[發明專利]一種隱私保護的聯盟打車方法及系統

有效

• 申請號: 201811181539.6
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109345438B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 祝烈煌;李萌;張子劍
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06Q50/30
• 分類號: G06Q50/30;G06Q20/38
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 唐華

1.一種隱私保護的聯盟打車系統，其特征在于：包括證書頒布中心模塊、云服務提供商模塊、路邊節點模塊、乘客模塊和司機模塊；證書頒布中心模塊包括證書頒布中心參數設定單元和證書頒布中心注冊處理單元；云服務提供商模塊包括云服務提供商參數設定單元、云服務提供商注冊處理單元、登錄處理單元、聯盟鏈維護單元、數據庫維護單元、費用管理單元、用戶身份恢復單元和登出處理單元；乘客模塊包括；乘客注冊單元、乘客登錄單元、請求單元、支付單元和乘客登出單元；路邊節點模塊包括路邊節點注冊單元、路邊節點登錄單元、驗證單元、路邊節點響應單元、匹配單元、路邊節點聯盟鏈維護單元和路邊節點登出單元；司機模塊包括司機注冊單元、司機登錄單元、司機響應單元、收費單元和司機登出單元；

所述打車系統中各單元的連接關系如下：

證書頒布中心模塊參數設定單元連接云服務提供商參數設定單元，證書頒布中心注冊處理單元連接乘客注冊單元、路邊節點注冊單元和司機注冊單元；云服務提供商注冊參數設定單元連接證書頒布中心參數設定單元，云服務提供商注冊處理單元連接乘客注冊單元、路邊節點注冊單元和司機注冊單元，登錄處理單元連接乘客登錄單元、路邊節點登錄單元和司機登錄單元，云服務提供商聯盟區塊鏈為主單元連接路邊節點聯盟區塊鏈維護單元，數據庫維護單元連接匹配單元和路邊節點聯盟區塊鏈維護單元，費用管理單元連接收費單元，登出處理單元連接乘客登出單元、路邊節點登出單元和司機登出單元；

乘客注冊單元連接證書頒布中心注冊處理單元、云服務提供商注冊處理單元和乘客登錄單元，乘客登錄單元連接登錄處理單元、請求單元和支付單元，請求單元連接驗證單元、匹配單元和支付單元，支付單元連接路邊節點聯盟區塊鏈維護單元和乘客登出單元，乘客登出單元連接登出處理單元；

路邊節點注冊單元連接云服務提供商注冊處理單元和路邊節點登錄單元，路邊節點登錄單元連接登錄處理單元和驗證單元，驗證單元連接路邊節點響應單元，路邊節點響應單元連接匹配單元，匹配單元連接請求單元、司機響應單元和路邊節點聯盟區塊鏈維護單元，路邊節點聯盟區塊鏈維護單元連接提供商聯盟區塊鏈維護單元和路邊節點登出單元；司機注冊單元連接證書頒布中心注冊處理單元、云服務提供商注冊處理單元和司機登錄單元，司機登錄單元連接登錄處理單元、司機響應單元和收費單元，司機響應單元連接驗證單元和收費單元，收費單元連接路邊節點聯盟區塊鏈維護單元、費用管理單元和司機登出單元，司機登出單元連接登出處理單元；

所述打車系統中各模塊的功能如下：

證書頒布中心模塊中各單元的功能如下：證書頒布中心參數設定單元的功能是生成所有云服務提供商公用的群公鑰與群私鑰，將群私鑰的秘密分享分發給所有云服務提供商模塊，選擇聯盟打車系統使用的簽名及公鑰加密算法RSA對稱加密算法AES，以及生成所有云服務提供商的公鑰與私鑰；證書頒布中心冊處理單元的功能是為用戶注冊并生成密鑰和匿名密鑰，并用其他云服務提供商的公鑰對用戶的身份和密鑰進行加密，以及為該密鑰和密文進行簽名；

云服務提供商模塊中各單元的功能如下：云服務提供商參數設定單元的功能是聯合其他所有云服務提供商參數設定單元一起劃分聯盟打車區域，為所有子區域進行編號，將所有區域按照二叉樹的結構進行管理，根節點的編號為1，編號從上至下、從左至右地增加，選擇環境信號過濾函數、Bloom過濾器、哈希函數族、消息認證碼和三個偽隨機函數，構造匿名支付方法和智能合約；其中，所述匿名支付方法不同于原匿名支付方法Zerocash，乘客模塊在進行拆分交易時，和司機模塊共同選擇隨機數以用于完成拆分交易；云服務提供商注冊處理單元的功能是聯合所有云服務提供商注冊處理單元根據用戶發送的匿名密鑰、密文和簽名，驗證簽名的合法性；登錄處理單元：為合法的用戶模塊和路邊節點模塊在提交登錄請求后分發登錄令牌，與該用戶模塊和路邊節點模塊建立連接；云服務提供商聯盟鏈維護單元：設置區塊鏈的初始階段和第一階段，驗證和存儲路邊節點模塊發來的貨幣和交易；數據庫維護單元：所有云服務提供商存儲用戶的匿名密鑰、密文和簽名，并且存儲區塊鏈中的貨幣、交易和用戶加密后的聯盟打車數據，許可路邊節點模塊進行區塊鏈的維護；車費管理單元：當有司機模塊向車費管理模塊兌現車費時，車費管理模塊驗證該車費的有效性，若有效，則收取傭金，返回給司機剩余車費，否則拒絕該司機模塊兌現車費；用戶身份恢復單元：當有目標用戶模塊出現時，所有云服務提供商聯合恢復出群私鑰，根據該用戶的聯盟打車信息恢復出該用戶的匿名密鑰，該用戶的所屬云服務提供商找到對應的身份和密鑰的密文，由其他云服務提供商解密，恢復出該用戶的身份和密鑰，最終解密得到該用戶之前的聯盟打車數據，其中，目標用戶模塊是指有惡意行為的目標用戶模塊；登出處理單元：為合法用戶模塊和路邊節點模塊提交登出請求后刪除該用戶模塊和路邊節點模塊的登錄令牌，刪除連接；

乘客模塊：乘客注冊單元的功能是向證書頒布中心注冊，獲得密鑰、匿名密鑰、身份和密鑰的密文，以及證書頒布中心對密文的簽名，乘客生成多個臨時公私鑰、密鑰族、哈希函數族和多個公/私有地址，乘客向所屬云服務提供商注冊并留存匿名密鑰、密文和簽名，從所屬云服務提供商實名購買虛擬貨幣；乘客登錄單元的功能是所屬云服務提供商發送登錄請求，并通過匿名身份驗證，準備發送聯盟打車請求，或者進入支付單元支付之前未支付的聯盟打車訂單；請求單元的功能是生成兩筆存錢交易，計算匿名身份，在一定時間段內收集環境信號，生成位置標記和臨時公私鑰，向位置標記中嵌入臨時公鑰，將當前位置轉化為Bloom過濾器，對公鑰和私鑰組進行加密，將司機條件和目的地轉化為雙Bloom過濾器，生成聯盟打車數據包和聯盟打車請求，計算匿名證書和簽名，將兩筆交易、匿名身份、聯盟打車請求、匿名證書和簽名發送給路邊節點，在路邊節點為自己匹配司機后，收到路邊節點發來的司機信息，其中，雙Bloom過濾器是指由兩個Bloom過濾器組成的一種Bloom過濾器變種，具體為：雙Bloom過濾器有兩個Bloom過濾器，它們的編號分別為0和1，雙Bloom過濾器的輸入在經過一次哈希函數后，得到一個Bloom過濾器的編號，再經過一次哈希函數，得到上述Bloom過濾器的位置，并將該位置的數值設置為1；支付單元的功能是生成拆分交易，具體為：將先前存的兩個舊貨幣拆分成兩個新貨幣，一個給司機作為車費，另一個作為返回給自己的余款，并向路邊節點聯盟區塊鏈維護單元發送該拆分交易；乘客登出單元的功能是向所屬云服務提供商發送登出請求并退出系統；

路邊節點模塊：路邊節點注冊單元的功能是向云服務提供商模塊注冊并獲得公有地址、私有地址、用于簽名的公私鑰對和云服務提供商的簽名；路邊節點登錄單元的功能是向所屬云服務提供商發送登錄請求，通過實名身份認證，并準備接收乘客的聯盟打車請求以及為乘客模塊匹配合適的司機；驗證單元的功能是驗證乘客和司機的匿名證書和簽名的合法性，如果通過驗證，則為該乘客和司機提供服務，否則丟棄數據包，路邊節點驗證乘客的存錢交易和拆分交易，如果通過驗證，則廣播交易，否則丟棄該兩筆交易并拒絕為該司機尋找司機模塊；路邊節點響應單元的功能是驗證乘客的存錢交易和聯盟打車請求后，向自己覆蓋區域內廣播聯盟打車請求；匹配單元的功能是在接收并驗證司機的聯盟打車響應后，為乘客匹配合適的司機，并將匹配結果發送給乘客和司機，在收到乘客和司機的確認后，向所有云服務提供商發送乘客和司機的聯盟打車數據包，生成聯盟打車交易，對該聯盟打車交易簽名；路邊節點聯盟區塊鏈維護單元的功能是廣播乘客模塊的貨幣和存錢交易，驗證其他路邊節點模塊發來的貨幣和交易，根據領頭節點選擇函數選擇出當前階段的領頭節點，由該領頭節點創建新塊，將該新塊廣播；路邊節點登出單元的功能是向所屬云服務提供商發送登出請求并退出系統，其中，領頭節點是指由所有路邊節點通過領頭節點選擇函數選擇出的一個路邊節點，領頭節點選擇函數的輸入包含所有路邊節點的公共地址、被選概率、存量和當前時間段，輸出是一個路邊節點的身份；

司機模塊：司機注冊單元的功能是向證書頒布中心注冊，獲得密鑰、匿名密鑰、身份和密鑰的密文，以及證書頒布中心對密文的簽名，向所屬云服務提供商注冊并留存匿名密鑰、密文和簽名，司機注冊單元生成多個公/私有地址；司機登錄單元的功能是向所屬云服的登錄處理單元發送登錄請求，并通過匿名身份驗證，準備發送聯盟打車響應；司機響應單元的功能是在收到路邊節點廣播的聯盟打車請求消息后，計算匿名身份，在指定的時間段內收集環境信號，生成位置標簽并嘗試恢復乘客的臨時公鑰，選擇通信密鑰，用恢復出的公鑰以對稱加密方式加密自己身份和密鑰，并在自己的鄰近區域內廣播該密文，收集位置證據，計算自己的當前位置和恢復出的公鑰的哈希值，用恢復出的公鑰解密乘客的密文，得到密鑰族，用該密鑰簇計算乘客條件和目的地的陷門，計算聯盟打車響應、匿名證書和簽名，并將匿名身份、聯盟打車響應、匿名證書和簽名發送給路邊節點；收費單元的功能是從所屬云服務提供商提交貨幣擁有的證明，在向云服務提供商車費管理單元支付傭金的同時，拿回剩余的車費；司機登出單元的功能是向所屬云服務提供商發送登出請求并退出系統。