[發(fā)明專利]基于區(qū)塊鏈與零知識證明的身份管理與認(rèn)證系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010245614.1
• 申請日: 2020-03-31
• 公開（公告）號: CN111447073B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊曉暉;李文杰
• 申請（專利權(quán)）人: 河北大學(xué)
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04L9/40;G06F21/60;G06F21/62;G06F21/64;G06F16/27;G06F16/25
• 代理公司: 石家莊國域?qū)＠虡?biāo)事務(wù)所有限公司 13112
• 代理人: 胡素梅

1.一種基于區(qū)塊鏈與零知識證明的身份管理與認(rèn)證系統(tǒng)，其特征是，包括鏈上智能合約和鏈下實(shí)體本地客戶端；

所述鏈上智能合約包括屬性倉庫合約、知識管理合約、知識驗(yàn)證合約和密鑰倉庫合約；

所述鏈下實(shí)體本地客戶端包括UI接口模塊、web3.js接口模塊、零知識證明模塊、通信模塊和數(shù)據(jù)庫模塊；

設(shè)系統(tǒng)場景中共有三種實(shí)體：身份提供商、用戶與服務(wù)提供商；一個(gè)用戶的身份是由若干屬性組成的，這些屬性由若干身份提供商頒發(fā)或撤銷，且身份提供商向用戶頒發(fā)的屬性與用戶標(biāo)識符之間的關(guān)聯(lián)通過零知識證明模塊隱藏，對任何人是不可見的；當(dāng)用戶想要訪問服務(wù)提供商所提供的某些服務(wù)，該服務(wù)要求用戶擁有某些屬性時(shí)，用戶向服務(wù)提供商證明自己擁有這些屬性的所有權(quán)，且用戶證明自己對屬性的所有權(quán)的認(rèn)證結(jié)果只有服務(wù)提供商可見；

所述屬性倉庫合約用于存儲屬性令牌；為身份提供商提供創(chuàng)建/注銷屬性令牌的函數(shù)；為實(shí)體提供查詢屬性令牌的詳情的函數(shù)；

所述知識管理合約用于存儲屬性隱令牌標(biāo)識符與廢棄物標(biāo)識符；為身份提供商提供創(chuàng)建屬性隱令牌的函數(shù)；為用戶提供身份信息認(rèn)證的函數(shù)；

所述知識驗(yàn)證合約用于驗(yàn)證用戶與身份提供商提交的零知識證明信息；

所述密鑰倉庫合約用于存儲實(shí)體的通信公鑰與區(qū)塊鏈公鑰；為實(shí)體提供注冊公鑰信息的函數(shù)；

所述UI接口模塊用于根據(jù)實(shí)體輸入的參數(shù)調(diào)用鏈下實(shí)體本地客戶端中的其他模塊，或者接收來自其他模塊傳遞的消息；

所述web3.js接口模塊是鏈下實(shí)體本地客戶端與鏈上智能合約交互的接口，用于發(fā)送事務(wù)調(diào)用鏈上智能合約中的函數(shù)，以及監(jiān)聽鏈上智能合約中函數(shù)觸發(fā)的事件；

所述零知識證明模塊用于接收來自UI接口模塊的參數(shù)，生成創(chuàng)建操作類型或認(rèn)證操作類型的隱令牌操作零知識證明信息；

所述通信模塊用于接收來自UI接口模塊的參數(shù)，使用基于橢圓曲線加密數(shù)字簽名算法的非對稱密鑰技術(shù)，該模塊旨在使實(shí)體能夠在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)送使用接收者公鑰加密的消息，除指定接收者之外其他人不能解密，由于消息中包含發(fā)送方的私鑰數(shù)字簽名，攻擊者無法偽造消息發(fā)送方的簽名；

所述數(shù)據(jù)庫模塊允許身份提供商將其頒發(fā)的屬性令牌的相關(guān)信息存儲到本地?cái)?shù)據(jù)庫中；同樣，用戶也會將接收到的來自身份提供商的屬性令牌的相關(guān)信息存儲到本地?cái)?shù)據(jù)庫。

2.一種基于區(qū)塊鏈與零知識證明的身份管理與認(rèn)證方法，其特征是，包括如下步驟：

a、屬性令牌創(chuàng)建；

b、屬性隱令牌創(chuàng)建；屬性隱令牌與屬性令牌一一對應(yīng)，屬性隱令牌與用戶身份標(biāo)識的映射關(guān)系通過零知識證明隱藏；

c、身份信息認(rèn)證；用戶通過零知識證明向服務(wù)提供商證明自己對屬性令牌的所有權(quán)；

d、屬性令牌注銷；

步驟a屬性令牌創(chuàng)建，具體如下：身份提供商按照屬性令牌元數(shù)據(jù)格式發(fā)送事務(wù)調(diào)用令牌創(chuàng)建函數(shù)，創(chuàng)建該令牌的身份提供商的區(qū)塊鏈地址會記錄在屬性令牌中，令牌創(chuàng)建函數(shù)為屬性令牌生成唯一標(biāo)識；

步驟b屬性隱令牌創(chuàng)建，具體如下：身份提供商想要將步驟a中生成的屬性令牌頒發(fā)給用戶，首先為該令牌生成令牌鹽值，隨后將屬性令牌標(biāo)識符、用戶區(qū)塊鏈公鑰與令牌鹽值共同哈希得到隱令牌標(biāo)識符，接著身份提供商通過零知識證明生成創(chuàng)建隱令牌操作零知識證明信息，并發(fā)送事務(wù)調(diào)用隱令牌創(chuàng)建函數(shù)，所述創(chuàng)建隱令牌操作零知識證明信息得到驗(yàn)證，即在不公開令牌鹽值與用戶區(qū)塊鏈公鑰的情況下證明該隱令牌標(biāo)識符的哈希前像中包含令牌鹽值與用戶區(qū)塊鏈公鑰，對隱令牌標(biāo)識符進(jìn)行存儲并修改屬性令牌的關(guān)聯(lián)狀態(tài)為已關(guān)聯(lián)，最后身份提供商通過通信模塊將令牌鹽值發(fā)送給用戶，用戶確認(rèn)令牌鹽值的正確性并存儲到本地?cái)?shù)據(jù)庫中；

步驟c身份信息認(rèn)證，具體如下：用戶需要為服務(wù)提供商透露自己的身份信息時(shí)，首先用戶向服務(wù)提供商發(fā)起斷言，聲稱自己擁有某些屬性令牌的所有權(quán)并接收服務(wù)提供商返回的質(zhì)詢內(nèi)容；用戶需要在本次身份信息認(rèn)證操作中證明對這些屬性令牌的所有權(quán)，即證明自己擁有這些屬性令牌所對應(yīng)的隱令牌標(biāo)識符的哈希前像中包含的區(qū)塊鏈公鑰所對應(yīng)的區(qū)塊鏈私鑰；

用戶對每一屬性令牌的所有權(quán)的擁有證明如下：用戶生成響應(yīng)內(nèi)容、響應(yīng)鹽值與響應(yīng)廢棄物，隨后通過零知識證明生成認(rèn)證隱令牌操作零知識證明信息，用戶通過一次性匿名地址發(fā)送事務(wù)調(diào)用身份認(rèn)證函數(shù)，所述認(rèn)證隱令牌操作零知識證明信息得到驗(yàn)證，身份認(rèn)證函數(shù)確認(rèn)響應(yīng)廢棄物不在廢棄物標(biāo)識符列表中，且該屬性令牌未被注銷，隨后將響應(yīng)廢棄物加入廢棄物標(biāo)識符列表中并觸發(fā)認(rèn)證事件；

若服務(wù)提供商成功監(jiān)聽到每個(gè)屬性令牌的認(rèn)證事件并成功驗(yàn)證響應(yīng)內(nèi)容，則身份信息認(rèn)證成功；

步驟d屬性令牌注銷，具體如下：身份提供商想要注銷步驟a中生成的屬性令牌，身份提供商發(fā)送事務(wù)調(diào)用令牌注銷函數(shù)并指定要注銷的屬性令牌，令牌注銷函數(shù)會檢查本次調(diào)用函數(shù)的發(fā)起者是否為該屬性令牌的創(chuàng)建者，驗(yàn)證成功后注銷令牌并觸發(fā)注銷事件，身份提供商成功監(jiān)聽到該令牌的注銷事件則令牌注銷成功。