[發(fā)明專利]一種基于區(qū)塊鏈的分布式安全通信方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811384049.6
• 申請(qǐng)日: 2018-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109495478B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王玉玨;丁勇;趙萌;王冰堯;劉林剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/06
• 分類號(hào): H04L29/06
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 石燕妮

本發(fā)明提出一種基于區(qū)塊鏈的分布式安全通信方法，包括：生成系統(tǒng)公開(kāi)參數(shù)，并將所述系統(tǒng)公開(kāi)參數(shù)寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈；每個(gè)用戶根據(jù)所述系統(tǒng)公開(kāi)參數(shù)生成各自的公鑰及私鑰，并將各自的公鑰寫(xiě)入所述區(qū)塊鏈，所述用戶包括通信發(fā)起者和通信接收者；通信發(fā)起者根據(jù)一組所述通信接收者的公鑰執(zhí)行加密過(guò)程并生成會(huì)話密鑰相關(guān)的參數(shù)和密文數(shù)據(jù)，所述會(huì)話密鑰相關(guān)參數(shù)和密文數(shù)據(jù)被寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈；每個(gè)通信接收者從所述區(qū)塊鏈中讀取相關(guān)會(huì)話密鑰相關(guān)參數(shù)和密文數(shù)據(jù)，恢復(fù)會(huì)話密鑰，并進(jìn)一步解密得到明文數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供在分布式環(huán)境下使用該方法對(duì)會(huì)話密鑰處理、分發(fā)、恢復(fù)，以及對(duì)數(shù)據(jù)加密、解密，能保障會(huì)話密鑰和用戶數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的隱私。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息安全密碼領(lǐng)域，具體涉及一種基于區(qū)塊鏈的分布式安全通信方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和普及，各類智能設(shè)備已逐步應(yīng)用于人們工作和生活的方方面面。當(dāng)人們持有智能設(shè)備在野外條件下工作時(shí)，往往要求這些智能設(shè)備能夠進(jìn)行自組織聯(lián)網(wǎng)，相互協(xié)同完成目標(biāo)任務(wù)。在此過(guò)程中，每臺(tái)智能設(shè)備作為一個(gè)分布式通信節(jié)點(diǎn)，需要能夠和其他節(jié)點(diǎn)之間保持有效的通信，并需要能夠?qū)邮盏降男畔?lái)源進(jìn)行有效驗(yàn)證。另外，在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)景中，往往還需要對(duì)此前所有的通信信息進(jìn)行追溯審計(jì)，比如對(duì)惡意的信息源頭進(jìn)行追蹤。因此，確保該分布式通信環(huán)境下通信內(nèi)容的安全性、保密性和可驗(yàn)證性顯得尤為重要。

利用現(xiàn)有的廣播加密技術(shù)，用戶可以同時(shí)向多位接收者發(fā)送相同的數(shù)據(jù)內(nèi)容。但當(dāng)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)量較大時(shí)，直接采用廣播加密技術(shù)對(duì)消息進(jìn)行加密的方法效率較低。可使用由廣播加密和對(duì)稱加密組成的混合加密技術(shù)，即用戶選取一個(gè)隨機(jī)的會(huì)話密鑰，使用廣播加密技術(shù)保護(hù)會(huì)話密鑰，并使用對(duì)稱加密技術(shù)處理明文消息，最后將密文形式的密鑰和消息同時(shí)發(fā)送出去。此處的混合加密方法雖然比單獨(dú)使用廣播加密技術(shù)提升了一定的計(jì)算效率，但仍未解決通信來(lái)源的驗(yàn)證和審計(jì)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于區(qū)塊鏈的分布式安全通信方法及系統(tǒng)，旨在解決分布式環(huán)境下通信數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)、來(lái)源驗(yàn)證和審計(jì)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于區(qū)塊鏈的分布式安全通信方法，該方法包括：

生成系統(tǒng)公開(kāi)參數(shù)，并將所述系統(tǒng)公開(kāi)參數(shù)寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈；

每個(gè)用戶根據(jù)所述系統(tǒng)公開(kāi)參數(shù)生成各自的公鑰及私鑰，并將各自的公鑰寫(xiě)入所述區(qū)塊鏈，所述用戶包括通信發(fā)起者和通信接收者；

通信發(fā)起者根據(jù)一組所述通信接收者的公鑰執(zhí)行加密過(guò)程并生成會(huì)話密鑰相關(guān)的參數(shù)和密文數(shù)據(jù)，所述會(huì)話密鑰相關(guān)參數(shù)和密文數(shù)據(jù)被寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈；

每個(gè)通信接收者從所述區(qū)塊鏈中讀取相關(guān)會(huì)話密鑰相關(guān)參數(shù)和密文數(shù)據(jù)，恢復(fù)會(huì)話密鑰，并進(jìn)一步解密得到明文數(shù)據(jù)。

可選地，所述系統(tǒng)公開(kāi)參數(shù)para具體為：para＝(G,g,q,H(·),S)，其中，G為階數(shù)為素?cái)?shù)q的群，g表示G的一個(gè)生成元，H(·)表示抗碰撞哈希函數(shù)，S為一個(gè)對(duì)稱加密方案。

可選地，所述每個(gè)用戶根據(jù)所述公開(kāi)參數(shù)生成各自的公鑰及私鑰，具體包括：

用戶P_i隨機(jī)選擇Z_q域中的一個(gè)非0元素表示域Z_q的非零元素子集{1,2,..,q-1}，并計(jì)算X_i表示群G上的冪運(yùn)算；

用戶P_i得到公鑰pk_i＝X_i以及私鑰sk_i＝x_i。

可選地，所述通信發(fā)起者根據(jù)一組所述通信接收者的公鑰執(zhí)行加密過(guò)程并生成會(huì)話密鑰相關(guān)的參數(shù)和密文數(shù)據(jù)，具體包括：