[發明專利]一種基于超級賬本的數據完整性審計協議

有效

• 申請號: 202010122641.X
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN113315740B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 史聞博;張永欣;宋帥釗;萬佳欣;楊茜雯;徐欣;魯寧
• 申請（專利權）人: 東北大學秦皇島分校
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L67/104;H04L67/51;H04L9/30
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 姜司晨

1.一種基于超級賬本的數據完整性審計協議，其特征在于，包括以下階段：注冊階段、準備階段、存儲階段和審計階段；

注冊階段：在此階段，用戶、CSP和TPA都加入到Hyperledger Fabric區塊鏈之中，加入之后，每個角色都通過P2P網絡將自己的身份進行廣播，告知其余所有角色，所有角色都在本地保留對應的身份信息；

準備階段：在此階段，CSP廣播必要的密碼參數，用戶根據這些參數為審計任務生成他/她的一次性公/私鑰對，G₁，G₂和G_T表示乘法循環群，p是G₁和G₂的素數階，g是G₂的生成元，e:G₁×G₂→G_T是雙線性配對，H:{0,1}^*→G₁表示將字符串數據映射到G₁中的點的散列函數，表示將G₁中的點映射到中的點的另一個散列函數，用戶生成隨機私鑰并計算公鑰y＝g^x∈G₂；

存儲階段：在此階段，用戶生成其必要參數，然后將其發送到CSP，CSP將它們打包到交易中以發送到區塊鏈；所述存儲階段分為兩步：發送和存儲；

審計階段：在此階段，用戶提出審計請求，CSP計算Proof，TPA驗證Proof，所有行動都應在有限的時間內執行；所述審計階段分為以下四步：挑戰、響應、驗證和確認；

所述發送步驟：用戶將文件F分成n個塊，F＝{F_i}_i∈n，然后生成隨機值u∈G₁以計算標簽每個塊的標簽構成集合Φ＝{φ_i}_i∈n，接下來，用戶發送到CSP，其中ID是區塊鏈中用戶的真實身份；

所述存儲步驟：收到用戶發送到CSP的消息后，CSP將提取用戶的ID，以確定該用戶是否已注冊，如果不是，任務將終止，否則，CSP將檢查加密內容以識別其是否合法，然后CSP為每個塊F_i計算H(F_i)以形成{H(F_i)}_i∈n，接下來，CSP生成一個隨機密鑰對(cpk,csk)，cpk是公鑰，csk是密鑰，并計算然后，CSP執行調用函數將交易發送到超級賬本區塊鏈之中；

所述挑戰步驟：用戶生成隨機密鑰對(pk,sk)，pk是公鑰，sk是每個審計任務的密鑰，然后用戶選擇一些TPA執行基于標簽的子任務，該組id為LTid. 用戶選擇一些TPA執行基于數據的子任務，該組id為DTid.m表示要審計的塊數，接下來，用戶生成兩個種子sd_bl和sd_ra以產生要審計的塊的數量和相應的挑戰隨機值v_i，用戶計算承諾{sk}_cpk，最后，用戶將發送到超級賬本區塊鏈之中；

所述響應 步驟：CSP從獲取ID，并核實是否是自己的客戶，如果不是，則終止，若是自己的客戶，CSP使用種子sd_bl計算要審核的數據塊的標號，并根據種子sd_ra的計算隨機值集合Chal＝{v_i}_i∈I，然后CSP計算和然后CSP為每個TPA生成一個隨機Nonce，接下來，使用TPA的公鑰加密LT、DT和Nonce，設和{NonceLT,NonceDT}_pk，最后，CSP在時間t₁之前將發送到區塊鏈,ic是存儲步驟的交易地址，iu是挑戰步驟的交易地址；

所述驗證步驟：為了確認審核資格，TPA首先解密和對身份進行確認，如果解密失敗，則意味著該TPA并不是被選中的TPA，否則，TPA解密交易以獲得來自ic和iu的信息，TPA計算結果VoLT＝e(LT,g)，然后TPA使用公鑰pk加密{VoDT||NonceDT||DT||id}_pk，最后，LTid中的TPA發送{iu,(VoLT||NonceLT||LT||id)_pk}，DTid中的TPA發送{iu,(VoDT||NonceDT||DT||id)_pk}到區塊鏈，每個TPA都應該在t₂時間內完成任務；

所述確認步驟：當來自同一用戶請求的所有TPA完成任務時，CSP公開csk并在時間t₃內為將來的審計任務生成新的密鑰對(cpk',csk')，然后CSP計算并將發送到區塊鏈，然后網絡中的每個人都可以檢查下面的等式來判斷結果，

2.如權利要求1所述的一種基于超級賬本的數據完整性審計協議，其特征在于，基于一種系統模型，該模型包括：

用戶，由于存儲和計算資源及成本的限制，他們可能會將數據外包給遠程云存儲服務；由于審計的復雜性，用戶不愿意親自審計他們的數據，他們更愿意支付費用來選擇審計服務進行審計；

云服務提供商(Cloud Storage service Provider，簡稱CSP)，該實體為用戶提供了按需網絡訪問大型共享存儲和計算資源池的功能；

第三方審計機構(Third Party Auditor，簡稱TPA)，該實體的任務是應要求審核用戶的外包數據；

超級賬本(Hyperledger Fabric)，為用戶、TPA和CSP提供審計信息交互的區塊鏈平臺。