文淑華

（電子科技大學(xué)信息與軟件工程學(xué)院，成都 610054）

0 引言

電子科技大學(xué)信息與軟件工程學(xué)院非常重視學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，將綜合課程設(shè)計(jì)列為學(xué)生的實(shí)踐類(lèi)核心課程，分為綜合課程設(shè)計(jì)I、綜合課程設(shè)計(jì)II、綜合課程設(shè)計(jì)III這三門(mén)必修課程，分別對(duì)應(yīng)1個(gè)學(xué)分、2個(gè)學(xué)分和2個(gè)學(xué)分。綜合課程設(shè)計(jì)III針對(duì)高年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè)，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)課程后參與一個(gè)具有一定難度的小型軟件工程項(xiàng)目，要求學(xué)生利用軟件工程的思想完成整個(gè)項(xiàng)目周期的所有階段，并能對(duì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)和模擬，在設(shè)計(jì)過(guò)程中能體現(xiàn)一定的創(chuàng)新意識(shí)。綜合課程設(shè)計(jì)III的執(zhí)行采用教師出題、學(xué)生做題的形式，指導(dǎo)教師需要考慮大三學(xué)生的能力和知識(shí)結(jié)構(gòu)，擬出一個(gè)切合學(xué)生實(shí)際情況并能培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的課題，因此本文將“基于區(qū)塊鏈的電子證件系統(tǒng)”設(shè)計(jì)為綜合課程設(shè)計(jì)III的課題，并對(duì)該系統(tǒng)使用的核心技術(shù)、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，旨在培養(yǎng)學(xué)生使用軟件工程思想，采用區(qū)塊鏈技術(shù)、人臉識(shí)別技術(shù)、加密算法和Android應(yīng)用編程技術(shù)綜合設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整系統(tǒng)的能力，同時(shí)為學(xué)生的課題執(zhí)行提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。

1 課題背景和研究意義

在現(xiàn)代社會(huì)中，人們對(duì)身份證、駕駛證、社?？ǖ戎T多證件有著極強(qiáng)的依賴，但隨著社會(huì)的發(fā)展，實(shí)體證件容易丟失、損壞、偽造、不便攜帶，丟失后補(bǔ)辦手續(xù)復(fù)雜、周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)給人們生活造成了諸多不便。而如今的電子證件系統(tǒng)在安全性上往往不如人意?；趨^(qū)塊鏈的電子證件系統(tǒng)融合了當(dāng)今非?；馃岬膮^(qū)塊鏈技術(shù)[1-3]、采用了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識(shí)別技術(shù)[4-5]、融合國(guó)密SM3算法[6]的區(qū)塊鏈存儲(chǔ)機(jī)制和基于國(guó)密SM2、SM4算法[7-10]的HTTPS通信機(jī)制，并使用負(fù)載均衡策略的C/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、基于Android平臺(tái)的應(yīng)用層設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)，全面培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)軟件系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景，選擇合適的開(kāi)發(fā)環(huán)境、工具與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜軟件工程問(wèn)題的能力和創(chuàng)新意識(shí)，符合綜合課程設(shè)計(jì)III的畢業(yè)要求。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

用戶首先進(jìn)行人臉識(shí)別登錄，客戶端將接收到的信息整理發(fā)送到服務(wù)器，由服務(wù)器在區(qū)塊鏈上查找人臉面部信息，確認(rèn)登錄有效。在登錄之后，用戶可以看到上傳成功的證件、正在審核的證件及審核進(jìn)度、認(rèn)證失敗的證件及失敗原因等。用戶可以選擇上傳信息選項(xiàng)，在填選完相應(yīng)的證件信息后，終端會(huì)將該信息進(jìn)行加密處理，并上傳到專(zhuān)門(mén)的業(yè)務(wù)處理服務(wù)器，服務(wù)器接受這一部分?jǐn)?shù)據(jù)后上報(bào)到公安機(jī)關(guān)（驗(yàn)證第三方）進(jìn)行信息真?zhèn)蔚恼鐒e。對(duì)于確認(rèn)為真實(shí)有效的信息，服務(wù)器將用戶上傳的證件信息私有地址傳送到區(qū)塊鏈上。區(qū)塊鏈服務(wù)器會(huì)將內(nèi)容進(jìn)行SM3加密后存儲(chǔ)到區(qū)塊鏈中。系統(tǒng)的功能架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于區(qū)塊鏈的電子證件系統(tǒng)功能架構(gòu)圖

基于區(qū)塊鏈的電子證件系統(tǒng)的功能模塊主要分為人臉識(shí)別管理、證件信息管理、證件信息查看、證件信息在線授權(quán)、用戶信息管理等五大模塊。

本系統(tǒng)采用客戶端/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)，主體分為三個(gè)部分：客戶端、服務(wù)器、認(rèn)證機(jī)構(gòu)?？蛻舳酥?，用戶可以進(jìn)行證件信息上傳、證件數(shù)據(jù)刪除、證件授權(quán)等功能。服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理，包括數(shù)據(jù)處理、調(diào)用、存儲(chǔ)。認(rèn)證機(jī)構(gòu)則保證證件信息有效性，在系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)置一個(gè)接口，用于提供到第三方進(jìn)行信息認(rèn)證。系統(tǒng)總體流程圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)。傳統(tǒng)C/S架構(gòu)技術(shù)成熟，且比較適合移動(dòng)端應(yīng)用。圖3為系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖。

本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)備份涉及業(yè)務(wù)服務(wù)器數(shù)據(jù)備份和區(qū)塊鏈服務(wù)器數(shù)據(jù)備份。業(yè)務(wù)服務(wù)器數(shù)據(jù)備份采用熱備同構(gòu)方式，只有主業(yè)務(wù)服務(wù)器接收寫(xiě)請(qǐng)求，然后由主服務(wù)器負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)同步到兩個(gè)備份服務(wù)器，并保證每過(guò)一定時(shí)間進(jìn)行更新，主服務(wù)器采用一對(duì)多的方式進(jìn)行同步，相對(duì)于級(jí)聯(lián)的方式，這種方式在某個(gè)備節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，不會(huì)影響其他備節(jié)點(diǎn)的同步。

圖2 系統(tǒng)總體流程圖

圖3 基于區(qū)塊鏈的個(gè)人電子證件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

對(duì)于區(qū)塊鏈備份，系統(tǒng)采用分布式冷備方式，將區(qū)塊鏈按照一定規(guī)律碎片化后根據(jù)手機(jī)存儲(chǔ)性能將這些碎片數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)到不同手機(jī)終端上，在犧牲手機(jī)很小的存儲(chǔ)空間的情況下完整地保存整條區(qū)塊鏈。當(dāng)區(qū)塊鏈所在服務(wù)器發(fā)生故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失時(shí)服務(wù)器從各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)回檔，還原區(qū)塊鏈。

4 核心技術(shù)設(shè)計(jì)

為了保障證件信息的安全性，本系統(tǒng)中用戶身份認(rèn)證、信息傳輸加密、證件信息存儲(chǔ)三個(gè)模塊分別采用了人臉識(shí)別技術(shù)、國(guó)產(chǎn)加密算法、區(qū)塊鏈技術(shù)三大核心技術(shù)。其中，重點(diǎn)對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

4.1 基于國(guó)密SM 2、SM 4算法的系統(tǒng)交互設(shè)計(jì)

為了保障客戶信息不會(huì)因?yàn)榧倜翱蛻舳嘶蚍?wù)器而被盜取，提高系統(tǒng)整體安全性，系統(tǒng)采用基于國(guó)密SM2、SM4算法的數(shù)字證書(shū)實(shí)現(xiàn)雙向認(rèn)證來(lái)實(shí)現(xiàn)兩端認(rèn)證交互。

4.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識(shí)別機(jī)制設(shè)計(jì)

人臉特征具有很強(qiáng)的自身穩(wěn)定性和個(gè)體差異性，是身份驗(yàn)證的理想依據(jù)。利用人臉生物特征進(jìn)行身份對(duì)比是最自然和直接的身份驗(yàn)證方式。本系統(tǒng)中采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識(shí)別機(jī)制對(duì)用戶身份進(jìn)行驗(yàn)證，將人臉識(shí)別問(wèn)題分為人臉檢測(cè)、人臉校正、人臉特征提取和人臉鑒別四個(gè)部分。每個(gè)部分采用相應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)。

4.3 基于區(qū)塊鏈的證件信息存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

對(duì)于認(rèn)證后的證件信息的存儲(chǔ)，系統(tǒng)創(chuàng)新性地提出了融合國(guó)密SM3算法的區(qū)塊鏈存儲(chǔ)機(jī)制，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)存在數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)泄露的問(wèn)題相比，區(qū)塊鏈技術(shù)以其去中心化、不可篡改性等特性很好地解決了這一系列問(wèn)題，保證了證件信息的安全性。

（1）區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個(gè)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)（peer-to-peer）的分布式賬本數(shù)據(jù)庫(kù)，英文是Blockchain。比特幣是區(qū)塊鏈的第一個(gè)應(yīng)用，是規(guī)模最大、應(yīng)用范圍最廣的區(qū)塊鏈。目前，關(guān)于區(qū)塊鏈沒(méi)有統(tǒng)一的定義，綜合來(lái)看，區(qū)塊鏈就是基于區(qū)塊鏈技術(shù)形成的公共數(shù)據(jù)庫(kù)（或稱(chēng)公共賬本）。其中區(qū)塊鏈技術(shù)是指多個(gè)參與方之間基于現(xiàn)代密碼學(xué)、分布式一致性協(xié)議、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和智能合約編程語(yǔ)言組成的數(shù)據(jù)交換、處理和存儲(chǔ)技術(shù)。與此同時(shí)，區(qū)塊鏈技術(shù)本身仍在不斷演變和發(fā)展。傳統(tǒng)上，信用機(jī)制是集中的，集中的信任和信用機(jī)制必然導(dǎo)致集中組織成為價(jià)值鏈的核心，容易產(chǎn)生問(wèn)題。另外，區(qū)塊鏈技術(shù)首先在人類(lèi)歷史上實(shí)施了分散化的大規(guī)模信貸機(jī)制。區(qū)塊鏈本身實(shí)際上是一系列鏈接的數(shù)據(jù)塊。每個(gè)數(shù)據(jù)塊使用散列算法記錄一組樹(shù)交易狀態(tài)信息，這確保了每個(gè)塊中的交易數(shù)據(jù)不會(huì)被篡改。

區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)架構(gòu)分為三層，如上圖4所示。

圖4 區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)層，區(qū)塊鏈?zhǔn)腔贗P通信協(xié)議和P2P網(wǎng)絡(luò)的分布式系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的集中式系統(tǒng)不同，它不依賴集中式服務(wù)器節(jié)點(diǎn)來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)消息，而是每一個(gè)節(jié)點(diǎn)參與消息的轉(zhuǎn)發(fā)，因此，安全性更高。

數(shù)據(jù)層，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，只能追加，不能更改。如果它是一個(gè)開(kāi)放的區(qū)塊鏈，即一個(gè)公共鏈，那么這個(gè)賬本可以被任何地方的任何人查詢，完全透明。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)使用共識(shí)算法來(lái)保持一致性的賬本數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，使用加密簽名和散列算法來(lái)確保數(shù)據(jù)庫(kù)不能被篡改，不可偽造和可跟蹤。作為比特幣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，中本聰巧妙地在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中增加了一種經(jīng)濟(jì)激勵(lì)的PoW（工作量證明）機(jī)制，即使擁有網(wǎng)絡(luò)計(jì)算能力51%以上的人也不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)起攻擊，因?yàn)檫@樣會(huì)損害他們自己的利益。因此，比特幣系統(tǒng)自推出以來(lái)連續(xù)運(yùn)行了七年多。

應(yīng)用層，可以使用區(qū)塊鏈，而不是傳統(tǒng)的注冊(cè)和清算系統(tǒng)。傳統(tǒng)銀行在維護(hù)賬簿結(jié)算和清算支付交易方面的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，維護(hù)成本過(guò)高。就應(yīng)用而言，區(qū)塊鏈平臺(tái)可為用戶編寫(xiě)智能合約提供編程環(huán)境。智能合約可以把業(yè)務(wù)規(guī)則轉(zhuǎn)化成在區(qū)塊鏈平臺(tái)自動(dòng)執(zhí)行的合約，不依賴可信任的第三方就可以被執(zhí)行，也可以不被人為干預(yù)。從理論上講，一旦部署完成，履行合同的條件一旦完成，將自動(dòng)執(zhí)行。區(qū)塊鏈為執(zhí)行結(jié)果提供了公開(kāi)檢查的便利，合同具有公平性和透明度。

（2）總體構(gòu)思

考慮到本系統(tǒng)中區(qū)塊鏈[11-14]實(shí)則是由不同的區(qū)塊鏈接起來(lái)的，所以最重要的是設(shè)計(jì)好Block（區(qū)塊），然后使用STL中的順序性容器list來(lái)進(jìn)行二次包裝構(gòu)成區(qū)塊鏈。這里借鑒了如圖5所示的結(jié)構(gòu)。

圖5 區(qū)塊結(jié)構(gòu)

（3）關(guān)鍵類(lèi)和關(guān)鍵函數(shù)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了三個(gè)關(guān)鍵類(lèi)分別是Person類(lèi)、Block類(lèi)、TreeNode類(lèi)。Person類(lèi)是用來(lái)存儲(chǔ)用戶的具體信息的類(lèi)，包含名字、電話號(hào)碼、密保問(wèn)題、出生信息、郵箱信息、居住地址、面部信息和一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的ID。在Person類(lèi)中，為了拓展性的需要和格式的可控，更為了保證魯棒性，上述成員變量都使用string來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，面部信息的拓展則使用STL的vector來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)使用一個(gè)const int_PersonQuestion Number來(lái)控制密保問(wèn)題的數(shù)量，初步暫定為3個(gè)。

在本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)Block類(lèi)為區(qū)塊類(lèi)，用來(lái)存儲(chǔ)區(qū)塊相 關(guān) 信 息 ，有 Block(void)、InsertInfo(Person)、GetInfo(string)三個(gè)關(guān)鍵函數(shù)。Block(void)是Block類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，用來(lái)生成新區(qū)塊的同時(shí)對(duì)這個(gè)區(qū)塊進(jìn)行相關(guān)的初始化的工作，包括制定區(qū)塊的大小和設(shè)置該區(qū)塊的初始哈希值等。GetInfo(string)返回值為vector，作用是從區(qū)塊的索引表中查詢某個(gè)人的所有相關(guān)信息，存儲(chǔ)在一個(gè)vector中并返回。TreeNode類(lèi)是哈希樹(shù)類(lèi)，用來(lái)管理對(duì)哈希樹(shù)的相關(guān)操作，被包含在Block類(lèi)中。InsertIn?fo(Person)函數(shù)返回值為void，用來(lái)將某個(gè)人的相關(guān)信息插入到區(qū)塊的尾部，流程圖如圖6所示。

圖6 信息插入?yún)^(qū)塊流程圖

（4）電子證件系統(tǒng)中哈希樹(shù)設(shè)計(jì)與分析

①哈希樹(shù)的基本原理

與傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈技術(shù)使用SHA256算法對(duì)信息實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)輸出不同，本系統(tǒng)采用國(guó)密SM3算法對(duì)證件信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出定長(zhǎng)Hash值來(lái)構(gòu)建這個(gè)HashTree，如圖7所示。

HashTree采用類(lèi)似于SegmentTree的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，考慮靜態(tài)SegmentTree的建立，可以在nlog(n)的時(shí)間內(nèi)建立整棵SegmentTree，但是靜態(tài)算法只能對(duì)定長(zhǎng)的數(shù)組建立，考慮到內(nèi)存的限制和日后使用的動(dòng)態(tài)性，不可能在每次Modify后重構(gòu)整棵HashTree，所以此處考慮利用二進(jìn)制分組的方法來(lái)重建整棵HashTree，即重構(gòu)HashTree的時(shí)間復(fù)雜度為nlog2(n)，每當(dāng)大小超過(guò)2n之后就重構(gòu)整棵HashTree。

圖7 證件信息轉(zhuǎn)換為哈希值

②個(gè)人電子證件系統(tǒng)哈希樹(shù)的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)使用函數(shù)Construct(int,int,TreeNode*)遞歸的構(gòu)造區(qū)間范圍在[l，r]的哈希樹(shù)，并將根指針存儲(chǔ)在帶入的參數(shù)中。之后考慮HashTree建立起來(lái)后，對(duì)于某一個(gè)點(diǎn)的Modify操作：每次直接在HashTree上二分即可找到對(duì)應(yīng)的LeafNode，并將LeafNode上的HashValue更新為一個(gè)新的值，同時(shí)在回溯的時(shí)候?qū)τ贖ashTree上的每一個(gè)可能被改變的結(jié)點(diǎn)，根據(jù)其左右兒子的HashValue來(lái)重新計(jì)算新的HashValue。系統(tǒng)用Delete(TreeNode*root)函數(shù)來(lái)遞歸的刪除以root為根的哈希樹(shù)，該函數(shù)返回值類(lèi)型為void。GetHashValue(void)函數(shù)用來(lái)返回某個(gè)哈希樹(shù)節(jié)點(diǎn)上的SM3密文，返回值類(lèi)型為string。

（5）個(gè)人電子證件系統(tǒng)中國(guó)密SM3摘要算法的研究

在把證件信息轉(zhuǎn)換為Hash值時(shí)，系統(tǒng)采用的是國(guó)密SM3算法。SM3密碼雜湊算法采用Merkle-Dam?gard結(jié)構(gòu)，消息分組512比特，輸出雜湊值256比特。SM3算法的壓縮函數(shù)與SHA256的壓縮函數(shù)具有相似的結(jié)構(gòu)，但SM3算法壓縮函數(shù)的結(jié)構(gòu)和消息擴(kuò)展過(guò)程的設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，例如壓縮函數(shù)的每一輪都使用2個(gè)消息字，消息拓展過(guò)程的每一輪都使用5個(gè)消息字等。

5 核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)

下面重點(diǎn)介紹基于區(qū)塊鏈的證件信息存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)部分。

5.1 基于區(qū)塊鏈的證件信息存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)

首先為了更好地管理用戶信息，系統(tǒng)利用C++的面對(duì)對(duì)象的思想，創(chuàng)建了一個(gè)Peron類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在類(lèi)中定義了許多與用戶信息相關(guān)的數(shù)據(jù)成員，而相關(guān)的數(shù)據(jù)成員的定義如下所示：

string Name;//名字

string PhoneNumber;//電話號(hào)碼

string QuestionAnswer[__PersonQuestionNumber];//密保問(wèn)題

string BornInformation;//出生信息

string Email;//郵箱信息

string LiveAdress;//居住地址

vectorPhotoInfo;//面部信息，用vector+string來(lái)存儲(chǔ)，方便拓展

int ID;//每個(gè)人的id

除此之外系統(tǒng)定義了Set和Get方法來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)成員的賦值與獲取。之后便是區(qū)塊鏈技術(shù)的關(guān)鍵類(lèi)Block類(lèi)，這個(gè)類(lèi)能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)塊的構(gòu)造和相關(guān)信息的處理。對(duì)于Block類(lèi)，本文介紹幾個(gè)關(guān)鍵的成員函數(shù)。Block()是類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，用來(lái)生成新區(qū)塊的同時(shí)對(duì)這個(gè)區(qū)塊進(jìn)行初始化，具體代碼如下：

Block(){

srand(time(0));

LimitSize=rand()%9+8;

mxsize=4;

RandomNumber=rand();//Create Random number tree=NULL;

tree->Construct(0,(1<

}

從這個(gè)構(gòu)造函數(shù)中可以發(fā)現(xiàn)，在初始化LimitSize和RandomNumber這兩個(gè)數(shù)據(jù)成員時(shí)用的是rand()函數(shù)，可見(jiàn)隨機(jī)性強(qiáng)，安全性也有所提高。Block中定義了InsertInfo(Person Add)是關(guān)鍵成員函數(shù)，用于將被認(rèn)證后的用戶的證件信息插入?yún)^(qū)塊之中，具體代碼如下所示：

void Block::InsertInfo(Person Add){

if(List.size()+1>(1<

tree->Delete(tree);

tree=NULL;

++mxsize;

tree->Construct(0,(1<

int cur=0;

for(auto it:List)Modify(cur++,it.GetUnionInfo

());}

List.push_back(Add);

Map[Add.GetName()].emplace_back(Add);

Modify(List.size()-1,Add.GetUnionInfo());

}

系統(tǒng)的Block中用了STL中的順序性容器list來(lái)進(jìn)行二次包裝構(gòu)成區(qū)塊鏈，這一點(diǎn)可以從代碼中直接看出來(lái)，同時(shí)從代碼中可以發(fā)現(xiàn)List.push_back(Add)，從這語(yǔ)句中可以了解到系統(tǒng)的證書(shū)信息是插入到區(qū)塊的尾部。

SearchInfo(Preson Ax)函數(shù)是用來(lái)查詢用戶信息是否已經(jīng)存在，存在返回True，不存在返回False。具體代碼如下所示：

bool Block::SearchInfo(Person Ax){

for(auto it:List)

if(it==Ax)

return true;

return false;

}

Block類(lèi)中還有一個(gè)關(guān)鍵函數(shù)就是GetInfo(string Name)函數(shù)，該方法主要作用是從區(qū)塊的索引表中查詢某個(gè)人的所有相關(guān)信息，并存儲(chǔ)在vector中返回，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：

vectorBlock::GetInfo(string Name){

return Map[Name];

}

事實(shí)上在實(shí)現(xiàn)Block類(lèi)之前系統(tǒng)還需要先用于實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)證件信息的哈希樹(shù)類(lèi)TreeNode類(lèi)。而TreeNo?de類(lèi)的關(guān)鍵方法Construct(int l,int r,Block::TreeNode*ptr)用于遞歸的構(gòu)造區(qū)間范圍在[1,r]的哈希樹(shù)，并將根指針存儲(chǔ)在帶入的參數(shù)中，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下所示：void Block::TreeNode::Construct(int l,int r,Block::TreeNode*ptr){

if(ptr==NULL){

ptr=new TreeNode(l,r);sm3_starts(&ptr->ctx);}

if(l

int mid=l+r>>1;ptr->lft=new TreeNode(l,mid);

ptr->rht=new TreeNode(mid+1,r);

Construct(l,mid,ptr->lft);Construct(mid+1,r,ptr->rht);}

}

5.2 SM 3算法實(shí)現(xiàn)

最后，在這一部分將會(huì)簡(jiǎn)單介紹SM3算法，SM3雜湊算法能夠安全的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行摘要處理，適用于商用密碼應(yīng)用中的數(shù)字簽名和驗(yàn)證、消息認(rèn)證碼的生成與驗(yàn)證以及隨機(jī)數(shù)的生成，可滿足多種密碼應(yīng)用的安全需求。而系統(tǒng)中國(guó)密SM3算法是為了將證件信息轉(zhuǎn)換為哈希樹(shù)中的哈希值。國(guó)密SM3算法采用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵函數(shù)下表1所示。

6 結(jié)語(yǔ)

最后經(jīng)實(shí)驗(yàn)仿真和實(shí)際測(cè)試，本系統(tǒng)能成功實(shí)現(xiàn)賬號(hào)的注冊(cè)、登錄，上傳、刪除個(gè)人證件等主要功能，并且服務(wù)器能及時(shí)進(jìn)行區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)恢復(fù)。人臉識(shí)別的登錄機(jī)制讓用戶信息更加安全。能夠部署到手機(jī)上的客戶端使得系統(tǒng)的使用更為便捷。該綜合設(shè)計(jì)課題能夠充分培養(yǎng)學(xué)生使用區(qū)塊鏈技術(shù)、加密技術(shù)等多方面的技術(shù)創(chuàng)新性的綜合設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的能力。

表1 國(guó)密SM3算法關(guān)鍵函數(shù)