基于IC卡的比特币支付系统的研究与设计

摘要

随着比特币的迅猛发展，比特币的应用领域也变得多样化。由于目前现存的几款比特币硬件钱包有着成本高、易用性差，携带不方便的缺点，所以用户普遍选择软件钱包作为支付工具。但是软件钱包过度依赖手机或者电脑的系统安全，而且这种热钱包的存储方式时刻受到黑客和病毒的威胁。近年已经多次发生黑客盗币事件。为了让比特币的使用更加便捷并提高比特币支付的安全性，借助使用广泛、安全性高、扩展性好、应用性强的 IC卡作为支付工具。研究并设计了基于 IC卡的比特币支付系统。本文的主要工作和成果如下：
　　1.根据比特币支付条件研究并设计具有信息安全保护的比特币IC卡。根据国家设定的IC卡规范设计比特币IC卡文档结构，用来存储IC卡认证信息，比特币支付参数等信息。依据比特币的支付条件采用IC卡序列号、卡片内计数器、交易时间等作为密钥分散算法参数，实现由主密钥层、子密钥层、会晤密钥层组成的3层密钥管理结构。通过设定的验证机制，确保了IC卡和终端的安全。
　　2.研究和实现了基于IC卡的比特币支付系统。包括IC卡支付模块、节点切换模块、交易签名模块、导入导出模块等。在地址解析模块中设计了5层规范确认性 IC卡地址机制，从而弥补IC容量有限，不易备份的缺点，并增强IC卡交易的匿名性。为了解决交易签名安全性过度依赖系统随机数的弱点，在交易签名模块中设计了确定性数字签名算法签署交易的方案。最后在重构的比特币核心上完成了整套系统的研发。
　　本文深入研究了比特币实现原理和相关技术，并基于IC卡研发了一套比特币支付系统。目前系统已经能稳定的运行，通过IC卡支付的方式显著提高了比特币支付的便捷性和安全性，并取得良好的效果。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 相关研究的发展现状

1.3 论文的主要工作

1.4 论文内容的安排

第2章 电子货币研究进展及技术原理

2.1 电子货币的探索

2.2 比特币技术基础

第3章 比特币IC卡的研究与设计

3.1 IC卡类型分类

3.2 文档结构设计

3.3 文档内部加密设计

3.4 卡片密钥管理

3.5 密钥分散算法

3.6 安全使用

第4章 比特币支付系统的研究与设计

4.1 总体设计

4.2 交易选择

4.3 分层确定性地址机制

4.4 5层路径定义规范

4.5 随机数危机及其改进

4.6 多重签名及分层确定多重签名

4.7 系统实现

4.8 本章小结

第5章 实验与测试

5.1 S50测试卡介绍

5.2 分层确定性地址分散算法

5.3 确定性椭圆曲线数字签名算法

5.4 多重签名地址融合及脚本

5.5 基于IC卡的比特币支付

5.6 本章小结

第6章 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果