[發明專利]一種基于區塊鏈的壩岸監測數據安全共享方法及系統

有效

• 申請號: 202111496771.0
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114338034B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 左憲禹;霍雨;李朋祥;喬保軍;田軍峰;謝毅
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04L9/06;H04L67/1097;H04L67/12;G06F21/64
• 代理公司: 鄭州芝麻知識產權代理事務所(普通合伙) 41173
• 代理人: 張海青

1.一種基于區塊鏈的壩岸監測數據安全共享方法，其特征在于，包括以下步驟：

對壩岸監測數據安全共享系統的簽名流程進行初始化；

生成各個責任人的簽名公私鑰；

由各個責任人按照順序對壩岸監測資源文件進行簽名驗證；

對壩岸監測資源文件的加密上傳流程進行初始化；

按照設置的訪問策略，對壩岸監測資源文件進行加密操作，并將加密后的壩岸監測資源文件進行存儲；

生成數據訪問方的轉換密鑰以及簽名密鑰；

數據訪問方發出壩岸監測資源文件請求，并獲取壩岸監測資源文件；

由各個責任人按照順序對壩岸監測資源文件進行簽名驗證，得到多重簽名結果的步驟包括：

按照設定好的簽名順序，上傳負責人將待簽名的資源文件h(m)發送給第1個責任人，第1個責任人選擇隨機數a₁，0a₁q，并進行如下計算以得到第1個責任人對應的簽名消息{h(m),s₁,r₁,id₁}：

r₁＝(a₁+x₁e₁)mod?q

其中，m為壩岸險情資源文件，h(m)為使用SHA256算法得出的該壩岸險情資源文件的哈希值，s₁為經過第1個責任人簽名后的第一中間結果，e₁為經過第1個責任人簽名后的第二中間結果，r₁為經過第一個責任人簽名后的簽名結果；

第1個責任人將得到的簽名消息{h(m),s₁,r₁,id₁}發送給第2個責任人，第2個責任人對第1個責任人進行簽名驗證，若通過驗證，則第2個責任人得到相應的簽名信息并發送給第3個責任人，若沒有通過驗證，則向上傳負責人發送異常信息，并以此類推，直至最后一個責任人得到相應的簽名信息；

第j個責任人對第j-1個責任人進行簽名驗證對應的計算公式為：

其中，s′_j-1為第j-1個責任人簽名后的第一中間結果驗證值，e_j-1為第j-1個責任人簽名后的第二中間結果，r_j-1為經過第j-1個責任人簽名后的簽名結果；

若通過驗證，第j個責任人選取隨機數a_j，0a_jp，并進行如下計算以得到第j個責任人對應的簽名消息{h(m),s_j,r_j,id_j}：

r_j＝r_j-1+(a_j+x_je_j)mod?q

其中，s_j為第j個責任人簽名后的第一中間結果，e_j為經過第j個責任人簽名后的第二中間結果，r_j為經過第j個責任人簽名后的簽名結果；

每個責任人都將計算得出的元組(s_j,id_j)發送給上傳負責人，上傳負責人每次接收到責任人發送來的元組(s_j,id_j)后將其按順序存入表T中；

最后一個責任人將對應的簽名消息{h(m),s_J,r_J,id_J}發送回上傳負責人，由上傳負責人對最后一個責任人進行簽名驗證，并得到最終多重簽名結果r_J；

按照設置的訪問策略，對壩岸監測資源文件進行加密操作，并將加密后的壩岸監測資源文件進行存儲的步驟包括：

上傳負責人選擇一個想要設置的訪問策略filepolicy(A,ρ)，其中A表示一個l×n的共享矩陣，ρ表示把矩陣A的每一行映射到相應屬性的映射函數，并且限制ρ為單射函數；

上傳負責人利用AES密鑰加密算法對要上傳的壩岸險情資源文件m進行加密，經過加密密鑰AESkey加密算法加密后的資源文件為Encfile；

上傳負責人調用IPFS存儲算法存儲加密后的資源文件Encfile于IPFS分布式存儲網絡中；加密后的資源文件Encfile被存儲到IPFS分布式存儲網絡后返回能夠查詢到資源文件密文的哈希值ipfsfile；

上傳負責人調用存儲智能合約算法將資源文件哈希值h(m)，資源文件密文的哈希值ipfsfile，資源文件的訪問策略filepolicy(A,ρ)，多重簽名結果r_J，使用加密密鑰AESkey加密后的表T存儲在區塊鏈中；

上傳負責人根據想要設置的訪問策略filepolicy(A,ρ)、公鑰PK、密鑰AESkey以及簽密密鑰得到密鑰密文encAESkey＝(e₁,e₂,e₃,E₃,σ₁,σ₂)并存入訪問控制系統中，其中，e₁為密鑰密文第一組件，e₂為密鑰密文第二組件，e₃為密鑰密文第三組件，E₃為密鑰密文第四組件，σ₁為密鑰密文第五組件，σ₂為密鑰密文第六組件；

密鑰密文encAESkey的各個組件對應的計算公式為：

e₁＝m_AESkeye(g₁,g₁)^αs

e₂＝g₁^s

其中，e₁為密鑰密文第一組件，e₂為密鑰密文第二組件，e₃為密鑰密文第三組件，E₃為密鑰密文第四組件，σ₁為密鑰密文第五組件，σ₂為密鑰密文第六組件。