区块链；

总之，在客户端、验证中心端和区块链节点端，都部署加密芯片，建立“芯片级”签名协议和签验协议，由组合密钥生成算法，保证“垂直认证”技术的各种密钥实时生成，一次一变，事先，将全体用户对应的两两不同的“密钥种子”表i元素，加密成密文存储在验证中心端的“密钥种子”数据库中，并将全体用户对应的公钥也加密成密文，存储在验证中心端的公钥数据库中，同时，将全体用户对应的两两不同的“密钥种子”表i元素，加密成密文存储在各个节点端的“密钥种子”数据库中，保证全体用户对应的公钥和“密钥种子”表i元素存储和传输安全，可提高基于区块链技术数字货币交易系统的安全等级，j＝10～1000，j为区块链社区节点的总和，i＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数；

采用公钥算法建立数字货币的点对点即：无中心交易协议，来提高无中心交易的效率和便捷性，采用“垂直认证”技术，来提高区块链节点端的交易单并发签验的速度，保证数字货币交易系统区块链的运行效率，且整个过程由软件和硬件结合方式实现，具体方法如下：

1、用户的手机或平板机统称用户的客户端，在客户端嵌入智能卡，如：sim卡、sd卡、tf卡，或内置智能卡，在智能卡芯片里建立客户端加密系统，在加密芯片里，写入对称算法、公钥算法、摘要算法、组合密钥生成算法、一组私钥i、一组公钥i、用户标识i、一组“密钥种子”表i的元素，其中：客户端的“密钥种子”表i的元素，两两不同，i＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数。

2、在数字货币交易系统中部署验证中心，在验证中心端部署加密硬件设备，建立验证中心端加密系统，在加密硬件设备的加密芯片里，写入对称算法、公钥算法、组合密钥生成算法、一组存储密钥kk、一套“密钥种子”表ll元素，建立“密钥种子”数据库，将全体用户的标识i和“密钥种子”表i的元素密文，一并存储在验证中心端的“密钥种子”数据库中，建立公钥数据库，将全体用户的标识i、公钥i的密文，以及一组时间戳hi和随机数si，一并存储在验证中心端的公钥数据库中，注：验证中心端没有写入摘要算法；

事先，用验证中心端的存储密钥kk，分别加密全体用户对应的“密钥种子”表i元素，存储在“密钥种子”数据库记录中，事先，产生一组时间戳hi和随机数si，由验证中心端一套“密钥种子”表ll元素，根据组合密钥生成算法，生成存储密钥ki，将用户标识i对应的公钥i加密成密文，存储在公钥数据库记录中，其中：j＝10～1000，j为数字货币区块链社区节点的总和，i＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数。

3、在各个数字货币区块链节点端都部署加密硬件设备，建立节点端加密系统，在加密硬件的芯片里，写入对称算法、组合密钥生成算法、存储密钥ckj，采用“垂直认证”技术建立签验协议，建立“密钥种子”数据库，事先，用节点端加密芯片里的一组存储密钥ckj，分别将全体用户的“密钥种子”表i元素加密成密文，存储在“密钥种子”数据库记录中，其中：j＝10～1000，j为数字货币区块链社区节点的总和，i＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数，注：各个数字货币区块链节点端没有写入摘要算法。

4、数字货币交易系统的交易方式包括：1)双离线交易指：线下交易；2)线上交易指：有中心交易；3)点对点交易指：无中心交易。

5、数字货币交易过程包括：商品报价、商品询价、交易单确认即：交易单签名、交易单的签验，以及交易单金额的支付。

6、交易单主要内容包括：形成交易单的时间戳、付款方用户的电子钱包号、收款方用户的电子钱包号、付款方用户的姓名、收款方用户的姓名、购物名称、单价、付款金额和留言。

7、用户的标识，由一组数字、或数字和英文字母组成，用户的电子钱包号由用户的公钥经过编码变换后生成，或者由一组数字组成，用户的电子钱包号两两不同，用户的标识也两两不同，每个用户的标识，对应一组电子钱包号、一套“密钥种子”表的元素和一组公钥。

8、对称算法，如：sm1、sm4、祖冲之、aes、rc6，公钥算法，如：sm2、sm9、ecc、rsa，摘要算法，如：sm3、sha-2。

9、时间戳由年、月、日、时、分和秒，共14位数字组成，如：2020-06-28-19-01-55，可取部分时间戳，年、月、日和时，如：2020-06-28-19，若取时间戳为：14位数字组成，即：“年”由4位数字组成即：xxx0年～xxx9年，即：“年”取0～9，“月”由2位数字组成即：“月”取01～12，“日”由2位数字组成即：“日”取01～31，“时”由2位数字组成即：“时”取01～24，“分”由2位数字组成即：“分”取01～60，“秒”由2位数字组成即：“秒”取01～60，如：2020-06-28-19-01-55，表示2020年06月28日19点1分55秒；

随机数由y＝16，或32位，二进制数组成，当y＝16时，每位随机数为4比特二进制数，即：每位随机数占4比特，16位随机数共占64比特，每位随机数的二进制数据的数值为0～15，如：0011，1010，0000，......，1111，0110，则其二进制数据的数值为：3，10，0，......，15，6；

当y＝32时，则每位随机数占5比特，32位随机数共占160比特，每位随机数的二进制数的数值为：0～31，如：00110，10100，00000，......，11111，01100，则其二进制数据的数值为：6，20，0，......，31，12。

10、对称算法使用sm1、sm4、rc5、3des、或aes算法，密钥长度为128、210、或256比特，或者根据对称算法的密钥长度要求，对密钥长度进行定义；

摘要算法使用sm3算法、sha-2算法，摘要信息的长度为256比特，若使用的摘要算法其摘要信息的长度相对较短，则会降低签名系统的安全等级，须保证摘要算法为256比特。

11、由密码管理单位，负责用户密钥的生成、灌装、分发和销毁；

密钥集中生成，由密码管理单位，使用加密设备的cpu芯片里随机数发生器，产生一组随机数，将该组随机数作为一组存储密钥kk或ckj，其中：j＝10～1000，j为数字货币区块链社区节点的总和；

由密码管理单位，使用加密设备的cpu芯片里随机数发生器，产生一组f2字节随机数，将该组随机数作为一组“密钥种子”，若取时间戳为：10位，即：年、月、日和时，则：取f2＝1424或1680字节，将f2字节的随机数组成，一套w×y的“密钥种子”表d，

其中：表d的元素为duv，u＝0～w-1，v＝0～y-1，duv占0.5字节，或1字节，w＝89，或105，y＝16，或32；

12、组合密钥密钥生成算法，是通过一组时间戳和随机数组成的选取参数，来对一组“密钥种子”表的元素进行选取，用时间戳对“密钥种子”表的“行”元素进行选取，选出y行y列的“密钥种子”表的子表，再根据随机数，对y行y列的“密钥种子”表的“列”元素进行选取，选出y个元素，并合成一组加密密钥、解密密钥、存储密钥、认证密钥、签名密钥和签验密钥，其中：y＝16或32；

组合密钥密钥生成算法的具体实现方法如下：

以表d为例，来说明组合密钥密钥生成算法的具体实现方法，当选择表d元素为89行16列元素时，即：89×16＝1424个元素，每个元素占1字节，共占1424字节，当选择表d元素为105行32列元素时，即：105×32＝3360个元素，每个元素占，0.5字节，共占1680字节；

(1)用时间戳的“年”对应表d中的第1～10行，共10行，“月”对应表d中的第11～22行，共12行，“日”对应表d中的第23～53行，共31行，“时”对应表d中的第54～77行，共24行，当选择表d元素为89行16列元素时，表d还有12行元素不对应时间戳；当选择表d元素为105行32列元素时，表d还有28行元素不对应时间戳；

根据时间戳从表d的元素中先选出4行，其方法是：从表d的第1～10行共10行中取1行即：用时间戳“年”数字中个位数的数值，作为取表d中“年”对应的行数，如：时间戳为：2013xxxxxx，则：取表d中的第4行，从表d的第11～22行共12行中取1行即：用时间戳“月”数字的数值，作为取表d中“月”对应的“行”，如：时间戳为：20xx11xxxx，则：取表d中的第21行，从表d的第23～53行共31行中取1行即：用时间戳“日”数字的数值，作为取表d中“日”对应的“行”，如：时间戳为：20xxxx30xx，则：取表d中的第52行，从表d的第54～77行共24行中取1行即：用时间戳“时”数字的数值，作为取表d中“时”对应的“行”，如：时间戳为：20xxxxxx21，则：取表d中的第74行，再将表d的第78行～第w行共w-78+1行选出，共选出y行，其中：y＝16或32行，组成：y×y表d的子表d1，

其中：表d1的元素为：dvv，v＝0～y-1，dvv占0.5或1字节，y＝16或32；表d1中第5行～第y行的元素与表d的第78行～第w行的元素完全相同；

(2)设：随机数为：q1，q2，......，qy，对应的数值分别为：l1，l2，......，ly，当y＝16时，16位随机数对应的数值为：0～15之间，用：l1，l2，......，l16，对表d1的列进行选取，即：用第1位随机数q1的数值l1，来选取表d1第1行的第l1+1列的元素，用第2位随机数q2的数值l2，来选取表d1第2行的第l2+1列的元素，......，用第16位随机数q16的数值l16，来选取表d1第16行的第l16+1列的元素，共选出16个元素；

当y＝32时，32位随机数的数值为：0～31，用：l1，l2，......，l32，对表d1的列进行选取，即：用第1位随机数q1的数值l1，来选取表d1第1行的第l1+1列的元素，用第2位随机数q2的数值l2，来选取表d1第2行的第l2+1列的元素，......，用第32位随机数q32的数值l32，来选取表d1第32行的第l32+1列的元素，共选出32个元素；

由于，国家规定对称算法的密钥长度为128比特，则从表d中选出的y组元素合并成一组密钥，若表d的元素为：8比特，y＝16，则从表d中选出的16组元素合并成的密钥为128比特，若表d的元素为：4比特，y＝32，则从表d中选出的32组元素合并成的密钥也为128比特，设：加密密钥、解密密钥、存储密钥、认证密钥、签名密钥和签验密钥都为128比特。

13、根据组合密钥密钥生成算法，能实时产生密钥，一次一变，若时间戳取10位，即：年、月、日和时，“密钥种子”表为89×16，随机数取16位二进制数，其中：每位随机数占4比特，共16种变化，则密钥的变化量为：2⁶⁴/小时；若时间戳取10位即：年、月、日和时，“密钥种子”表为105×32，随机数取32位二进制数，其中：每位随机数占5比特，共32种变化，则密钥的变化量为：2¹⁶⁰/小时。

14、验证中心端“密钥种子”数据库建立过程，在验证中心端加密芯片里，调用随机数发生器，1)产生第一组随机数，作为用户标识1对应的一套“密钥种子”表1元素，2)产生第二组随机数，作为用户标识2对应的一套“密钥种子”表2元素，......，n)产生第n组随机数，作为用户标识n对应的一套“密钥种子”表n元素，其中：每套“密钥种子”表的元素占2.6～3.3字节；

验证中心端加密系统，在加密芯片里用存储密钥kk，将用户标识1对应的一套“密钥种子”表1元素加密成密文，用存储密钥kk，将用户标识2对应的一套“密钥种子”表2元素加密成密文，......，用存储密钥kk，将用户标识n对应的一套“密钥种子”表n元素加密成密文，将用户标识1、“密钥种子”表1元素密文，存储到“密钥种子”数据库的第1条记录，将用户标识2、“密钥种子”表2元素密文，存储到“密钥种子”数据库的第2条记录，......，将用户标识n、“密钥种子”表n元素密文，存储到“密钥种子”数据库的第n条记录，其中：“密钥种子”数据库有2个字段，即：用户标识i和“密钥种子”表i元素密文，i＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数。

15、数字货币区块链各个节点端“密钥种子”数据库建立过程，数字货币区块链各个节点端加密系统，在加密芯片里用存储密钥ckj，将用户标识1对应的一套“密钥种子”表1元素加密成密文，用存储密钥ckj，将用户标识2对应的一套“密钥种子”表2元素加密成密文，......，用存储密钥ckj将用户标识n对应的一套“密钥种子”表n元素加密成密文，将用户标识1、“密钥种子”表1元素密文，存储到“密钥种子”数据库的第1条记录，将用户标识2、“密钥种子”表2元素密文，存储到“密钥种子”数据库的第2条记录，......，将用户标识n、“密钥种子”表n元素密文，存储到“密钥种子”数据库的第n条记录，其中：“密钥种子”数据库有2个字段，即：用户标识和“密钥种子”表的元素密文，j＝10～1000，j为数字货币区块链社区节点的总数，i＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数。

16、验证中心端公钥数据库建立过程，在验证中心端，1)产生一组时间戳h1和随机数s1，由“密钥种子”表ll元素，根据组合密钥生成算法，在加密芯片里，生成一组存储密钥k1，将用户标识1对应的公钥1加密成密文，2)产生一组时间戳h2和随机数s2，由“密钥种子”表ll元素，根据组合密钥生成算法，在加密芯片里，生成一组存储密钥k2，将用户标识2对应的公钥2加密成密文，......，n)产生一组时间戳hn和随机数sn，由“密钥种子”表ll元素，根据组合密钥生成算法，在加密芯片里，生成一组存储密钥kn，将用户标识n对应的公钥n加密成密文；

将用户标识1、公钥1密文、时间戳h1和随机数s1，存储到公钥数据库的第1条记录里，将用户标识2、公钥2密文、时间戳h2和随机数s2，存储到公钥数据库的第2条记录里，......，将用户标识n、公钥n密文、时间戳hn和随机数sn，存储到公钥数据库的第n条记录里，其中：公钥数据库共3个字段，分别存储用户标识、公钥的密文、时间戳和随机数，i＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数。

17、用户的客户端公钥数据库建立过程，验证中心端实时建立基于标识i的公钥临时数据库；

首先，在验证中心端加密芯片里，根据“密钥种子”表ll元素，时间戳hi和随机数si，生成存储密钥ki，将对应标识i的公钥i密文解密，采用存储密钥kk，将对应标识i的“密钥种子”表i元素密文解密，使用时间戳hip和随机数sip，生成一组存储密钥tkip，将用户标识i对应的公钥i加密成密文，将用户标识i、公钥i的密文、时间戳hip和随机数sip，存储在验证中心端基于标识i的公钥临时数据库记录里，共建立n个公钥临时数据库，每个公钥临时数据库共有n条记录，其中：p＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数，i＝1～n，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数，时间戳hip＝hi，随机数sip＝si；

标识i的客户端，从验证中心端下载基于标识i的公钥临时数据库，并作为标识i客户端公钥数据库；

验证中心端，根据数字货币的用户总数增添变化，实时产生基于标识i的公钥临时数据库，并及时发送给客户端提示指令：更新公钥数据库，一旦对应标识i客户端从验证中心端下载完成公钥数据库的更新，则验证中心端立即清除该基于标识i的公钥临时数据库；

用户标识i的客户端，向验证中心端下载部分用户的公钥密文过程，首先，用户标识i的客户端，向验证中心端发送标识p1、标识p2、......、标识pr，验证中心端在基于标识i的公钥临时数据库里，将对应标识p1、标识p2、......、标识pr的记录，下载到标识i的客户端，作为标识i客户端公钥数据库中的记录，其中：p1＝1～n，p2＝1～n，......，pr＝1～n，c≠d，pc≠pd，1≤c≤r，1≤d≤r，pc≠i，pd≠i，r＜n。

18、当用户a和用户b处于线上即：有中心交易时，用户a与用户b之间的有中心交易协议，

设：付款方为用户a，收款方为用户b，

方法一：用户a客户端加密系统，由摘要算法对交易单进行摘要，得到摘要信息m1即：验证码m1，产生一组时间戳a1和随机数a1，由“密钥种子”表a元素，根据组合密钥生成算法，在加密芯片里，产生一组签名密钥ak1，采用签名密钥ak1加密m1和交易单，得到用户a对交易单的签名即：签名码1，且得到交易单的密文，将用户a的标识、交易单的验证码m1、交易单的签名即：签名码1、交易单密文、时间戳a1和随机数a1，一并发送给验证中心端；

用户b客户端加密系统，由摘要算法对交易单进行摘要，得到摘要信息m1即：验证码m1，产生一组时间戳b1和随机数b1，由“密钥种子”表b元素，根据组合密钥生成算法，在加密芯片里，产生一组签名密钥bk1，采用签名密钥bk1加密m1和交易单，得到签名码2即：用户b对交易单的签名，且得到交易单的密文，将用户b的标识、交易单的验证码m1、交易单的签名即：签名码2、时间戳b1和随机数b1，一并发送给验证中心端；

验证中心端加密系统，在“密钥种子”数据库中，分别调用对应用户a和用户b对应的“密钥种子”表a元素的密文，以及“密钥种子”表b元素的密文，在验证中心端加密芯片里，用存储密钥kk，将对应用户a的“密钥种子”表a元素密文解密，并将对应用户b的“密钥种子”表b元素密文解密，由用户a的“密钥种子”表a元素、时间戳a1和随机数a1，根据组合密钥生成算法，生成签验密钥ak2，对交易单用户a的签名进行签验，并对交易单密文进行解密，即：用签验密钥ak2，解密签名码1和交易单的密文，得到验证码m2和交易单的明文，由用户b的“密钥种子”表b元素，时间戳b1和随机数b1，根据组合密钥生成算法，生成签验密钥bk2，对交易单用户b的签名进行签验，即：用签验密钥ak2，解密签名码2，得到验证码m3，通过对比m1和m2是否相同，来判别用户a对交易单的签名是否可信，完整，通过对比m1和m3是否相同，来判别用户b对交易单的签名是否可信，完整，若m1≠m2，或m1≠m3，则签验未通过，交易失败，若m1＝m2，且m1＝m3，则签验都通过，数字货币交易系统，将交易单中的金额，从用户a的电子钱包转入用户b的电子钱包里，同时，将该交易单作为一条记录，分别存储到用户a的电子钱包和用户b的电子钱包里，从而，完成用户a与用户b之间的有中心交易过程，其中：1≤a≤n，1≤b≤n，a≠b，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数；

方法二：用户a客户端加密系统，向数字货币交易系统发出交易请求，数字货币交易系统，产生一组时间戳a1和随机数a1，并发送给用户a客户端，在用户a客户端加密芯片里，由“密钥种子”表a元素，时间戳a1和随机数a1，根据组合密钥生成算法，产生一组签名密钥ak1，由摘要算法对交易单进行摘要，得到摘要信息m1即：验证码m1，采用签名密钥ak1加密m1和交易单，得到签名码1和交易单的密文，将用户a的标识、验证码m1、交易单的签名即：签名码1、交易单密文、时间戳a1和随机数a1，一并发送给验证中心端；

验证中心端加密系统，在“密钥种子”数据库中，根据用户a的标识，调用对应用户a的“密钥种子”表a元素的密文，在验证中心端加密芯片里，用存储密钥kk将对应用户a的“密钥种子”a表元素的密文解密，由用户a的“密钥种子”表a元素，时间戳a1和随机数a1，根据组合密钥生成算法，生成签验密钥ak2，用签验密钥ak2解密用户a对交易单的签名和交易单的密文，即：解密签名码1和交易单的密文，得到验证码m2和交易单的明文，通过对比m1和m2是否相同，来判别用户a对交易单的签名是否可信，完整，若m1＝m2，则签验通过，数字货币交易系统，根据交易单中收款人为用户b，将交易单的资金额，从用户a的电子钱包转入用户b的电子钱包里，同时，将该交易单作为一条记录，分别存储到用户a的电子钱包和用户b的电子钱包里，从而，完成用户a与用户b之间的有中心交易过程，其中：1≤a≤n，1≤b≤n，a≠b，n≤60亿，n为全体数字货币用户总数；

有中心交易，是通过验证中心端加密系统，对交易单的用户签名进行签验，验证中心端没有部署摘要算法，也没有部署签名协议，签验过程在验证中心端也并没有调用摘要算法，是通过客户端传输来的验证码m1和签名码1，在验证中心端解密签名码1得到验证码m2，通过对比m1和m2是否相同，来判断客户端用户的签名是否可信，完整，可防止不法分子在验证中心端进行伪签名，同时，可提高验证中心端并发签验的效率。

19、当用户a和用户b处于双离线即：线下交易时，用户a与用户b之间的双离线交易协议，

设：付款方为用户a，收款方为用户b，

用户a客户端加密系统，调用摘要算法对交易单进行摘要，得到摘要信息m1即：验证码m1，采用用户a的私钥加密m1得到签名码1，即：采用用户a的私钥对交易单进行签名，再产生一组时间戳a1和随机数a1，由“密钥种子”表a元素，根据组合密钥生成算法，产生一组签名密钥ak1，用户a采用签名密钥ak1加密m1，得到签名码2，即：用户a对交易单进行二次签名；

用户a通过手机端二维码，或者手机的nfc功能，将用户a的公钥、交易单、验证码m1和签名码1，即：用户a用私钥对交易单的签名，一并传输给用户b手机端；

用户b客户端加密系统，调用摘要算法对交易单进行摘要，得到摘要信息m1即：验证码m1，采用用户b的私钥加密m1，得到签名码3，即：采用用户b的私钥对交易单进行签名，再产生一组时间戳b1和随机数b1，由“密钥种子”表b元素，根据组合密钥生成算法，产生一组签名密钥bk1，用户b采用签名密钥bk1加密m1，得到得到签名码4，即：用户b对交易单进行二次签名，

用户b通过手机端二维码，或者手机的nfc功能，将用户b的公钥、交易单、验证码m1和验证码3即：用户b用私钥对交易单的签名，一并传输给用户a手机端；

用户b客户端加密系统，采用用户a的公钥对交易单用户a的私钥签名进行签验，即：采用用户a的公钥，解密签名码1得到验证码m2，通过对比m1和m2是否相同，来判断用户a用私钥的签名是否可信，完整；

用户a客户端加密系统，采用用户b的公钥对交易单用户b的私钥签名进行签验，即：采用用户b的公钥，解密签名码3得到验证码m3，通过对比m1和m3是否相同，来判断用户b用私钥的签名是否可信，完整；

若m1≠m2，或m1≠m3，则签验未通过，交易失败，若m1＝m2，且m1＝m3，则签验都通过，交易双方用户在各自的客户端，分别对比两端的交易单是否相同，若都相同，数字货币交易系统，将通过签验的交易单中对应的资金额，转入用户b的电子钱包里，同时，将该交易单作为一条记录，分别存储到用户a的电子钱包和用户b的电子钱包里，从而，完成用户a与用户b之间的双离线即：线下交易过程；

其中：用户a和用户b在各自的客户端，分别采用各自的私钥对交易单进行签名，是实现用户a与用户b之间处于双离线时，进行相互签验并执行交易单的支付；

用户a和用户b在各自的客户端，分别由组合密钥生成算法，产生各自的一组签名密钥ak1和bk1，分别对交易单进行签名，是为建立数字货币区块链时，各个节点端加密系统，可实现对交易单的签名进行并发快速签验。

20、当用户a和用户b处于点对点即：无中心交易时，用户a与用户b之间的无中心交易协议，

设：付款方为用户a，收款方为用户b，用户a客户端加密系统，在加密芯片里，调用摘要算法对交易单进行摘要，得到摘要信息m1即：验证码m1，采用私钥加密m1得到签名码1，即：用户a用私钥对交易单的签名，再产生一组时间戳a1和随机数a1，由“密钥种子”表a元素，根据组合密钥生成算法，产生一组签名密钥ak1，加密m1得到签名码2，即：用户a用签名密钥ak1对交易单的二次签名；

用户b客户端加密系统，在加密芯片里，调用摘要算法对交易单进行摘要，得到摘要信息m1即：验证码m1，采用私钥加密m1得到签名码3，即：用户b用私钥对交易单的签名，再产生一组时间戳b1和随机数b1，由“密钥种子”表b元素，根据组合密钥生成算法，产生一组签名密钥bk1，加密m1得到签名码4，即：用户b用签名密钥bk1对交易单的二次签名；

用户a客户端加密系统，将用户a的标识、交易单、验证码m1和签名码1即：用户a采用私钥对交易单的签名，一并发送给用户b客户端；

用户b客户端加密系统，将用户b的标识、交易单、验证码m1和签名码3即：用户b采用私钥对交易单的签名，一并发送给用户a客户端；

用户b客户端加密系统，根据标识a取出对应记录中的公钥a的密文，以及时间戳hba和随机数sba，由客户端加密芯片里的“密钥种子”表b元素，根据组合密钥生成算法，产生存储密钥tkba，解密公钥a的密文得到明文；

用户a客户端加密系统，根据标识b取出对应记录中的公钥b的密文，以及时间戳hab和随机数sab，由客户端加密芯片里的“密钥种子”表a元素，根据组合密钥生成算法，产生存储密钥tkab，解密公钥b的密文得到明文；

用户b客户端加密系统，采用用户a的公钥a，解密签名码1即：用户a用私钥对交易单的签名，得到验证码m2，通过对比m1和m2是否相同，来对用户a的私钥签名进行签验，若m1＝m2，则用户a用私钥对交易单的签名通过签验；

用户a客户端加密系统，采用用户b的公钥b，解密签名码3即：用户b用私钥对交易单的签名，得到验证码m3，通过对比m1和m3是否相同，来对用户b的私钥签名进行签验，若m1＝m3，则用户b用私钥对交易单的签名通过签验；

若m1＝m2，且m1＝m3，则签验都通过，交易双方用户在各自的客户端，分别对比两端的交易单是否相同，若都相同，数字货币交易系统，将都通过签验的交易单中对应的资金额，转入用户b的电子钱包里，同时，将该交易单作为一条记录，分别存储到用户a的电子钱包和用户b的电子钱包里，从而，完成用户a与用户b之间的点对点即：无中心交易过程；

各个用户的客户端，事先从验证中心端，以密文方式直接下载用户的公钥，并将用户的公钥密文存储到手机端，当交易双方用户之间进行点对点交易时，双方可直接在自己的客户端调用对方的可信公钥，不需要进行公钥交换，可有效提高点对点交易的安全等级，同时，提高点对点交易的速度。

21、交易双方对交易单进行二次签名的过程，以及区块链的各个节点端，分别采用“垂直认证”技术对交易单的签名进行签验协议，同时，建立数字货币区块链的过程，

设：付款方为用户a，收款方为用户b，

1)交易双方对交易单进行二次签名的协议，

用户a客户端加密系统，采用私钥对交易单进行签名，再产生一组时间戳b1和随机数b1，由“密钥种子”表a元素，根据组合密钥生成算法，在加密芯片里，产生一组签名密钥ak1，调用摘要算法对交易单进行摘要，得到摘要信息m1即：验证码m1，用签名密钥ak1加密验证码m1和交易单，得到签名码1即：用户a对交易单的签名，并得到交易单的密文；

用户b客户端加密系统，采用私钥对交易单进行签名，再产生一组时间戳b1和随机数b1，由“密钥种子”表b元素，根据组合密钥生成算法，在加密芯片里，产生一组签名密钥bk1，调用摘要算法对交易单进行摘要，得到摘要信息m1即：验证码m1，用签名密钥bk1加密验证码m1，得到签名码2即：用户b对交易单的签名；

2)区块链各个节点端加密系统，分别采用“垂直认证”技术对交易单的签名进行签验协议，同时，建立数字货币区块链的过程，

用户a和用户b对交易单进行二次签名，且完成了交易单的支付后，数字货币交易系统，将用户a的标识、用户b的标识、交易单的密文、验证码m1、签名码1即：用户a对交易单的签名，签名码2即：用户b对交易单的签名，时间戳a1和随机数a1，时间戳b1和时间戳b1，一并发送到区块链社区；

区块链各个节点端加密系统，调用对应用户a的“密钥种子”表a元素密文和对应用户b的“密钥种子”表b元素密文，在节点端加密芯片里，用存储密钥ckj分别解密；

由“密钥种子”表a元素，时间戳a1和随机数a1，根据组合密钥生成算法，产生一组签验密钥ak2，解密签名码1和交易单的密文，得到验证码m2，并得到交易单的明文，若m1＝m2，则用户a对交易单的签名通过签验；

由“密钥种子”表b元素，时间戳b1和随机数b1，根据组合密钥生成算法，产生一组签验密钥bk2，解密签名码2，得到验证码m3，若m1＝m3，则用户b对交易单的签名通过签验；

若对用户a和用户b的签验都通过，则数字货币交易系统，验证用户a电子钱包与用户b钱包里，是否存储了与该交易单相同的一条记录，且用户a钱包已支付款，与用户b钱包已收到款是否相同，若验证都通过，则将该交易单分别存储到每个节点端的交易数据库里，作为区块链中一个区块的一条记录，其中：j＝10～1000，j为区块链社区节点的总和；

根据信用共识poc算法，记账者将在t时间内，将通过签验和验证的所有交易单作为一个区块进行记账，区块链系统采用哈希函数sm3算法，将各个区块连接在一起建立区块链，形成一个账本数据库，从而，完成数字货币区块链建立的过程；

区块链的各个节点端加密系统，采用“垂直认证”技术建立的签验协议，对交易单采用“垂直认证”技术的签名进行签验，可发挥对称算法的加/解密速度快的优势，对称算法的签验速度对比公钥算法快100倍以上，这种将公钥算法并发签验，转成采用对称算法的并发签验的区块链系统，可大大提高建立区块链的效率，减少设备投入。

22、用户通过身份认证后，登录自己电子钱包，采用“垂直认证”技术建立的身份认证协议如下：

用户a手机端发送认证请求给数字货币系统，数字货币系统返回一组时间戳a2，客户端加密系统，在加密芯片里，生成一组随机数a2，调用摘要算法，对时间戳和随机数进行摘要，得到摘要信息n1即：验证码n1，由“密钥种子”表a的元素，时间戳a2和随机数a2，根据组合密钥生成算法，生成认证密钥lk1，用lk1加密验证码n1得到验证码n1的密文即：签名码，将用户a的标识、验证码n1、签名码、时间戳a2和随机数a2，一并发送给数字货币系统，再转发给验证中心端；

验证中心端加密系统，根据用户a的标识，从“密钥种子”数据库里，取出对应的“密钥种子”表a元素密文，在加密芯片里，用存储密钥kk解密“密钥种子”表a元素密文，由时间戳a2和随机数a2，根据组合密钥生成算法，生成认证密钥lk2，用lk2解密签名码，得到验证码n2，对比n1和n2是否相同，来判断用户a的身份是否可信，若n1≠n2，则用户a的身份为假，若n1＝n2，则用户a的身份可信，真实，用户a登录自己的电子钱包。

23、在全国范围内，建立z＝400个分布式数字货币区块链社区，并建立e＝z/2＝200座验证中心，将z个数字货币区块链社区，分别与数字货币数据结算中心连接，各个区块链的账本数据库，实时传输到数字货币交易系统的结算中心，同时，e＝z/2＝200座验证中心也分别与z个分布式区块链社区连接；

当用户a和用户b处于有中心交易时，首先，用户a和用户b，在各自的客户端加密芯片里，分别采用“垂直认证”技术建立的签名协议，对交易单进行签名，验证中心端加密系统，采用“垂直认证”技术对交易单的签名进行签验；

数字货币交易系统，根据省、市地区分布进行任务分配，将交易双方用户签名的交易单，发送给对应地区的验证中心，对应地区的验证中心端加密系统，采用“垂直认证”技术建立的签验协议，对交易单的签名进行签验，若交易单通过签验，则交易单执行支付，并将交易双方用户分别签名的交易单，根据省、市地区分布，发送给对应的数字货币区块链社区，再由该数字货币区块链的各个节点端加密系统，分别采用“垂直认证”技术建立的签验协议，对该交易单分别进行签验；

当用户a和用户b处于无中心交易时，首先，用户a和用户b，在各自的客户端加密芯片里，分别采用各自的私钥，对交易单进行签名，并采用“垂直认证”技术建立的签名协议，分别对交易单进行二次签名；

用户a客户端加密系统，采用用户b的公钥，对用户b私钥签名的交易单进行签验，用户b客户端加密系统，采用用户a的公钥，对用户a私钥签名的交易单进行签验，若都通过签验，则交易单执行支付，并将交易双方用户分别二次签名的交易单，根据省、市地区分布，发送给对应的数字货币区块链社区，再由该数字货币区块链的各个节点端加密系统，分别采用“垂直认证”技术建立的签验协议，对该交易单分别进行签验；

若数字货币区块链的各个节点端对交易单的验证都通过，则将该交易单分别存储到每个节点端的交易数据库里，作为区块链中一个区块的一条记录；

根据信用共识poc算法，记账者将在t＝60～600秒时间内，将通过签验和验证的所有交易单作为一个区块进行记账，区块链系统采用哈希函数sm3算法，将各个区块连接在一起建立区块链；

将z个区块链的数据发送给数字货币交易系统的结算中心，实现数字货币的实时结算和数据统计；

当交易双方用户采用有中心交易时，数字货币交易系统将交易单的并发签验任务，分配到e＝200个验证中心去完成，且对称算法加/解密速度比公钥算法，在计算机内存里快100倍，在芯片里快1000倍，从而，大大提高验证中心端交易单并发签验速度，可保证1秒钟内，每座验证中心可并发签验2000次，e＝200座验证中心，可保证交易双方用户可同时完成约40万笔/秒交易；

采用当交易双方用户采用无中心交易方式，亦即：用户两两之间采用的是直接交易，可保证交易过程不受中心的制约，保证交易双方用户可同时完成超过40万笔/秒交易；

总之，采用有中心交易或无中心交易时，都可以满足中国数字货币交易速度为30笔/秒的设计标准；

在数字货币区块链的各个节点端，采用“垂直认证”技术建立的签验协议，可保证区块链各个节点端的运行效率达到1000笔/秒，通过建立400个分布式区块链社区，可保证整个数字货币的区块链系统运行速度，合计达到40万笔/秒，因此，采用“垂直认证”技术建立400个数字货币区块链社区，也可满足中国数字货币建立区块链处理速度达30笔/秒的设计需求。

附图说明：

图1：数字货币交易系统，通过建立e座验证中心和z个区块链社区，保证交易速度和建立区块链速度都达到40万笔/秒的实施过程，

具体实施方式：

以下结合附图说明，通过建立e＝200座验证中心和z＝400个区块链社区，保证数字货币交易速度和区块链的建立速度都达到40万笔/秒的实现步骤：

图1：说明数字货币交易系统，通过建立e＝200座验证中心和z＝400个区块链社区，保证交易速度和区块链的建立速度都达到40万笔/秒，满足中国数字货币交易速度为30笔/秒设计标准的实施步骤：

首先，在数字货币交易系统，建立e＝200座验证中心，建立数字货币区块链社区400个，当交易双方用户处于有中心交易时，数字货币交易系统，将交易双方用户采用“垂直认证”技术签名的交易单，根据建立200座验证中心的省、市地区分布，将验证任务分配给对应地区的验证中心，对应地区的验证中心端加密系统，采用“垂直认证”技术建立的签验协议，对交易单的签名进行签验，若通过签验的交易单，数字货币交易系统对交易单执行支付；

采用“垂直认证”技术建立的签验协议，可充分发挥对称算法加/解密速度快的优势，可保证有中心交易的速度达到2000笔/秒左右，200座验证中心，共计并发签验且支付速度可达到40万笔/秒，满足中国数字货币交易速度为30笔/秒的设计标准；

当交易双方用户处于无中心交易时，交易双方用户分别采用对方的公钥，对交易单对方私钥签名进行签验，若通过签验的交易单，则数字货币交易系统对交易单执行支付；

交易双方用户采用点对点交易方式，即：交易双方用户之间进行两两相互签验并交易，用户之间并发签验和交易过程都不受中心的制约，可保证交易双方用户可同时完成超过40万笔/秒交易，也可满足中国数字货币交易速度为30笔/秒的设计标准；

数字货币交易系统，将交易双方用户分别进行二次签名的交易单，根据z＝400个数字货币区块链社区的省、市地区分布，发送给对应的数字货币区块链社区；

在数字货币区块链的各个节点端加密系统，采用“垂直认证”技术建立的签验协议，分别对该交易单进行签验，可充分发挥对称算法加/解密速度快的优势，保证在数字货币区块链的各个节点端加密系统，并发签验速度达到1000笔/秒左右，z＝400个数字货币区块链社区，共计并发签验速度可达到40万笔/秒，满足中国数字货币交易速度为30笔/秒的设计标准；

数字货币的各个区块链社区，根据各个节点端加密系统，对交易单进行签验的结果，建立各个区块链的账本数据库，并将z个区块链的数据实时发送给数字货币交易系统的结算中心，实现数字货币的实时结算和数据统计。