基于LWE-CPABE的区块链数据共享方法、设备和存储介质技术

本发明专利技术公开了一种基于LWE

【技术实现步骤摘要】
基于LWE
‑
CPABE的区块链数据共享方法、设备和存储介质


[0001]本专利技术属于区块链
，特别是涉及一种基于LWE
‑
CPABE的区块链数 据共享方法、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]随着区块链技术的不断普及，使用区块链在弱信任或无信任网络中进行数据 共享变得非常流行，但由于区块链“不可篡改”和“公开透明”的特点，使得区 块链上的隐私数据保护成为了新的挑战；近年来，众多学者针对区块链上的隐私 保护和数据共享提出了新的解决方案，其中，基于属性的加密算法由于其一对多 加密和可以实现细粒度访问控制等优点，被广泛应用在区块链的各种方案中，如 数据溯源、云存储、医疗数据共享和物联网等。
[0003]属性基加密(attribute
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based encryption，简称ABE)来源于Sahai和Waters在 2005年提出的基于模糊身份(Fuzzy identity)加密，后演变为基于属性的加密，其 中，密钥策略属性基加密(Key policy attribute based encryption，简称KP
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ABE)中， 密文与属性关联，密钥与访问策略关联；密文策略属性基加密(Ciphertext policyattribute based encryption，简称CP
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ABE)中，密钥与属性关联，密文与访问策略 关联，允许数据拥有者自由制定访问控制策略，更适用于分布式存储和解密方不 确定的环境。r/>[0004]近些年关于ABE的研究主要集中于计算效率、访问策略及属性隐藏和身份 管理，2007年，Bethencourt等人详细描述了密文策略属性基加密(CP
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ABE)算法， 针对一个解密的对象群体，利用用户相关属性及用户对象间的相互信任关系作为 授权依据，设计访问控制结构，通过一个中心权威构建加解密原语，只有当属性 满足访问结构时，用户才能成功解密密文，从而实现了一对多加密以及细粒度的 访问控制；2011年Waters在标准模型下证明了CP
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ABE的安全性，并提出一个 采用线性秘密共享方案实现秘密共享的CP
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ABE，在效率上有了明显的提升； 2012年，Okamoto等人提出第一个无界内积属性基加密方案，解除了以往属性 基加密方案对谓词和属性大小的限制；2013年，Gorbunov提出了基于多项式逻 辑电路的属性基加密方案，其公开参数和密文大小随着电路深度线性增长，实现 了由基于布尔公式向基于电路的转变，可有效抵御合谋攻击；2014年，Waters 受Rouselakis等人提出的属性基加密方案启发，提出Online
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Offline属性基加密 方案，将所有配对操作进行离线处理，减少了在线阶段的计算开销。
[0005]但是，随着量子计算的不断发展，基于数论问题的困难性将会极大降低，以 数论为基础的传统公钥密码体系面临着被破解的风险，格密码采用格困难问题作 为格密码构造的安全性基础，拥有最困难情况假设下无法求解的安全性，可以很 好地抵抗量子攻击；目前，被证明安全的格困难问题主要有小整数解问题(Smallinteger Solution Problem，简称SIS)和容错学习问题(Learning with errors Problem， 简称LWE)，两种困难问题均从最坏情况理想格问题向一般变种问题归约，且计 算效率高、易存储，目前，基于格的加密方案相继被提出，但主要集中于基于身 份加密、数字签名和零知识证明等，2021年5月，
Datta等人基于LWE困难问 题，构造了一种基于密文策略的属性基加密算法，实现了可抵抗量子攻击的 CPABE方案，但该方案仅支持定向加解密，当数据使用者群体发生变化时，无 法进行策略更新。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于LWE
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CPABE的区块链数据共享方法、设备 和存储介质，在数据使用者群体发生变化时，能方便地对访问控制策略进行更新， 而无需对发布的数据进行重复加密，节省了更多的密钥空间成本和加密时间成 本，实现数据的正确性和完整性验证，实现数据的可追溯性，提高数据共享的安 全性和效率。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是，基于LWE
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CPABE的区块链数据共享方法，包 括以下步骤：
[0008]数据拥有者设置访问控制策略，基于访问控制策略生成主密钥和公钥，将公 钥发送至区块链，主密钥委托密钥中心保管，并将要发布的数据加密成密文，将 密文上传至第三方存储，第三方存储将密文的存储地址上传至区块链；
[0009]数据使用者从密钥中心获取主密钥，之后利用自身属性集合生成用户属性私 钥；
[0010]数据使用者从区块链获取密文存储地址，并在第三方存储搜索该地址获得密 文，利用用户属性私钥解密获得密文，完成数据共享；
[0011]当访问控制策略更新时，数据拥有者根据新访问控制策略生成策略密文，并 将其发送至第三方存储，撤销原始的密文，第三方存储根据策略密文对原始密文 的部分密文进行修改，生成新的密文。
[0012]进一步的，参与数据共享的各参与方通过交易进行数据共享，所述交易Tx的 格式如下：
[0013]其中From表示交易发起方，To表示交易接收方，TxType表示交易类型， 包括访问控制策略消息A和数据类消息D，OpType表示操作类型，包括发布 操作P、更新操作U和撤销操作R，Timestamp表示交易发布的时间戳，Data 表示交易包含的数据体，CheckText表示数据域的数字摘要，Sign表示交易发 起方的签名。
[0014]进一步的，各参与方通过智能合约进行交易生成和验证，具体过程如下：
[0015]交易发起方对输入的交易请求进行格式化得到各参数：TxType、OpType、 Timestamp和Data，计算交易包含的数据体的数字摘要CheckText和交易数字 摘要MD，其中CheckText＝H(Data)， MD＝H(From,To,TxType,OpType,Timestamp,Data,CheckT ext)；
[0016]使用交易发起方的区块链私钥BSK生成数字签名，Sign＝Sign
BSK
(MD)； 生成交易 Tx＝{From,To,TxType,OpType,Timestamp,Data,CheckText,Sign}；
[0017]交易验证方接收到交易后，验证交易发起方的数字签名，若数字签名验证通 过，则从交易中获取包含的数据体，计算其哈希值得到数据体的数字摘要；
[0018]验证数据体的数字摘要与交易中包含的CheckText是否一致，若一致则交易 验证成功，若不一致则交易验证失败。
[0019]进一步的，密文的加密过程如下：
[0020]数据拥有者选择安全系数λ、LSSS矩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于LWE
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CPABE的区块链数据共享方法，其特征在于，包括以下步骤：数据拥有者设置访问控制策略，基于访问控制策略生成主密钥和公钥，将公钥发送至区块链，主密钥委托密钥中心保管，并将要发布的数据加密成密文，将密文上传至第三方存储，第三方存储将密文的存储地址上传至区块链；数据使用者从密钥中心获取主密钥，之后利用自身属性集合生成用户属性私钥；数据使用者从区块链获取密文存储地址，并在第三方存储搜索该地址获得密文，利用用户属性私钥解密获得密文，完成数据共享；当访问控制策略更新时，数据拥有者根据新访问控制策略生成策略密文，并将其发送至第三方存储，撤销原始的密文，第三方存储根据策略密文对原始密文的部分密文进行修改，生成新的密文。2.根据权利要求1所述的基于LWE
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CPABE的区块链数据共享方法，其特征在于，参与数据共享的各参与方通过交易进行数据共享，所述交易Tx的格式如下：其中From表示交易发起方，To表示交易接收方，TxType表示交易类型，包括访问控制策略消息A和数据类消息D，OpType表示操作类型，包括发布操作P、更新操作U和撤销操作R，Timestamp表示交易发布的时间戳，Data表示交易包含的数据体，CheckText表示数据域的数字摘要，Sign表示交易发起方的签名。3.根据权利要求1或2所述的基于LWE
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CPABE的区块链数据共享方法，其特征在于，各参与方通过智能合约进行交易生成和验证，具体过程如下：交易发起方对输入的交易请求数据进行格式化得到各参数：TxType、OpType、Timestamp和Data，计算交易包含的数据体Data的数字摘要CheckText和交易数字摘要MD，其中CheckText＝H(Data)，MD＝H(From,To,TxType,OpType,Timestamp,Data,CheckText)；使用交易发起方的区块链私钥BSK生成数字签名，Sign＝Sign
BSK
(MD)；生成交易Tx＝{From,To,TxType,OpType,Timestamp,Data,CheckText,Sign}；交易验证方接收到交易后，验证交易发起方的数字签名，若数字签名验证通过，则从交易中获取包含的数据体，计算其哈希值得到数据体的数字摘要；验证数据体的数字摘要与交易中包含的CheckText是否一致，若一致则交易验证成功，若不一致则交易验证失败。4.根据权利要求1
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3任一项所述的基于LWE
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CPABE的区块链数据共享方法，其特征在于，密文的加密过程如下：数据拥有者选择安全系数λ、LSSS矩阵支持的最大宽度和用户属性集合，运行Setup算法生成公钥PK和主密钥MSK；数据拥有者制定访问控制策略(M,ρ)，M为访问控制矩阵，ρ为属性映射函数；将公钥PK、明文m
′
和访问控制策略(M,ρ)作为输入，运行ENC算法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈韬伟，余益民，高建，段正泰，冯艳，王志平，宋智明，王雪阳，徐敏，宋俊蓉，翟登，张翼，赵进一，
申请(专利权)人：云南省科学技术院，
类型：发明
国别省市：