[發明專利]一種基于側鏈的區塊鏈跨鏈身份認證方法

有效

• 申請號: 202010062108.9
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111539718B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 王堃;孫雁飛
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06Q20/38
• 分類號: G06Q20/38
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

1.一種基于側鏈的區塊鏈跨鏈身份認證方法，其特征在于，包括如下步驟，

步驟S1、區塊鏈B的用戶C構造消息Q₁，其中，利用私鑰KR_c對Q₁進行簽名得到簽名信息利用消息Q₁和簽名信息構造消息M₁；利用AS₁(認證服務器1)的公鑰KR_c對消息M₁進行加密，將加密后的消息M₁發送至區塊鏈A的AS₁；

步驟S2、AS₁用私鑰解密消息M₁，獲取消息Q₁和簽名信息并用公鑰KR_c驗證簽名信息為用戶C發出；AS₁查找本地數據庫，根據消息Q₁中的ID_c確認用戶C存在及合法性；當確認用戶C合法后，AS₁構造訪問TGS₁的票據簽名信息為AS₁用私鑰對Q₂的簽名信息，AS₁用TGS₁的公鑰對票據進行加密，AS₁對票據進行簽名得簽名信息AS₁根據訪問TGS₁的票據地址ID_tgs1、隨機數Random₁+1和簽名信息構造消息M₂，利用用戶C的公鑰對消息M₂加密，將加密后的消息M₂發送至用戶C；

步驟S3、用戶C用私鑰KR_c對消息M₂進行解密，確認解密獲得的參數Random₁+1為消息Q₁中的隨機數Random₁+1，用戶C使用AS₁的公鑰驗證簽名信息的正確性；用戶C利用地址ID_C和隨機數Random₂構造驗證碼Authentication₁，并用私鑰KR_c對驗證碼Authentication₁進行簽名得到簽名信息用戶C再利用地址ID_tgs2、訪問TGS₁的票據驗證碼Authentication₁和簽名信息構造消息M₃；利用TGS₁的公鑰對消息M₃進行加密，將加密后的消息M₃發送至TGS₁請求跨鏈訪問票據；

步驟S4、TGS₁用私鑰KR_tgs1對消息M₃進行解密獲取票據驗證碼Authentication₁和簽名信息利用用戶C的公鑰KR_c驗證簽名信息的正確性，確認驗證碼Authentication₁是由用戶C發出；TGS₁用私鑰KR_tgs1解密訪問TGS₁的票據獲取參數Q₂和簽名信息TGS₁用AS₁的公鑰驗證簽名信息確認參數Q₂由AS₁發出；TGS₁使用參數Q₂中的參數解密驗證碼Authentication₁得到的參數ID_c和參數Random₂，比較ID_c和Q₂中的ID_c是一致時，確認票據為用戶C所擁有；

TGS₁構造跨鏈訪問票據TGS₁用私鑰KR_tgs1對參數Q₃進行簽名得簽名信息TGS₁為跨鏈訪問票據進行簽名得簽名信息TGS₁根據利用地址ID_tgs2、隨機數Random₂+1、跨鏈訪問票據和簽名信息構造消息M₄；TGS₁利用用戶C的公鑰對消息M₄進行加密，將加密后的消息M₄發送至用戶C；

步驟S5、用戶C用私鑰KR_c對消息M₄進行解密得到參數并確認隨機數Random₂+1為步驟3中發出的隨機數Random₂+1；用戶C用TGS₁的公鑰KP_tgs1驗證簽名信息確認跨鏈訪問票據Ticket_tgs2是由TGS₁簽發的；用戶C用解密跨鏈訪問票據Ticket_tgs2，得到參數Q₃和簽名信息并將s_Q3作為秘密信息進行保存，而參數Q₃和參數r_Q3作為用于零知識證明數據；用戶C構造消息M₅；消息M₅使用區塊鏈B的TGS₂的公鑰進行加密；并將消息M₅發送給區塊鏈B的TGS₂；

步驟S6、區塊鏈B的TGS₂用私鑰KR_tgs2對消息M₅進行解密，得到參數ID_Realm，ID_s，KP_c,Random₃,Q₃,根據TGS₂中保存的關于區塊鏈A的信任值信息，計算出滿足零知識證明的參數t和參數e；區塊鏈B的TGS₂得到公開參數p和參數g,并選取隨機數{n₁，n₂，...，n_i，...，n_e}，i∈[1，e]且n_i∈(1，p-1),計算再構造消息M₆作為查詢，將消息M₆發送至用戶C；

步驟S7、用戶C收到消息M₆后，取得參數T₁,T₂,...,T_e,從第三方獲取公開參數p 和參數g，并使用秘密信息計算再構造消息M₇作為對消息M₆的對應，將消息M₇發送至區塊鏈B的TGS₂；

步驟S8、區塊鏈B的TGS₂收到消息M₇后，取得參數C₁,C₂,...,C_e；再利用區塊鏈A中TGS₁的公鑰KP_tgs1、參數Q₃和參數驗證等式是否成立，其中i∈[1,e]；當驗證等式成立，則判斷是否滿足零知識證明條件，當不滿足零知識證明條件時，則繼續選擇e個隨機數{n₁，n₂，...，n_i，...，n_e}，i∈[1，e]，并重復步驟S6至步驟S8；當重復后滿足零知識證明條件，則區塊鏈B的TGS₂基于對區塊鏈A的TGS₁信任，確認用戶C為合法用戶；區塊鏈B的TGS₂為用戶C構建訪問服務的票據訪問服務的票據Ticket_s使用服務器S的公鑰進行加密，其中還對TGS₂訪問服務的票據Ticket_s進行簽名，得簽名信息TGS₂構造消息M₈，將消息M₈發生至用戶C；

步驟S9、 用戶C用私鑰KR_c對消息M₈進行解密，得到參數驗證收到的隨機數Random₃+1為在步驟5中產生的Random₃隨機數+1；用戶C用TGS₂的公鑰KR_tgs2驗證簽名信息驗證正確，則生成驗證碼并用私鑰KR_c對驗證碼Authentication₂簽名得到(r_Auth2,s_Auth2)；最后，用戶C構造消息M₉；利用服務器S的公鑰對消息M₉進行加密，將加密后的消息M₉發送至服務器S；

步驟S10、 服務器S利用私鑰KR_s解密消息M₉，得到訪問服務的票據Ticket_s、驗證碼Authentication₂、公鑰KP_c、簽名信息(r_Auth2,s_Auth2)和簽名信息服務器S通過計算得到K_c,s，還利用公鑰KP_c驗證簽名信息(r_Auth2,s_Auth2)，確認驗證碼Authentication₂由用戶C產生；服務器S利用私鑰KR_s解密票據Ticket_s得到參數Q₄和簽名信息再利用區塊鏈B中TGS₂的公鑰KP_tgs2驗證簽名信息確認訪問服務的票據Ticket_s由TGS₂簽發；服務器S利用密鑰K_c,s解密驗證碼Authentication₂，得到參數ID_Realm，Random₄，判斷隨機數Random₄的值與Ticket_s中的參數值一致，確保該票據為初始申請票據的用戶C持有；當用戶C的身份驗證完成時，服務器S構造消息M₁₀，利用區塊鏈A中用戶C和服務器S的會話密鑰對消息M₁₀進行加密。