[發明專利]一個基于區塊鏈的數據多備份可搜索加密系統及方法

在審

• 申請號: 202310062011.1
• 申請日: 2023-01-16
• 公開（公告）號: CN116305188A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 周讓;楊可;李冬芬;張輝;唐小川;劉明哲
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06F21/62;G06F11/14;G06F16/27;G06F16/242;G06Q40/04;G06Q20/38
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 王世權

本發明公開了一個基于區塊鏈的數據多備份可搜索加密系統及方法，包括用于執行系統初始化、審批數據提供方和用戶的注冊請求、部署區塊鏈合約和相應節點、分發密鑰的系統管理員；用于提出數據標簽、加密數據并上傳到區塊鏈、對發生惡意欺詐行為的服務器進行追責的數據提供方；發送搜索請求、預支付搜索費用的用戶；由多個云服務器組成的云服務端；由智能合約和對應部署節點組成，用于保證用戶和云服務端之間公平交易的區塊鏈。與現有技術相比，通過采用多服務器對數據進行備份，使用區塊鏈和智能合約的內部公平性和不可抵賴性對用戶和服務端的欺詐行為進行處罰，保障了交易雙方資金的公平流動，避免用戶存儲數據單一故障問題，保障了用戶搜索過程中的公平性和搜索結果的有效性。

技術領域

本發明涉及可搜索加密技術領域，特別涉及一個基于區塊鏈的數據多備份可搜索加密系統及方法。

背景技術

云上數據存儲為用戶節省了本地存儲空間，但是用戶的敏感隱私也會因此暴露在云服務提供商眼中，保護用戶隱私最常見的解決方法就是用戶將數據外包到云服務器之前對數據進行加密，針對于加密數據的搜索，研究人員引入了關鍵字可搜索加密技術，傳統的云上可搜索加密中數據往往被云服務提供商存儲在單一服務器上，但這種外包存儲方式帶來了訪問不穩定性、數據入侵和數據損壞等風險和弱點。數據多服務器備份能對數據進行多份實時存儲，各服務器之間可以通過數據互通的方式保存數據的一致性。

在多客戶端云上可搜索加密技術中，客戶端使用自己的密鑰加密數據傳輸到云服務器上進行存儲，因此，在云服務器上，盡管是加密文檔中含有同一關鍵字，但是文檔索引仍呈現了不同的數據形態，相等判定測試技術允許檢查由不同的公共密鑰加密的兩個密文是否含有相同的關鍵字，而不能知道密文的任何信息。

現有的可搜索加密其中存在著幾個需要解決的問題：一是用戶數據被放在單一服務器上，若此服務器被攻擊或發生損壞，用戶數據就有丟失或被盜的風險；二是目前常用的可搜索加密技術中只考慮了交易雙方誠實進行交易的情況，但在實際生產環境中，客戶端和服務端在交易時可能會出現資金欺詐行為，客戶端可能否認發送了搜索請求或否認收到的結果不正確從而拒絕支付搜索費用；服務端可能匹配錯誤的搜索結果或返回不完整的搜索結果給客戶端來欺騙客戶端支付的搜索費用；三是搜索結果需要進行完整性驗證來保證搜索結果的真實有效性。因此，研究如何在區塊鏈上部署一個可驗證功能的公平可搜索加密技術，保證交易雙方的公平性和可靠性是十分必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于區塊鏈的具有可驗證和多備份功能的可搜索加密系統及其方法，旨在解決目前單一服務器存儲缺陷、交易雙方缺乏信任、搜索結果完整性驗證和搜索結果隱私保護的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：包括五個部分，分別為：用于執行系統初始化、審批數據提供方和用戶的注冊請求、部署區塊鏈合約和相應節點、分發密鑰的系統管理員；用于生成數據標簽、加密數據并上傳到服務器、對發生惡意欺詐行為的服務器進行追責的數據提供方；發送搜索請求、預支付搜索費用的用戶；由多個云服務器組成，用于存儲數據、提供搜索操作、上繳押金、按照用戶搜索請求匹配搜索結果、再處理搜索結果形成加密數據和授權搜索令牌的云服務端；由智能合約和對應部署節點組成，用于保證用戶和云服務端之間公平交易的區塊鏈。

進一步的，所述云服務端由各個云服務器組成，所述云服務器具有拜占庭容錯機制，使用相等判定測試密鑰key_id和該服務器身份id實現搜索匹配結果加密再處理，生成再處理加密數據result_id和相等判定授權令牌td_id。

進一步的，所述區塊鏈包括搜索分發合約模塊、相等判定合約模塊、押金交易獎懲模塊、數據節點和判定節點。

進一步的，所述搜索分發合約模塊由搜索分發合約和搜索請求隊列組成；所述搜索分發合約將用戶搜索請求依據云服務端上各個云服務器的以太網地址進行分發；并調用押金交易獎懲模塊；