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专利号: 2020108912754
申请人: 河南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于区块链分布式外包的双重策略访问控制方法,其特征在于:包括加密存储步骤和解密读取步骤;

所述的加密存储步骤包括:

A:授权系统随机生成系统参数,并根据授权节点保管的属性生成公钥PK、主密钥MSK、主属性密钥USK和次属性密钥VSK;

B:由区块链节点和用户共同进行明文的加密;其中,区块链节点代理加密时,以公钥PK、主属性密钥USK、次属性密钥VSK、主访问结构(F,ρ)、次属性集ω和用户身份标识UID1作为输入,输出中间密文CT′;当用户加密时,用户结合公钥PK和明文M,对区块链节点发送的中间密文CT′进行整合,得到密文CT;

所述的解密读取步骤包括以下步骤:

C:授权系统根据用户的主属性集θ、主密钥MSK、主属性密钥USK、次属性密钥VSK、次访问结构(N,π)和用户身份标识UID2,计算得出安全密钥SSK和外包密钥ASK;

D:由区块链节点和用户共同进行密文的解密。

2.根据权利要求1所述的基于区块链分布式外包的双重策略访问控制方法,其特征在于,所述的步骤A包括以下具体步骤:

A1:授权系统选择一个生成元为g的q阶双线性群 以及双线性映射e:其中, 和 是素数阶双线性群,g为生成元,q为双线性群 的阶数,e:表示 和 满足映射关系e;

A2:授权系统选择哈希函数 将用户标识UID映射到双线性群 哈希函数表示将任意二进制字符映射到双线性群

A3:所有参与授权的授权节点执行DKG协议,生成公共参数a,b,每个参与公共参数生成的授权节点保留秘密值相应的份额;

A4:设网络中存在的授权节点数为n,授权节点ACi管理着主属性集 和次属性集 i表示节点的编号且i=1,2,…,n,授权节点ACi根据自身管理的主属性集 随机选择参数αj,βj, 其中参数αj,βj, 均属于 j表示主属性,且 授权节点ACi根据自身管理的次属性集 随机选择参数δd,εd,φd,其中参数δd,εd,φd均属于 d表示次属性,且A5:授权系统对于节点i=1,2,…,n生成公钥 主密钥 主属性密钥 和次属性密钥

其中,g为生成元,i为节点序号,j为主属性,d为次属性,αj,βj, 表示主属性j对应的随机参数,δd,εd,φd表示次属性d对应的随机参数;

A6:授权系统生成公钥PK=(ga,gb,{PKi}i=1,2,…,n)、主密钥MSK=(a,b,{MSKi}i=1,2,…,n)、主属性密钥USK=({USKi}i=1,2,…,n)和次属性密钥VSK=({VSKi}i=1,2,…,n)。

3.根据权利要求2所述的基于区块链分布式外包的双重策略访问控制方法,其特征在于,所述的步骤B包括以下具体步骤:

B1:代理加密系统获取步骤A中得到的公钥PK、主属性密钥USK和次属性密钥VSK,同时获取主访问结构(F,ρ)、次属性集ω和用户身份标识UID1,其中F为一个l1×k1的矩阵,l1表示矩阵F的行数,k1表示矩阵F的列数,ρ将F中的行映射到访问策略的某个属性;

B2:代理加密系统随机生成k1个向量参数 向量参数 均属于B3:代理加密系统生成向量 和

B4:代理加密系统令 为矩阵F第 行,然后通过向量计算得到计算参数 和最后对于每个 随机选择随机数

其中,T表示转置, 表示矩阵F的第 行,表示矩阵F的行号且 表示矩阵F的第 行对应的随机数且

B5:代理加密系统对构成中间密文的密文参数进行计算,包括:和

其中,参数 C′、C″、 和 表示中间密文的组成参数, 和 表示矩阵F的第 行对应的中间密文的组成参数,表示矩阵F的行号,s为秘密参数, 表示将F中的第 行映射到访问策略的属性且表示主属性 对应的随机参数, 表示主属性 对应的随机参数,表示主属性 对应的随机参数,t表示密文的次属性集且t∈ω,δt表示次属性t对应的随机参数,εt表示次属性t对应的随机参数,φt表示次属性t对应的随机参数,H(UID1)表示哈希函数H()将用户标识UID1映射到双线性群B6:代理加密系统得出中间密文CT′;

区块

链节点将中间密文CT′发送给文件所有者,即用户;

B7:用户加密系统随机选择加密参数 用于加密明文M;

B8:用户加密系统对明文进行加密,计算密文参数 和B9:用户加密系统对中间密文CT′进行整合得到密文CT:

4.根据权利要求3所述的基于区块链分布式外包的双重策略访问控制方法,其特征在于,所述的步骤C包括以下具体步骤:

C1:授权系统获取步骤A中得到的主密钥MSK、主属性密钥USK和次属性密钥VSK,同时获取次访问结构(N,π)、主属性集θ和用户身份标识UID2,其中N为一个l2×k2的矩阵,l2表示矩阵N的行数,k2表示矩阵N的列数,π将N中的行映射到访问策略的次属性中;

C2:授权系统随机生成k2个向量参数 向量参数 均属于C3:授权系统生成向量 和

C4:授权系统令Nx′为矩阵N第x′行,然后通过向量计算得到计算参数σx′和τx′,和 最后对于每个Nx′随机选择随机数其中,x′表示矩阵N的行号且x′=1,2,…,l2,Nx′表示矩阵N的第x′行,T表示转置,ux′表示矩阵N的第x′行对应的随机数且C5:授权 系统对构成安全密钥和外包密钥的密钥参数计算,包括:和

其中,参数 K1,x′、K2,x′、K3,x′、K4,x′、K5,x′和K6,x′表示外包密钥ASK的组成参数,K1,x′、K2,x′、K3,x′、K4,x′、K5,x′和K6,x′表示矩阵N的第x′行对应的外包密钥ASK的组成参数,K′和K″表示安全密钥SSK的组成参数,x′表示矩阵N的行号,π(x′)表示将N中的第x′行映射到访问策略的属性且 δπ(x′)表示次属性π(x′)对应的随机参数,επ(x′)表示次属性π(x′)对应的随机参数,φπ(x′)表示次属性π(x′)对应的随机参数,t′表示密文的主属性集且t′∈θ,αt′表示主属性t′对应的随机参数,βt′表示主属性t′对应的随机参数, 表示主属性t′对应的随机参数,H(UID2)表示哈希函数H()将用户标识UID2映射到双线性群C6:授权系统生成外包密钥ASK:

C7:授权系统生成安全密钥SSK:SSK={K′,K″}。

5.根据权利要求4所述的基于区块链分布式外包的双重策略访问控制方法,其特征在于,所述的步骤D包括以下具体步骤:

D1:代理解密系统输入外包密钥ASK、密文CT;

D2:如果用户主属性集θ能够满足主访问结构(F,ρ),代理解密系统令解密参数然后对于 生成随机参数 通过计算

得出:

其中, 表示矩阵F的行号, 表示将矩阵F中的行映射到访问策略的属性且Φ表示矩阵F中对应属性满足主属性集的行号的集合且 表示矩阵F的第 行对应的随机参数且 和 均为矩阵F的第 行在密文中对应的参数, 表示通过对 和 计算得出保存的秘密参数s, 表示 和 计算得出的结果为0,代表未保存秘密参数;

D3:如果用户次属性集ω能够满足次访问结构(N,π),代理解密系统令解密参数然后对于 生成随机参数 通过计

算得出:

其中, 表示矩阵N的行号, 表示将矩阵N中的行映射到访问策略的属性且Ω表示矩阵N的行号的集合且 表示矩阵N的第 行对应的随机参数且 和 均为矩阵N的第 行在密文中对应的参数, 表示通过对 和 计算可以得出保存的参数 表示 和 计算得出的结果为0,代表未保存秘密参数;

D4:代理解密系统计算并得出中间密文C′:其中, 和 表示矩阵F的第 行在密文CT中对应的参数值,和 表示矩阵N的第 行在外包密钥ASK中对应的参数值,表示主属性 对应的密钥参数, 表示主属性 对应的密钥参数, 表示次属性 对应的密钥参数, 表示次属性 对应的密钥参数;

D5:用户解密系统输入密文CT、中间密文C′、安全密钥SSK;

D6:用户解密系统计算并得出明文M:

6.根据权利要求2所述的基于区块链分布式外包的双重策略访问控制方法,其特征在于,所述的步骤A1中, 和 满足映射关系e,e满足以下条件:(1)双线性,对于 均存在

(2)非退化性, 使 成立, 代表 群的单位元;

(3)可计算性,存在有效的算法对 计算其中, 和 是素数阶双线性群, 表示模为素数q的有限整数域,整数x属于 用于双线性计算中的指数,整数y属于 用于双线性计算中的指数,数 属于 用于双线性计算中的底数,数β属于 用于双线性计算中的底数, 为双线性计算公式。