本发明属于网络安全技术领域，涉及一种基于节点唯一性标识排列的区块链网络隐蔽通信方法，实现了机密信息的隐蔽传输。
背景技术：
随着网络技术的发展，网络信息通信的安全性越来越受到重视。一方面，恶意信息(例如：木马程序，病毒，网络攻击等)需要被阻断和检测；另一方面，正常通信信息(例如：商业信息，个人隐私信息等)的安全性和隐私性需要被保护。网络隐蔽信道可以应用在网络信息通信安全的两个方面，因此也越来越受到重视。
网络隐蔽信道定义为将网络隐蔽信道定义为在网络环境下违反通信限制规则进行隐蔽信息传输的通信信道，研究目标是提供不能被监测到的隐蔽通信通道进行信息传输，寻找可以网络信息载体(例如：网络协议、网络数据包等)、载体特征(例如：协议字段，时间特征等)及特征模式(例如值调制模式、时间间隔模式等)作为码元进行编码、优化进行隐蔽信息传输。网络隐蔽信道分为存储型网络隐蔽信道和时间型网络隐蔽信道两大类，存储型网络隐蔽信道通过协议数据单元(pdu，protocoldataunits)传递隐藏信息，例如：数据包、数据帧、数据段的未使用或保留的协议头元素(例如：协议头字段)；时间型网络隐蔽信道通过协议数据单元或协议指令的间隔时间或包的顺序编码传递隐藏信息。
然而现有的时间型网络隐蔽信道存在一些弊端：
(1)时间特性易受网络条件变化影响，由于大部分时间型网络隐蔽信道都是基于网络数据包间隔(inter-packet-delay,简称ipd)进行隐蔽信息传输的，因此一旦网络条件发生变化(例如：网络延迟、噪音等)会导致网络数据包时间间隔发生变化，从而影响时间型网络隐蔽信道通信[4]。
(2)单一线路通信方式，大多数时间型网络隐蔽信道都只有唯一的发送方和唯一的接收方，并采用信息发送方和接收方直接通信的方式，通信线路静态单一，一旦检测方对通信节点和线路进行跟踪，很容易被针对性地检测、干扰和阻断[4]。
(3)隐蔽信息载体连续，时间型网络隐蔽信道需要在一段时间内采用连续的隐蔽信息载体(例如：数据包)进行通信，中间不能插入其它通信内容，否则会破坏时间型隐蔽信道原有的时间特性，因此常规的检测方法只要针对一段时间内某两个节点之间通信的所有网络数据包间隔时间进行分析即可，容易被集中采样和检测。
综上所述，由于时间型网络隐蔽信道存在时间特性易受网络条件变化影响、单一线路通信方式、隐蔽信息载体连续的弊端，制约了它的发展和实际应用，需要寻找可以弥补这些弊端的方法。
技术实现要素：
本发明的技术解决问题：针对时间型网络隐蔽信道现有弊端，提供一种基于节点唯一性标识排列的区块链网络隐蔽通信方法，利用区块链节点唯一性标识在区块链业务数据中的广泛使用且具有唯一性的特点、区块链环境下数据全局可见的特性、区块链业务数据中普遍包含时间戳字段的特性，实现多节点对多节点、不依赖精确时间属性的隐蔽通信。
利用区块链节点唯一性标识在区块链业务数据中的广泛使用且具有唯一性的特点、区块链环境下数据全局可见的特性、区块链业务数据中普遍包含时间戳字段的特性，首次提出了使用多个区块链节点唯一性标识的排列方式调制隐蔽信息，只需保证区块链上业务操作数据的顺序即可保证隐蔽信息传输正确，具有不依赖精确时间属性、多节点对多节点通信的特性，提高了通信的隐蔽性。首先选取若干节点唯一性标识，按照事先约定的唯一性标识排列方式调制隐蔽信息，生成节点唯一性标识排列，之后各个节点按照唯一性标识排列中的顺序依次发送区块链业务数据。由于区块链数据是全局可见的，因此所有区块链节点都可以看到存储在区块链数据中的节点唯一性标识序列，只有接收方能够识别其中用来隐蔽通信的节点唯一性标识，并将其转换为节点唯一性标识排列进而获取隐蔽信息，从而实现多节点对多节点、不依赖精确时间属性的隐蔽通信。
为实现上述目的，本发明采用一种基于节点唯一性标识排列的区块链网络隐蔽通信方法，步骤如下：
一种基于节点唯一性标识排列的区块链网络隐蔽通信方法，包括以下步骤：
步骤1：信息编码；利用事先约定的信源编码或信道编码机制，对原始隐蔽信息进行编码，生成编码序列；
步骤2：信息调制；依据区块链应用的不同，预先生成若干用来传输隐蔽信息的隐蔽信息区块链节点唯一性标识；利用事先约定的节点唯一性标识排列调制方式，将编码信息调制为特定的区块链节点唯一性标识排列；
步骤3：信息分配，生成递增的时间戳序列，将时间戳序列与区块链节点唯一性标识排列中的每个元素进行对应，并与业务数据组成携带隐蔽信息的业务操作数据序列；
步骤4：信息发送，各个隐蔽通信节点依据时间戳信息依次发送携带隐蔽信息的业务操作数据序列，隐蔽信息通过区块链网络发送并存储至区块链的所有节点；
步骤5：信息接收，信息接收方依据事先约定的隐蔽信息节点的唯一性标识，对所有区块链中存储的业务操作数据进行信息识别获得隐蔽信息业务操作数据序列，将具有用于隐蔽信息传输的区块链节点唯一性标识的业务操作数据提取出来，并依据时间戳信息进行排序，并生成区块链节点唯一性标识排列；
步骤6：信息解调，对区块链节点唯一性标识排列进行解调，生成编码序列；
步骤7：信息解码，对编码序列进行解码，生成原始信息。
进一步的，所述步骤2具体包括：
(2.1)依据具体的区块链应用，预先生成若干隐蔽信息区块链节点唯一性标识{id1,id2,id3...,idx}；x为隐蔽信息区块链节点序号；生成的隐蔽信息区块链节点总数为u；
(2.2)唯一性标识排列调制方式，使用u个区块链节点进行隐蔽信息传输，每个用来传输隐蔽信息的区块链节点排列所使用的区块链节点数为v，生成的隐蔽信息总数为a(u,v)＝u(u-1)(u-2)(u-v 1)＝u！/(u-v)；
(2.3)将编码信息调制为节点唯一性标识排列{{id1,id2,id3,...,idv},{idv 1,idv 2,idv 3,...,id2v},{id2v 1,id2v 2,id2v 3,...,id3v},...,{id(i-1)v 1,id(i-1)v 2,id(i-1)v 3,...,idiv},...}。
进一步的，所述步骤3具体包括：
(3.1)生成递增的时间戳序列{t1,t2,t3...,ti,...}；
(3.2)将时间戳序列分配给这些用于隐蔽信息传输的区块链节点唯一性标识，生成由用于隐蔽信息传输的区块链节点唯一性标识、用于调制隐蔽信息的时间戳以及其它业务数据组成的隐蔽信息业务操作数据序列{{id1,t1,...},{id2,t2,...},{id3,t3,...},...,{idi,tiv,...},...}；i大于等3小于等于用来调制隐蔽信息所使用的区块链节点唯一性标识排列的个数；v为用于传输信息使用的节点的个数。
进一步的，所述步骤4具体包括为：
(4.1)信息传输以sstart开始；
(4.2)多个区块链隐蔽信息发送节点依据分配给各自节点唯一性标识获取本节点的业务数据序列，各个节点按照业务数据序列中的时间戳信息的时间，依次将隐蔽信息通过区块链网络发送；
(4.3)信息传输以send结束。
进一步的，步骤5具体包括为：
(5.1)隐蔽信息接收方持续记录和分析区块链网络中隐蔽信息发送方区块链地址发送的信息，当发现带有预先预定的隐蔽信息区块链节点唯一性标识{id1,id2,id3...,idx}时，提取所在的业务操作数据，并利用业务操作数据中的时间戳信息对所有业务操作数据进行排序获得业务操作数据序列{{id1,t1,...},{id2,t2,...},{id3,t3,...},...,{idi,tiv,...},...}，并进行解调和解码；
(5.2)如果发现包含信息传输开始标志sstart(例如：000)，则开始信息接收，记录所有携带隐蔽信息标识的区块链业务操作数据{{id1,t1},{id2,t2},{id3,t3}...}中的节点唯一性标识序列{id1,id2,id3...}，并将节点唯一性标识序列{id1,id2,id3...}转换为节点唯一性标识排列{{id1,id2,id3,...,idv},{idv 1,idv 2,idv 3,...,id2v},{id2v 1,id2v 2,id2v 3,...,id3v},...,{id(i-1)v 1,id(i-1)v 2,id(i-1)v 3,...,idiv},...}，并进行解调和解码，直至接收到信息传输结束标志send结束通信，获取隐蔽信息。。
本发明设计并实现了一种基于节点唯一性标识排列的区块链网络隐蔽通信方法。首先进行信息编码，利用事先约定的信源编码或信道编码机制，对原始隐蔽信息进行编码，生成编码序列；之后进行信息调制，依据区块链应用的不同，预先生成若干用来传输隐蔽信息的隐蔽信息区块链节点唯一性标识。利用事先约定的节点唯一性标识排列调制方式，将编码信息调制为特定的区块链节点唯一性标识排列，生成特定的区块链节点唯一性标识排列；然后进行信息分配，生成递增的时间戳序列，将时间戳序列与区块链节点唯一性标识排列中的每个元素进行对应，并与其它业务数据组成的携带隐蔽信息的业务操作数据序列；之后进行信息发送，依据时间戳信息，各个隐蔽通信节点依次发送携带隐蔽信息的业务操作数据序列，隐蔽信息通过区块链网络发送并存储至区块链的所有节点；之后进行信息接收，信息接收方依据事先约定的隐蔽信息节点的唯一性标识，对所有区块链中存储的业务操作数据进行信息识别获得隐蔽信息业务操作数据序列，将具有用于隐蔽信息传输的区块链节点唯一性标识的业务操作数据提取出来，并依据时间戳信息进行排序，并生成区块链节点唯一性标识排列；之后进行信息解调，对区块链节点唯一性标识排列进行解调，生成编码序列；之后进行信息解码，对编码序列进行解码，生成原始信息。
本发明针对时间型网络隐蔽信道现有弊端，提供一种基于节点唯一性标识排列的区块链网络隐蔽通信方法，利用区块链节点唯一性标识在区块链业务数据中的广泛使用且具有唯一性的特点、区块链环境下数据全局可见的特性、区块链业务数据中普遍包含时间戳字段的特性，首次提出了使用多个区块链节点唯一性标识的排列方式调制隐蔽信息，只需保证区块链上业务操作数据的顺序即可保证隐蔽信息传输正确，具有不依赖精确时间属性、多节点对多节点通信的特性，提高了通信的隐蔽性。
附图说明
图1是本发明的区块链网络下的隐蔽通信结构图；
图2是本发明的一种基于节点唯一性标识排列的区块链网络环境下的隐蔽通信流程图；
图3是本发明的区块链网络下的隐蔽通信接收流程图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，基于节点唯一性标识排列的区块链网络隐蔽信道由多个发送方节点组成，接收方可包括一个或一个以上通信节点。其中xidn-i指第n个隐蔽信息发送节点发送的第i个区块链业务数据，多个区块链隐蔽信息发送节点按照顺序发送区块链业务数据；这些区块链业务数据按照顺序存储在所有区块链节点的区块链数据结构中，其中idi指携带第i个区块链隐蔽信息发送节点唯一性标识的区块链业务数据，normal指正常的区块链业务数据，它们彼此交叠存储；从所有的区块链数据结构中可以提取携带隐蔽信息节点唯一性标识的区块链业务数据，把它们按照顺序排列，可以获得隐蔽信息节点序列，根据它们的排列方式可获得隐蔽信息编码字符。本发明的区块链网络下的隐蔽通信方法，主要包括如下步骤：
一种基于节点唯一性标识排列的区块链网络环境下的隐蔽通信流程图如图2所示，
(1)信息编码。利用事先约定的信源编码或信道编码机制，对原始隐蔽信息进行编码，生成编码序列。
具体地，区块链网络下的隐蔽通信信息编码详细说明如下：
(1a)利用事先约定的信源编码或信道编码机制，可以包括源编码或信道编码(例如：二进制编码、霍夫曼编码、扩频码等)，对原始隐蔽信息序列{m1,m2,m3...,mi,...}进行编码，生成编码信息序列{c1,c2,c3...,ci,...}，其中{m1,m2,m3...,mi,...}中的m1,m2,m3…mi指原始隐藏信息序列的每一个信息，{c1,c2,c3...,ci,...}中的c1,c2,c3...,ci,...指编码信息序列的每一个信息。转到(1b)
(1b)结束。
(2)信息调制。依据区块链应用(例如：食品溯源)的不同，预先生成若干用来传输隐蔽信息的隐蔽信息区块链节点唯一性标识。利用事先约定的节点唯一性标识排列调制方式，将编码信息调制为特定的区块链节点唯一性标识排列，例如：将唯一性标识排列id1,id2,id3调制为字母’a’，将唯一性标识排列id2,id1,id3调制为字母’b’，将唯一性标识排列id2,id1,id3调制为字母’c’，生成特定的区块链节点唯一性标识序列。调制后的结果是节点唯一性标识序列，id1,id2,id3...idi，i为节点序号。
具体地，基于节点唯一性标识排列的区块链网络环境下的隐蔽通信信息调制详细说明如下：
(2a)依据具体的区块链应用，预先生成若干隐蔽信息区块链节点唯一性标识{id1,id2,id3...,idx,...}，x为隐蔽信息区块链节点的序号，隐蔽信息区块链节点的数量为u，转到(2b)；
(2b)唯一性标识排列调制方式，使用u个区块链节点进行隐蔽信息传输，每个用来传输隐蔽信息的区块链节点排列所使用的区块链节点数为v。则可以生成的隐蔽信息总数为a(u,v)＝u(u-1)(u-2)(u-v 1)＝u！/(u-v)。转到(2c)
(2c)将编码信息{c1,c2,c3...,ci,...}调制为节点唯一性标识排列{idv 1,idv 2,idv 3,...,id2v},{id2v 1,id2v 2,id2v 3,...,id3v},...,{id(i-1)v 1,id(i-1)v 2,id(i-1)v 3,...,idiv},...}，c1，c2，…ci与排列中的每个元素依次对应。转到(2d)；
(2d)结束。
(3)信息分配。生成递增的时间戳序列，将时间戳序列与区块链节点唯一性标识排列中的每个元素进行对应，并与其它业务数据组成携带隐蔽信息的业务操作数据序列。
(3a)生成递增的时间戳序列{t1,t2,t3...,ti,...}。转到(3b)；
(3b)将时间戳序列分配给这些用于隐蔽信息传输的区块链节点唯一性标识，生成由用于隐蔽信息传输的区块链节点唯一性标识、用于调制隐蔽信息的时间戳以及其它业务数据组成的隐蔽信息业务操作数据序列{{id1,t1},{id2,t2},{id3,t3}...,{idi,ti},...}。转到(3c)；
(3c)结束。
(4)信息发送。依据时间戳信息，各个隐蔽通信节点依次发送携带隐蔽信息的业务操作数据序列，隐蔽信息通过区块链网络发送并存储至区块链的所有节点。
具体地，基于节点唯一性标识排列的区块链网络环境下的隐蔽通信的隐蔽信息发送流程图如图3所示，区块链网络下的隐蔽通信信息发送详细说明如下：
(4a)信息传输以sstart(例如：000)开始。转到(4b)；
(4b)多个区块链隐蔽信息发送节点依据分配给各自节点唯一性标识获取本节点的业务数据序列，例如：节点唯一性标识为id1的隐蔽信息发送节点的业务数据序列为{{id1,t1’},{id1,t2’},{id1,t3’}...,{id1,ti’},...}，节点唯一性标识为id2的隐蔽信息发送节点的业务数据序列为{{id2,t1”},{id2,t2”},{id2,t3”}...,{id2,ti”},...}，节点唯一性标识为idx的隐蔽信息发送节点的业务数据序列为{{idx,t1”’},{idx,t2”’},{idx,t3”’}...,{idx,ti”’},...}，以此类推。各个节点按照业务数据序列中的时间戳信息的时间，依次将隐蔽信息通过区块链网络发送。转到(4c)；
(4c)信息传输以send(例如：111)结束。转到(4d)；
(4d)结束。
(5)信息接收。信息接收方依据事先约定的隐蔽信息节点的唯一性标识，对所有区块链中存储的业务操作数据进行信息识别获得隐蔽信息业务操作数据序列，将具有用于隐蔽信息传输的区块链节点唯一性标识的业务操作数据提取出来，并依据时间戳信息进行排序，并生成区块链节点唯一性标识排列。
具体地，基于节点唯一性标识排列的区块链网络环境下的隐蔽通信的隐蔽通信信息传输详细说明如下：
(5a)隐蔽信息接收方持续记录和分析区块链网络中隐蔽信息发送方区块链地址发送的信息，当发现带有预先预定的隐蔽信息区块链节点唯一性标识{id1,id2,id3...,idx,...}时，提取所在的业务操作数据，并利用业务操作数据中的时间戳信息对所有业务操作数据进行排序获得业务操作数据序列{{id1,t1},{id2,t2},{id3,t3}...,{idi,ti},...}，并进行解调和解码。转到(5b)；
(5b)如果发现包含信息传输开始标志sstart(例如：000)，则开始信息接收，记录所有携带隐蔽信息标识的区块链业务操作数据{{id1,t1,...},{id2,t2,...},{id3,t3,...},...,{idi,tiv,...},...}中的节点唯一性标识序列{id1,id2,id3...}，按照事先预定的节点唯一性标识排列方式，将节点唯一性标识序列{id1,id2,id3...}进行分组和解调，转换为节点唯一性标识排列{{id1,id2,id3,...,idv},{idv 1,idv 2,idv 3,...,id2v},{id2v 1,id2v 2,id2v 3,...,id3v},...,{id(i-1)v 1,id(i-1)v 2,id(i-1)v 3,...,idiv},...}，并进行解调和解码，直至接收到信息传输结束标志send(例如：111)结束通信，获取隐蔽信息。转到(5c)；
(5c)结束。
(6)信息解调。对区块链节点唯一性标识排列进行解调，生成编码序列。
具体地，基于节点唯一性标识排列的区块链网络环境下的隐蔽通信的隐蔽通信接收流程图如图3所示，区块链网络下的隐蔽通信信息接收详细说明如下：
(6a)对时间戳序列进行解调获取编码信息{c1,c2,c3...,ci,...}。转到(6b)；
(6b)结束。
(7)信息解码。利用事先约定的信源编码或信道编码机制，对原始隐蔽信息进行解码。
具体地，基于节点唯一性标识排列的区块链网络环境下的隐蔽通信的隐蔽通信信息编码详细说明如下：
(7a)利用事先约定的信源编码或信道编码机制，对编码信息{c1,c2,c3...,ci,...}进行解码，生成原始信息对编码信息进行解调，获得原始信息{m1,m2,m3...,mi,...}，转到(7b)；
(7b)结束。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求所述为准。
以上虽然描述了本发明的具体实施方法，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明原理和实现的前提下，可以对这些实施方案做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。
1.一种基于节点唯一性标识排列的区块链网络隐蔽通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：信息编码；利用事先约定的信源编码或信道编码机制，对原始隐蔽信息进行编码，生成编码序列；
步骤2：信息调制；依据区块链应用的不同，预先生成若干用来传输隐蔽信息的隐蔽信息区块链节点唯一性标识；利用事先约定的节点唯一性标识排列调制方式，将编码信息调制为特定的区块链节点唯一性标识排列；
步骤3：信息分配，生成递增的时间戳序列，将时间戳序列与区块链节点唯一性标识排列中的每个元素进行对应，并与业务数据组成携带隐蔽信息的业务操作数据序列；
步骤4：信息发送，各个隐蔽通信节点依据时间戳信息依次发送携带隐蔽信息的业务操作数据序列，隐蔽信息通过区块链网络发送并存储至区块链的所有节点；
步骤5：信息接收，信息接收方依据事先约定的隐蔽信息节点的唯一性标识，对所有区块链中存储的业务操作数据进行信息识别获得隐蔽信息业务操作数据序列，将具有用于隐蔽信息传输的区块链节点唯一性标识的业务操作数据提取出来，并依据时间戳信息进行排序，并生成区块链节点唯一性标识排列；
步骤6：信息解调，对区块链节点唯一性标识排列进行解调，生成编码序列；
步骤7：信息解码，对编码序列进行解码，生成原始信息。
2.根据权利要求1所述的基于节点唯一性标识排列的区块链网络隐蔽通信方法，其特征在于：所述步骤2具体包括：
(2.1)依据具体的区块链应用，预先生成若干隐蔽信息区块链节点唯一性标识{id1,id2,id3...,idx}；x为隐蔽信息区块链节点序号；生成的隐蔽信息区块链节点总数为u；
(2.2)唯一性标识排列调制方式，使用u个区块链节点进行隐蔽信息传输，每个用来传输隐蔽信息的区块链节点排列所使用的区块链节点数为v，生成的隐蔽信息总数为a(u,v)＝u(u-1)(u-2)(u-v 1)＝u！/(u-v)；
(2.3)将编码信息调制为节点唯一性标识排列{{id1,id2,id3,...,idv},{idv 1,idv 2,idv 3,...,id2v},{id2v 1,id2v 2,id2v 3,...,id3v},...,{id(i-1)v 1,id(i-1)v 2,id(i-1)v 3,...,idiv},...}。
3.根据权利要求1所述的基于节点唯一性标识排列的区块链网络隐蔽通信方法，其特征在于：所述步骤3具体包括：
(3.1)生成递增的时间戳序列{t1,t2,t3...,ti,...}；
(3.2)将时间戳序列分配给这些用于隐蔽信息传输的区块链节点唯一性标识，生成由用于隐蔽信息传输的区块链节点唯一性标识、用于调制隐蔽信息的时间戳以及其它业务数据组成的隐蔽信息业务操作数据序列{{id1,t1,...},{id2,t2,...},{id3,t3,...},...,{idi,tiv,...},...}；i大于等3小于等于用来调制隐蔽信息所使用的区块链节点唯一性标识排列的个数；v为用于传输信息使用的节点的个数。
4.根据权利要求1所述的基于节点唯一性标识排列的区块链网络隐蔽通信方法，其特征在于：所述步骤4具体包括为：
(4.1)信息传输以sstart开始；
(4.2)多个区块链隐蔽信息发送节点依据分配给各自节点唯一性标识获取本节点的业务数据序列，各个节点按照业务数据序列中的时间戳信息的时间，依次将隐蔽信息通过区块链网络发送；
(4.3)信息传输以send结束。
5.根据权利要求1所述的基于节点唯一性标识排列的区块链网络隐蔽通信方法，其特征在于：步骤5具体包括为：
(5.1)隐蔽信息接收方持续记录和分析区块链网络中隐蔽信息发送方区块链地址发送的信息，当发现带有预先预定的隐蔽信息区块链节点唯一性标识{id1,id2,id3...,idx}时，提取所在的业务操作数据，并利用业务操作数据中的时间戳信息对所有业务操作数据进行排序获得业务操作数据序列{{id1,t1,...},{id2,t2,...},{id3,t3,...},...,{idi,tiv,...},...}，并进行解调和解码；
(5.2)如果发现包含信息传输开始标志sstart，则开始信息接收，记录所有携带隐蔽信息标识的区块链业务操作数据{{id1,t1},{id2,t2},{id3,t3}...}中的节点唯一性标识序列{id1,id2,id3...}，并将节点唯一性标识序列{id1,id2,id3...}转换为节点唯一性标识排列{{id1,id2,id3,...,idv},{idv 1,idv 2,idv 3,...,id2v},{id2v 1,id2v 2,id2v 3,...,id3v},...,{id(i-1)v 1,id(i-1)v 2,id(i-1)v 3,...,idiv},...}，并进行解调和解码，直至接收到信息传输结束标志send结束通信，获取隐蔽信息。
技术总结