一种构建电子证据的方法和系统

本发明涉及互联网上的电子证据构造方法及系统，特别涉及一种基于区块链和时间戳的构建电子证据的方法和系统。

电子数据中有一类是证明“电子数据的客观存在性”，作为一种“客观存在”，这类电子证据需要有效地证明“谁”、“什么时间”与“什么内容”的存在性。随着人们使用互联网和信息消费的迅猛发展，电子证据越来越多地被在庭审中或在民间作为被认可证据使用。当需要为某个电子数据做存在性证明时，例如证明某个音乐电子版的原创版权归属，某个专著电子版的原创版权归属等，人们要选择可信的方式证明谁、在什么时间、做了什么内容或发生了什么行为。

现有技术中构建电子证据的方法和系统是由国家相关认证机构认证的单中心建造系统，没有实现相关方的知情权与监管权，对于、即时通讯软件的聊天记录等常作为电子证据，由系统经营方、即时通讯服务经营方或司法鉴定机构等证明其存在的可行性，非伪造、无篡改等。因此，现有技术存在以下主要问题：

因为和聊天记录本身也是电子数据，其载体同样是是“电子化”介质（电子芯片、磁介质、光介质等等）的本质，使其在创建、存储、传输等环节的安全问题都给其“客观性”提出了挑战。

现存方案的“单中心”在线服务方式容易导致：如果单一中心的网络发生故障，则申请无法被服务；单一中心网络的容量有限，许多申请无法被快速确认。

“单中心”方案难以防范其（或其工作人员）“作恶”的风险，例如，当处于核心地位的时间戳服务机构或即时通讯服务机构因其利益需要任意篡改、伪造、删除时间戳时或聊天记录，其他处于从属地位的机构个人是无法发现的，更不能提出有力证据。

这种系统是不透明的，政府的监管职责在其中也难以发挥应有的作用。即使有规定要求对“可信时间戳”要异地备份，但是因为其源自唯一的机构，其可信度也难免受到质疑。同样因为其是不透明的，机构的CA(认证授权机构)证书可能过期或者被吊销，而用户和监管机构很难发现。与即时通讯存在同样的情况。

对每个电子数据都做可信时间戳处理是一种高成本和低效的方式。

鉴于现有技术中的不足，提出了本发明，以便提供一种克服上述问题或至少部分地解决上述问题的一种电子证据构建方法及系统。

本发明提供一种电子证据的构建方法，具体包括如下步骤：

对申请人的电子数据生成唯一的、定长的数字摘要，并构造电子证据区块链系统的默克尔树；

构造带有时间戳的电子证据区块链系统；

电子证据区块链系统为区块设立索引号，并将该索引号、生成的数字摘要和时间戳一起返回给申请人。

进一步的，所述构造电子证据区块链系统的默克尔树的具体方法包括：

申请人向区块链系统的接收端提交电子数据和非对称加密算法的密钥对中的公钥；

接收端将电子数据发送给数字摘要生成器，数字摘要生成器对电子数据生成唯一的、定长的数字摘要，并将定长的数字摘要发送给区块链构造器；

区块链构造器构造一个包括数字摘要和公钥的记录，并将记录传递给通信器；

通信器将记录扩散到网络中参与区块链电子证据建设与维护的各方，并接收其他各方发来的记录，之后通信器在指定的间隔时段内将获得的记录集合一起发送给区块链构造器；

区块链构造器对收到的记录集合进行筛选，在每个叶子节点上保存筛选后的一条记录，然后按默克尔树规则构造默克尔树。

进一步的，所述构造带有时间戳的电子证据区块链系统具体包括：

区块链构造器从时间戳生成器申请得到一个时间戳后构造当前间隔时段的区块，当前间隔时段的区块的内容至少包含默克尔树、时间戳和前一个间隔时段生成的区块的数字摘要，并将该区块的内容传递给共识器；

共识器借助通信器与其它各方达成共识后，将新达成共识的区块传递给区块链构造器，区块链构造器按照区块链的逻辑结构把新的区块保存到存储装置中。

进一步的，所述构造带有时间戳的电子证据区块链系统具体包括：

区块链构造器从时间戳生成器申请得到一个时间戳后构造当前间隔时段的区块，当前间隔时段的区块的内容至少包含默克尔树、时间戳和前一个间隔时段生成的区块的数字摘要，并将该区块内容传递给共识器；

共识器将收到的区块内容传递给数字摘要生成器，得到当前间隔时段的区块的数字摘要，并把该数字摘要追加到当前区块中；

共识器借助通信器与其它各方达成共识后，将新达成共识的区块传递给区块链构造器，区块链构造器按照区块链的逻辑结构把新的区块保存到存储装置中。

进一步的，所述方法还包括：电子证据区块链系统按指定的时间间隔或区块数间隔，将最新区块的内容选择性的公示到公众媒体上。

进一步的，所述方法还包括：对电子数据进行验证的步骤，具体为：

验证申请人根据系统指定要求提供身份核查资料；

系统根据收到的身份核查资料检索本块记录；

系统对电子数据的时间戳进行验证；

系统对电子证据的首次登记人进行身份验证；

系统将上述验证通过的结果加上本系统的数字签名一起返回给验证申请人。

进一步的，所述身份核查资料包括构造指定电子证据对应的公钥、构造电子证据后得到的索引号、时间戳、数字摘要，如果验证申请人未申请原始电子数据托管服务，还应该包括原始电子数据的完整内容。

根据本发明的另一方面，提供一种电子证据的构建系统，包括：

接收端，用于接收申请人提交的电子数据和公钥，并将该电子数据发送给数字摘要生成器；

数字摘要生成器，用于对收到的不定长的电子数据，输出定长的数字摘要；

时间戳生成器，用于按照规定格式交互生成时间；

通讯器：用于按照规定格式与参与区块链建设、维护的各方通讯，相互传递信息；

共识器：用于对即将写入区块链的数字摘要集合达成一致，以使参与各方各自独立写入区块链的内容是完全相同的；

区块链构造器：用于按照区块链的逻辑结构构造区块链并写入存储装置，并按照指定的规则检索存储装置中的区块链信息；

进一步的，所述一种电子证据的构建系统还包括公示器，用于按照指定的时间或区块数间隔，把电子证据区块链中的信息公示到公众媒体，以及供公众媒体与区块链进行交互。

本发明提出的一种电子证据构建方法及系统，可使参与各方共同建造、共同维护、共同监督，从而满足各方的知情权、监督权，达到降低电子证据的鉴定成本，提高鉴定效率，增强电子证据的客观性与可信度。

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种电子证据的构建方法的流程示意图。

图2为本发明实施例的电子证据区块链的逻辑示意图。

图3为本发明实施例的一种电子证据的构建系统的结构示意图。

下面将参照附图更详细的描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明，而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能更透彻的理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明的电子证据构建方法及构建系统是基于区块链及时间戳技术实现的，

区块链中存储的每个“块（block）”的内容中，除了包括本块记录集(TXs)构成的默克尔树(Merkletree，即默克尔哈希树MerkelHashTree)外，还包含了前一个块内容的哈希值(Pre-H)，相当于是指向前一个逻辑块的逻辑指针，最后附加上了对内容的哈希值H（即本块的哈希值H）。本块的哈希值H也会像前一个块内容的哈希值Pre-H被保存在本块内容中一样，本块的哈希值H也会被保存在下一个新块内容中。这是一种前向背书的过程，即新块的产生进一步强化锁定了所有旧块的内容。这样通过密码学验证的方式构建了保证时序的、不可伪造、不可篡改、不可撤销的链条(Chain)。

区块链具有多中心、协同、透明的应用特点，以及时序保证、不可伪造、不可篡改、不可删除（或者代价极其昂贵）的技术特征，本发明在电子证据的构建过程中，使用区块链结合时间戳技术，可以在电子证据领域使参与的多方发挥共同建造、共同维护、共同监督的作用，降低电子证据的鉴定成本、提高鉴定效率，更好的发挥电子证据应有的作用。

如图1所示，根据本发明的一个方面，提供一种电子证据的构建方法，具体包括如下步骤：

步骤S10，对申请人的电子数据生成唯一的、定长的数字摘要，并构造电子证据区块链系统的默克尔树。具体方法包括：

步骤S101，申请人向区块链系统的接收端提交电子数据和非对称加密算法的密钥对中的公钥。

电子证据的申请人可以采用非对称加密算法生成一对密钥，即公钥PUB-K和私钥PRI-K，这类非对称加密算法有很多种，比如椭圆曲线数字签名算法（ECDSA），密钥其中的私钥就是申请人的身份标识，可以用于后续验证申请人的权属，因为非对称密钥体系的特性，本发明认为持某个公钥PUB-K对应的私钥PRI-K的人，表示其就是PUB-K对应证据的首次登记人。申请人向区块链系统的接收端提交电子数据Data和公钥PUB-K。

步骤S102，接收端将电子数据发送给数字摘要生成器，数字摘要生成器对电子数据生成唯一的、定长的数字摘要，并将定长的数字摘要发送给区块链构造器。

电子证据区块链系统的接收端收到申请人提交的电子数据和公钥后，将该电子数据发送给数字摘要生成器，数字摘要生成器将收到的完整的、不定长的电子数据Data转换为定长的数字摘要Hr。

作为另一种方式，出于保护隐私的需要，数字摘要生成器可以安装在申请人的个人计算机或移动客户端上，申请人自己利用数字摘要生成器将电子数据生成数字摘要Hr，在生成数字摘要Hr后，只把数字摘要Hr通过网络传送给区块链构造器。这样，原始电子数据本身可以仅由申请人自己保管，这样更能保护隐私。当然，为了保存的可靠性，申请人也可以同时委托本发明的电子证据区块链系统保存。

进一步的，作为可选项，申请人可以把自己的数字签名也上传给系统，构造数字签名的方法是把数字摘要Hr与私钥PRI-K作为输入，采用ECDSA计算得出数字签名。

步骤S103，区块链构造器构造一个包括数字摘要和公钥的记录，并将记录传递给通信器。

区块链构造器构造一个记录R，其内容包括数字摘要Hr和公钥PUB-K，将数字摘要Hr和公钥PUB-K绑定，即标记数字摘要Hr由公钥PUB-K所有，唯一的数字摘要Hr对应唯一的公钥PUB-K。

步骤S104，通信器将记录扩散到网络中参与区块链电子证据建设与维护的各方，并接收其他各方发来的记录，之后通信器在指定的间隔时段内将获得的记录集合一起发送给区块链构造器。

通信器将记录R扩散到网络中参与区块链电子证据建设与维护的各方，并接收其他各方发来的记录R。区块链构造各方是平等，当前区块发出记录R的时候其他各方也在发出他们各自的记录R，这样一个时间间隔时段就搜集到了一个记录集合Rs。之后通信器在指定的间隔时段内将记录集合Rs一起发送给区块链构造器。时间间隔依据业务需要而设定，比如1分钟，或30秒等。

步骤S105，区块链构造器对收到的记录集合进行筛选，在每个叶子节点上保存筛选后的一条记录，然后按默克尔树规则构造默克尔树。

区块链构造器对记录集合Rs依据业务需要进行筛选来辨别其中内容的有效性，比如数字摘要Hr是否已经存在了，并构造这些记录集合Rs构成的默克尔树MT。

步骤S20，构造带有时间戳的电子证据区块链系统。具体方法包括：

步骤S201，区块链构造器从时间戳生成器申请得到一个时间戳后构造当前间隔时段的区块，当间隔时段的前区块的主要内容至少包含默克尔树、时间戳和前一个间隔时段生成的区块的数字摘要，并将该区块内容传递给共识器。

区块链构造器从时间戳生成器申请得到一个时间戳TS，构造当前间隔时段的区块，假设当前正在做的区块的编号为T，并设当前区块T的主要内容为C，那么主要内容C中至少包含默克尔树MT、时间戳TS和前一个间隔时段的区块（编号：T-1）的数字摘要H（T-1），并将当前区块主要内容C传递给共识器。

在本发明中，“当前间隔时段的区块”就是“当前区块”，但只是在某个参与方构造的。“新区块”是各个参与方达成共识后，选定的其中一个参与方的“当前区块”作为“新区块”

步骤S202，本步骤作为一种可选步骤，共识器将收到的区块内容传递给数字摘要生成器，得到当前区块的数字摘要，把数字摘要追加到当前区块中。

共识器将区块内容C传递给数字摘要生成器，得到当前区块的数字摘要H(T)，把数字摘要H(T)追加到区块内容C中。

步骤S203，共识器借助通信器与其它各方达成共识后，将新达成共识的区块传递给区块链构造器，区块链构造器按照区块链的逻辑结构把新的区块保存到存储装置中。

区块链的逻辑结构示意图如图2所示，梯形是默克尔树的非叶子节点（中间节点），其中保存着其下级节点（可以是1个、2个和多个）内容组合后的数字摘要值。如图所示，默克尔树的叶子节点（最下级节点）保存了实际的记录R，R中至少有R的数字摘要Hr和申请人的公钥PUB-K。

其中，达成共识的方法有多种，比如不同认证机构间的共识达成可以使用成熟的PoW(ProofofWork，工作量证明)、PoS(ProofofStake，权益证明)、RPCA(RippleConsensusAlgorithm，一致性算法)等方式。存储装置可以是硬盘和磁盘等，出于证据完整性的需要，申请人可以选择原始电子数据Data由系统托管服务。

步骤S30，电子证据区块链系统为新的区块和记录设立索引号，并将该索引号、生成的数字摘要和时间戳一起返回给申请人。

区块链构造器为新的区块B和记录R设立索引号Bi，索引号Bi中包括区块编号T，并将该索引号Bi、申请者电子数据的数字摘要Hr以及时间戳TS返回给申请人。

作为上一实施例的进一步改进，一种电子证据的构建方法，其步骤还包括：电子证据区块链系统按指定的时间间隔或区块数间隔，将该时间点最新区块的内容选择性的公示到公众媒体上。比如，公示器按照指定的时间间隔，把最新达成共识的区块的内容中至少索引号Bi、时间戳TS和数字摘要H(T)等公示到公众媒体，公众媒体包括报纸、网站、微博、可信时间戳服务机构(例如中国的TSA)等。

通过上述实施例可以看到，完整的电子证据在区块链中得到了完整的存储，区块链系统保存了来源或谁的PUK-K（即申请人自己的公钥PUK-K代表着电子证据的源头）、电子数据的唯一性的数字摘要Hr和本电子证据构造时间TS。

作为上一实施例的进一步改进，一种电子证据的构建方法，其步骤还包括：对电子数据进行验证的步骤S40，基本由系统的区块链构造器完成，具体的：

步骤S401，验证申请人根据系统指定要求提供身份核查资料。

验证申请人根据系统指定要求提供身份核查资料。比如，验证申请人应向系统提供其构造指定电子证据对应的公钥PUB-K、构造电子证据后得到的索引号Bi、时间戳TS和数字摘要Hb（即前面步骤中提到Hr，但是这个地方是申请人自己提供的，因此不一定与原始数字摘要Hr相同，为了区分此处采用Hb标识）；如果验证申请人未申请原始电子数据托管服务，系统还可以要求验证申请人提交原始电子数据Data的完整内容Dt。

步骤S402，系统根据收到的身份核查资料检索本块记录。

系统的区块链构造器依据验证申请人提供的身份核查资料检索特定的本块记录TX，如果检索不到则验证未通过。

如果登记人当初申请了原始电子数据托管服务，系统除了检索记录R外，还要检索出原始电子数据的完整内容Dt并对其内容的完整性进行验证：系统将电子数据完整内容Dt输入到数字摘要生成器，得到输出的数字摘要Ht；将数字摘要Ht与原数字摘要Hr对比，如果一致则表示完整内容Dt是电子证据的原始完整的电子数据，否则验证未通过。

步骤S403，系统对电子数据的时间戳进行验证。

系统根据申请人身份核查资料索引号Bi和时间戳TS对应的区块，对比检索到的时间戳是否与验证申请人的时间戳TS一致，如果不一致退出系统，验证未通过。

如果索引号Bi是公示到公众媒体的块号，那么系统准备把公示信息（公众媒体的详细信息）返回给申请人；如果索引号Bi不是被公示到公众媒体的块号，那么分别检索Bi之前和之后最近的被公示的块，准备把检索到的两个区块的公示信息（公众媒体的详细信息）准备返回给申请人。

步骤S404，系统对电子证据的首次登记人进行身份验证。

系统验证电子证据的首次登记人（即PRI-K的持有人）身份验证的步骤如下：系统生成一个随机数rams，系统把rams，返回给申请人；要求使用首次登记人对应的PRI-K对rams进行数字签名得到sig，并把sig再次提交给系统；系统用PUB-K验证rams和sig（按数字签名规则），如果验证通过表示申请人是该记录R的所有人，否则验证未通过。

步骤S405，系统将上述验证结果加上本系统的数字签名一起返回给验证申请人。

作为上述验证方法的进一步改进，验证申请人可以在参与构建电子证据区块链系统的参与机构中指定不同参与机构的系统，重复上述步骤，以对比验证结果，在正常的情况下，验证结果应该是相同的。

通过上述实施例可以看出，本发明的技术方案以区块链和时间戳技术手段为基础，构建多方参与的“多中心系统架构”，将电子证据信息写到区块链中，且适时向公众公布。参与各方共同建造、共同维护、共同监督，从而满足各方的知情权、监督权，达到降低电子证据的鉴定成本，提高鉴定效率，增强电子证据的客观性与可信度。拥有下述优点：

（1）参与各方都可以在各自的存储空间保存完整或部分的区块链，相互之间相当于起到了冗余备份作用。存储在区块链中的信息对参与各方是透明共享的，大家共同监督。

（2）在对信息写入到各自存储空间的区块链之前，各方通过技术渠道达成一致，保证写入信息是一致的，且不可伪造、不可篡改、不可抵赖、不可删除。

（3）参与各方“共同维护”了电子证据链条的客观性，一旦有人作恶（伪造、篡改、抵赖或删除），也很快很容易被发现；增强了其中的电子证据的可信度，并且能够有效降低证据鉴定成本，提高证据鉴定效率。

（4）以间隔的方式对一个电子数据“集合”做可信时间戳处理，提高效率，降低成本，并能保证时刻与时序。

如图3所示，根据本发明的另一方面，提供一种电子证据的构建系统，其原理与电子证据的构建方法相同，在此不再赘述。构建系统包括如下部件：

接收端31，用于接收申请人提交的电子数据和公钥，并将该电子数据发送给数字摘要生成器32。

数字摘要生成器32，用于对收到的不定长的电子数据，输出定长的数字摘要。数字摘要生成器32的内部可以采用多种哈希算法，按指定的哈希算法输出数字摘要，例如SHA256算法、RIPEMD160算法等。

时间戳生成器33，用于按照规定格式交互生成时间。生成的时间可以是绝对时间，例如X年X月X日X时X分X秒；也可以是相对时间，即距离某一参照时间的秒数或滴答数，比如从1970年1月1日零时至今的秒数或滴答数。

通讯器34：用于按照规定格式与参与区块链建设、维护的各方通讯，相互传递信息。

共识器35：用于对即将写入区块链的数字摘要集合达成一致，以使参与各方各自独立写入区块链的内容是完全相同的。

区块链构造器36：用于按照区块链的逻辑结构构造区块链并写入存储装置，并按照指定的规则检索存储装置中的区块链信息。存储装置可以是硬盘或磁盘等。

作为上述实施例的进一步改进，一种构建电子证据的系统，还可以包括公示器37，公示器37用于按照指定的时间间隔或区块数间隔，把电子证据区块链中的信息公示到公众媒体，以及供公众媒体与区块链进行交互，比如查询特定区块信息、验证发布者身份信息等，这样公众媒体可以验证区块发布者及区块的真伪。公众媒体可以是报纸、网站、微博、可信任的服务机构(例如中国的TSA)等。当然，公示器17也允许按照指定规则检索已公示的信息。

根据本发明一种构建电子证据的系统，一个完整的电子证据由电子数据及证据标识组成，证据标识又由证据的来源方或电子数据的拥有人、唯一性的数字摘要及该电子证据构造时间组成，其中，唯一性的数字摘要是由本发明的数字摘要生成器生成的，该电子证据构造时间是由本发明的时间戳生成器生成的。区块链构建的每个参与方按照本发明的上述实施例独立部署以上完整的、相同的系统，最终将构建完整的相同的电子证据区块链。

参与电子证据区块链构建的机构可以授权的电子证据鉴定机构、国家守时授时机构（或被授权经营时间戳服务的企业）、政府监管机构、公检法机构、法律行业协会（联盟）等；甚至在某些非法律强制的领域可以有民间的企业和普通民众参与构建（即电子证据区块链可以有多条，有官办的也有民办的）。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

需要说明的是：

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定的编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明内容。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中各模块进行自适应性的改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。除非另有明确陈述，本说明书中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。