CN102907041A

CN102907041A - 一种数据共享系统、数据分发系统以及数据保护方法

Info

Publication number: CN102907041A
Application number: CN2011800050537A
Authority: CN
Inventors: 张弓
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2031-08-12
Also published as: US20130042113A1; EP2713545A1; EP2713545B1; CN102907041B; EP2713545A4; WO2012119389A1; US8539606B2

Abstract

本发明实施例提供一种数据保护方法，其用于数据拥有者通过数据分发系统安全的向数据分享者共享数据。其中，数据拥有者首先与数据分享者建立代理关系，而数据分发系统则用于维护数据拥有者和数据分享者间的代理关系并且在接收到数据拥有者发送的加密后的共享数据时，数据分发系统根据所述代理关系对所述加密后的共享数据进行变换，以使得数据分向者可以解密。采用本发明实施例的数据保护方法，数据的加密和解密均是三方协同的结果，避免了由于单方出现问题而造成的数据泄密的问题。

Description

一种数据共享系统、数据分发系统以及数据保护方法技术领域

本发明涉及数据共享技术，特别涉及一种共享数据加密的数据共享方法和系统。背景技术

近年来数据中心和云计算技术得到了很大的发展，和传统的计算模式相比，云计算在可靠性、可扩展性等方面拥有无可比拟的优势。越来越多的企业和个人选择将自己的数据存放在云计算网络的存储系统中。于此同时，数据中心和云计算技术的应用也带来了新的挑战，主要是数据的拥有者和数据的管理者不再是同一方，企业或者个人作为数据的拥有者将数据存放在云计算网络的存储系统中，而云计算网络则成为数据的管理者。一方面用户（数据的拥有者）希望利用云计算网络的计算、存储、通信能力来完成很多工作，另外一方面用户又不完全信任云计算网络，因此，如何保护数据拥有者的数据不被非法获得，一直是业界努力的方向。发明内容

本发明实施例提供一种数据保护方法，其包括数据拥有者与数据分享者建立代理关系，根据数据拥有者私钥 ^ A；)和数据分享者公钥 Pk_B = (P_B1 , P_B2 成代理关系式 rk_A→B；所述数据拥有者向所述数据分发系统发送代理关系信息以及所述代理关系式/ ^_→s，其中，所述代理关系信息包括所述数据拥有者和数据分享者之间确定代理关系的信息；所述数据分发系统根据所述代理关系信息更新所述数据拥有者的代理关系表，建立所述代理关系式 rt^_→s与数据分享者之间的映射关系；所述数据拥有者生成共享数据的密值 m，通过密值 m将共享数据加密；所述数据拥有者通过数据拥有者公钥 = ( , ₂)对所述密值 m进行加密得到上层密钥；所述数据拥有者将经过密值 m加密后的所述共享数据以及所述上层密钥发送至所述数据分发系统；所述数据分发系统接收所述加密后的共享数据以及所述上层密钥后，查找所述代理关系表并确认所述数据拥有者和所述数据分享者之间的代理关系，当所述数据分发系统确认所述数据拥有者和数据分享者之间确定代理关系的信息时，所述数据分发系统获得所述数据分享者对应的所述代理关系式 rk_A→B；所述数据分发系统根据所述代理关系式 _A→B对所述上层密钥进行更新，得到更新后的上层密钥；所述数据分发系统将加密后的所述共享数据以及所述更新后的上层密钥发送给所述数据分享者；所述数据分享者根据数据分享者私钥 ^ ^^解密所述更新后的上层密钥，得到所述密值 m; 所述数据分享者根据所述密值 m对加密后的所述共享数据进行解密，得到所述共享数据。

本发明实施例还提供了相应的数据共享系统，其包括数据拥有者、数据分发系统、以及数据分享者，所述数据拥有者通过所述数据分发系统将共享数据分发给所述数据分享者，所述数据拥有者包括代理关系建立模块、密钥生成模块、以及共享数据发送模块，所述数据分发系统包括接收模块、代理关系维护模块、上层密钥更新模块、以及共享数据分发模块，所述数据分享者包括获得模块、以及解密模块，其中，所述代理关系建立模块用于与所述数据分享者建立代理关系，根据所述数据拥有者私钥 ^^ ^, ^和数据分享者公钥生成代理关系式 _rk_A→B，以及向所述数据分发系统发送代理关系信息以及所述代理关系式，其中，所述代理关系信息包括所述数据拥有者和数据分享者之间确定代理关系的信息；所述密钥生成模块用于生成共享数据的密值11，通过所述密值 m将所述共享数据加密，以及通过数据拥有者公钥 ;^ = ( ,/^)对所述密值 m进行加密得到上层密钥；所述共享数据发送模块用于将加密后的所述共享数据以及所述上层密钥发送至所述数据分发系统；所述接收模块用于自所述数据拥有者获得所述代理关系信息、所述代理关系式、经加密后的所述共享数据、以及所述上层密钥；所述代理关系维护模块用于根据所述代理关系信息更新所述数据拥有者的代理关系表，建立所述代理关系式 rk_A→B 与数据分享者之间的映射关系，以及当所述接收模块接收到所述加密后的共享数据以及所述上层密钥时，所述代理关系维护模块还用于查找所述代理关系表并确认所述数据拥有者和所述数据分享者之间的代理关系，并且在确认所述数据拥有者和数据分享者之间确定代理关系的信息之后，获得所述数据分享者对应的所述代理关系式 r _→s ; 上层密钥更新模块，用于根据所述代理关系式对所述上层密钥进行更新，得到更新后的上层密钥；分发模块用于将所述共享数据以及所述更新后的上层密钥发送给数据分享者；所述获得模块用于自所述数据分发系统接收共享数据和所述更新后的上层密钥；所述解密模块用于根据数据分享者私钥 ^^ _{= ( 1}, ₂₎解密所述更新后的上层密钥，得到所述密值 m。

本发明实施例还提供一种数据分发系统，包括接收模块、代理关系维护模块、上层密钥更新模块、以及共享数据分发模块。所述接收模块用于自数据拥有者处获得与所述数据拥有者建立代理关系的数据分享者信息、由数据拥有者密钥和数据分享者密钥共同生成的代理关系式、经过数据拥有者采用密值 m加密后的共享数据、以及所述共享数据的上层密钥，其中，所述上层密钥为数据拥有者通过数据拥有者密钥对所述密值 m加密生成。所述代理关系维护模块用于根据所述数据分向者信息建立和维护代理关系表，在接收到所述加密后的共享数据以及所述上层密钥时，查找所述代理关系表确认与所述数据拥有者建立代理关系的数据分享者，并获得所述由数据拥有者密钥和数据分享者密钥共同生成的代理关系式。上层密钥更新模块用于根据所述代理关系式对所述上层密钥进行更新，得到更新后的上层密钥，以使得数据分享者可以根据数据分享者密钥对所述更新后的上层密钥进行解密得到所述密值 m。分发模块用于将所述共享数据以及所述更新后的上层密钥发送给数据分享者。本发明实施例还提供一种数据保护方法，其包括：数据分发系统接收所述数据拥有者发送的代理关系信息以及代理关系式 /^，其中，数据拥有者与数据分享者建立了代理关系，所述代理关系信息包括所述数据拥有者和数据分享者之间确定代理关系的信息，所述代理关系式是根据数据拥有者私钥 sk_A和数据分享者公钥 pk_B生成的；所述数据分发系统根据所述代理关系信息更新所述数据拥有者的代理关系表，建立所述代理关系式与数据分享者之间的映射关系，其中，所述代理关系表用于记录与所述数据拥有者建立代理关系的数据分享者的信息；所述数据分发系统接收所述数据拥有者发送的共享数据以及上层密钥，所述共享数据由所述数据拥有者生成的共享数据的密值 m加密，所述上层密钥由所述数据拥有者通过数据有者公钥 pk_A对所述密值 m进行加密得到；所述数据分发系统接收所述加密后的共享数据以及所述上层密钥后，查找所述代理关系表并确认所述数据拥有者和所述数据分享者之间的代理关系，当所述数据分发系统确认所述数据拥有者和数据分享者之间建立有代理关系时，所述数据分发系统获得所述数据分享者对应的所述代理关系式 f_AB；所述数据分发系统根据所述代理关系式对所述上层密钥进行更新，得到更新后的上层密钥；所述数据分发系统将加密后的所述共享数据以及所述更新后的上层密钥发送给所述数据分享者，以使所述数据分享者根据数据分享者私钥^ ^解密所述更新后的上层密钥，得到所述密值 m，进而使得所述数据分享者根据所述密值 m对加密后的所述共享数据进行解密，得到所述共享数据。

本发明实施例还提供一种数据共享系统，其包括多个数据分发系统，其中，所述多个数据分发系统中的每一个均用于记录数据拥有者和数据分享者间建立的代理关系，并且所述数据分发系统中的每一个均维护有与所述代理关系对应的代理关系式，所述代理关系式为所述数据拥有者的数据拥有者密钥和所述数据分享者的数据分享者密钥共同生成，当所述多个数据分发系统接收数据拥有者发送的共享数据，以及数据拥有者通过数据拥有者密钥对所述共享数据的密值 m进行加密得到的上层密钥时，所述多个数据分发系统中的每一个根据其各自维护的所述代理关系式对所述上层密钥进行更新，然后分别将更新后的上层密钥发送给所述数据分享者，以使得所述数据分享者可以通过将所述多个数据分发系统发送的多个更新后的上层密钥进行组合并解密得到所述密值 m。

采用本发明实施例所提供的数据保护方法，由数据拥有者与数据分享者先建立代理关系，而数据分发系统需要根据代理关系更新共享数据的上层密钥，从而整个共享数据的加密环节实际上是由数据拥有者、数据分发系统和数据分享者三方共同参与，杜绝了由于一方错误导致的共享数据泄漏。附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1所示为本发明实施例的数据共享系统的总体架构图。

图 2所示为本发明实施例提供的数据保护方法的示意图。

图 3、图 4、图 6、图 7和图 8为本发明又一实施例提供的数据保护方法的示意图。

图 5 所示为采用本发明实施例所提供的数据保护方法加密后的共享数据的结构示意图。图 9所示为本发明实施例提供的数据共享系统的示意图。具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例所提供的数据共享方法用于帮助数据拥有者安全的将共享数据发送给与数据拥有者建立了代理关系的数据分享者，其包括三个主要的步骤，分别为数据拥有者对共享数据进行加密的数据保护方法，数据分发系统接收到数据拥有者发送的加密后的数据后将数据共享给数据分享者的数据分发方法，以及数据分享者获取加密后的数据进行解密得到共享数据的数据解密方法。统的架构图。其中，所述数据共享系统包括数据拥有者、数据分发系统、以及数据分享者。当数据拥有者希望将数据上传到数据分发系统中，以供数据分享者获取时，请参照图 2，本发明实施例所提供的数据保护方法包括：

步骤 101 : 数据拥有者与数据分享者建立代理关系，生成代理关系式；步骤 102:数据拥有者生成共享数据的密值 m，通过密值 m将共享数据加密；步骤 103: 数据拥有者通过数据拥有者公钥对所述密值 m进行加密得到上层密钥;

步骤 104: 数据拥有者将加密后的所述共享数据以及所述上层密钥发送至所述数据分享系统；

步骤 105: 数据分 ^r-系统根据所述代理关系式对所述上层密钥进行更新，得到更新后的上层密钥；

步骤 106: 数据分 -系统将加密后的所述共享数据以及所述更新后的上层密钥发送给所述数据分享者；

步骤 107: 数据分者才艮据数据分享者私钥解密所述上层密钥，得到所述密值 m;

步骤 108: 数据分：者根据所述密值 m对加密后的所述共享数据进行解密，得到所述共享数据。采用本发明实施例所提供的数据保护方法，由数据拥有者与数据分享者先建立代理关系，而数据分发系统需要根据代理关系更新共享数据的上层密钥，从而整个共享数据的加密环节实际上是由数据拥有者、数据分发系统和数据分享者三方共同参与，杜绝了由于一方错误导致的共享数据泄漏。

图 3所示为本发明又一实施例提供的数据保护方法的示意图，本发明又一实施例提供的数据保护方法包括：

步骤 201 : 数据拥有者与数据分享者建立代理关系，得到代理关系式 /^。步骤 202: 所述数据拥有者向所述数据分发系统发送代理关系信息以及所述代理关系式 /^，其中，所述代理关系信息包括所述数据拥有者和数据分享者之间确定代理关系的信息。

请参照图 4，所述数据拥有者与数据分享者私钥建立代理关系，得到代理关系式^包括：

步骤 2011 : 数据拥有者生成数据拥有者私钥 =0^A₂；)，以及数据拥有者公钥≠_A = (P_A1，P_A2)。

需要说明的是，在本发明中，类似于 = 这样的表现形式是指，数据拥有者公钥 ^中包括至少由括号中的信息，也就是和 ^，组成的信息序歹 |J，而也可能包含其他的信息序列。

在本发明实施例中，数据拥有者通过随机数生成器得到两个随机数 (^β1，^β2 )，将，"2 )作为数据拥有者私钥，即^ ^ ^，^；)，以及根据预设参数 g和 Ζ得到数据拥有者公钥 pk_A = (P_M , P_A2) = (Z^a g^ )。

其中，在本发明实施例中，预设参数 g和 Z分别来自两个阶为 n 的循环群，G₂。其中，的生成元为 _g，的生成元为 A，且可以通过双线性映射 G Gi → ^G2得到，在本发明实施例中，所述双线性映射可以通过业界已有的几种算法实现，比如 miller算法，在此不进行赞述。而数据拥有者公钥中的 Z值则可以通过二^ ^从^中取得。

步骤 2012: 数据拥有者获取数据分享者公钥，并根据所述数据分享者公钥 P ，以及数据拥有者私钥 ^S ^ A²)确定代理关系式^，即

(^¾2 ) 。

数据拥有者与数据分享者间建立代理关系时，数据拥有者自数据分享者处得到数据分享者公钥，用于生成代理关系式。

在本发明实施例中，数据分享者公钥和私钥在数据分享者中的生成方式与数据拥有者类似，也是通过随机数生成器得到数据分享者私钥

S k = { «§ , ^ ，然后根据从同样的循环群 ^G1，^G2中获得的 Z和 g来得到数据分享者公钥^^ =( ，）。从而代理关系式^则应该为

= 2) ¹ =g。¹

步骤 2013 : 数据拥有者将所述代理关系式 r^_→£ = (Ρ_£2 ¹发送至所述数据分发系统中。

请再参照图 3，本发明实施例提供的数据保护方法还包括：

步骤 203: 数据拥有者将共享数据通过密值 m进行加密，并通过数据拥有者公钥 ) , 其中， k为随机数，当然考虑到运算的简易型，在本发明实施例中， k为随机整数，进一步的，如果考虑到密值 m的安全性，可以设定 k不为 0;

代入 P_A1的值可以得到 c = (g^k, mZ^a'^k)。

在本发明实施例中，所述密钥 m的生成可以通过以下步骤实现：可以通过随机数生成器得到一个 /，计算 ^的值，然后再对 ^作哈希，并将哈希的结果作为所述密钥 m值。

步骤 204: 数据拥有者根据所述上层秘钥、所述共享数据、以及用于记录所述待分享数据所对应的数据分享者的访问控制信息，生成安全数据，并将所述安全数据发送至数据分发系统。

在这里请参照图 5，图 5为经过数据拥有者加密后的数据结构图。从图中可以看到，数据拥有者加密后的数据包括共享数据、上层密钥、以及访问控制信息。其中，所述访问控制信息中包括已经与数据拥有者建立代理关系的数据分部分，而其他应用需要的数据信息也可以被包含在所述安全数据中，而并未在图 5中显示。

数据分享者如果要获得数据拥有者加密后的数据中的共享数据，其必须先根据代理关系式破解上层密钥，然后才能获得所述密值 m，然后根据所述密值 m 来获得所述共享数据。

请参照图 6，当数据分发系统接收到所述安全数据后，将根据数据分享者和数据拥有者之间的代理关系，将安全数据分发给数据分享者，这一数据分发方法包括：

步骤 500: 所述数据分发系统根据所述代理关系信息更新所述数据拥有者的代理关系表，建立所述代理关系式与数据分享者之间的映射关系。

步骤 501: 数据分发系统获得数据拥有者发送的安全数据后，根据所述安全数据中所包括的访问控制信息，获得代理关系式/ ={P_B2†¹。

在本发明实施例中，所述数据分发系统接收所述加密后的共享数据以及所述上层密钥后，根据所述访问控制信息查找所述代理关系表并确认所述数据拥有者和所述数据分享者之间的代理关系，当所述数据分发系统确认所述数据拥有者和数据分享者之间确定代理关系的信息时，所述数据分发系统获得所述数据分享者对应的所述代理关系式/^

数据分发系统根据访问控制信息获得数据拥有者希望分享数据的数据分享者信息，并获得相应的数据分享者和数据拥有者之间生成的代理关系式。如果数据分发系统没有找到所述代理关系式，则所述数据分发系统将所述数据分享者的公钥发送给所述数据拥有者，以使得数据拥有者生成相应的代理关系式。

步骤 502: 数据分发系统根据^和上层密钥 _c = (g m ^)，从 G2循环群中获得代理变换值 ^，/^)，并根据所述代理变换值 ^，）更新所述上层密钥 c = {g^k,m(P_Al†)，以得到更新后的上层密钥 c'^g*,/^),^ ^*)

在本发明实施例中，从而， ^， )= ^， )，由于 ^{e: G}i ^{x G}i^{→ G}2 , ^为^的生成元，所以可以得到， g^k,g^a Z^kab 从而，更新后的上层密钥 ' = (Ζ ( ^))。

步骤 503: 数据分发系统将更新了所述上层密钥的安全数据共享给所述数据分享者。

请参照图 7，数据分享者从数据分发系统获得安全数据后，数据分享者根据自身的私钥对所述安全数据进行解密的解密方法包括：

步骤 601:数据分享者通过数据分享者私钥 ^ ^对安全数据中的上层密钥进行解密，得到密值 m;

步骤 602: 数据分享者根据所述密值 m从所述安全数据中获得所述待分享的数据。

在本发明实施例中，数据分享者根据数据分享者私钥 ^ ^ ,^Χ^Α)对更新后的上层密钥 c'^Z ²,^ ^) )进行解密得到密值 m，即者

从而，由于 = Ζ^αι， S_B2 = b₂ , 数据分享者得到了正确的密值11，并可根据所述密值 m获得数据拥有者共享的数据。

为了更进一步的提高安全系数，本发明实施例还提供一种数据保护方法，其中，数据拥有者和数据分享者建立多个代理关系式，并将所述代理关系式分发至多个数据分发系统，而数据分享者则需要对所有数据分发系统发送的更新后的上层密钥进行整合，这样才能正常解密。

请参照图 8，本发明实施例所提供的针对多数据分发系统的数据保护方法，包括:

步骤 801 : 数据拥有者与数据分享者生成多个代理关系式，数据拥有者将所述多个代理关系式分别发送至多个数据分发系统；

其中，所述多个代理关系式与参与数据共享的多个数据分发系统——对应。具体的，数据拥有者和数据分享者的密钥和公钥的生成方式与前文所述相同，在这里不再进行赞述。需要注意的是，在这里数据拥有者与数据分享者建立代理关系，并根据 W=^₂； r生成代理关系式，其中， w为对应第 i个数据分发系统的代理关系式，即 f_AB w将被发送给第 i个数据分发系统。

∑ ^ = 5_ΑΙ , 其中， Τ为所述多个数据分发系统的数量。

步骤 802: 数据拥有者生成共享数据的密值 m，对所述密值 m进行加密得到上层密钥，并将所述共享数据和所述上层密钥发送至所述多个数据分发系统。

本步骤中密值 m 的生成和上层密钥的生成可以采用与之前两个实施例中所述的相同或相似的方法，在这里不再进行赞述。

步骤 803: 多个数据分享系统分别根据所述多个代理关系式对所述上层密钥进行更新，得到多个更新后的上层密钥；

在本发明实施例中，第 i 个数据分发系统根据

c ^g^^ ^ )进行更新，得到第 i 个数据分发系统的更新后的上层密钥 ς '„，/ '·Χ )*)。

步骤 804: 数据分享者从所述多个数据分发系统中获得多个更新后的上层密钥，数据分享者根据所述多个上层密钥得到组合密钥，并从所述组合密钥中解密得到密值 m。

在本发明实施例中，组合密钥为_¾合'=(] (^, (0)^( )，其中 T为所述多个数据分发系统的数目，

在实际应用中可以看到， Λ^·) = (Ρ_£2;θ e(g^k , f_AB (i)) = e(g^k, g^ ) = Z^k^ , 所以， ς. - (Ζ^¾Λ ,Λ'Ζ^) °相应的，

ΓΟ ， / '·))

从而可以得到，

_ m(z^kai 从而数据分享者可以根据密值对共享数据进行解密。

采用本发明实施例所提供的数据保护方法，数据拥有者和数据分享者的代理关系被分别保存到多个数据分发系统中，而数据分享者必须根据所有数据分发系统发送的更新后的上层密钥才能解密得到密值 m，从而在已有的基础上更进一步的提高了数据加密的安全性。数据保护方法的数据共享系统的示意图。本发明实施例所提供的数据共享系统，包括数据拥有者 10、数据分发系统 20、数据分享者 30。

所述数据拥有者 10包括：代理关系建立模块 12、密钥生成模块 14、以及共享数据发送模块 16。

所述代理关系建立模块 12用于与所述数据分享者 10建立代理关系，根据数据拥有者私钥和数据分享者公钥生成代理关系式，以及向所述数据分发系统发送代理关系信息以及所述代理关系式 ^，其中，所述代理关系信息包括所述数据拥有者和数据分享者之间确定代理关系的信息。

在本发明实施例中，数据拥有者公钥、数据私有者私钥、数据分享者公钥、数据分享者私钥的生成，可以采用与本发明实施例所提供的数据保护方法相同或相似的方法，在此不再赘述。数据拥有者公钥和数据拥有者私钥的生成可以由所述代理关系建立模块生成，也可以由其他的模块，比如一个专门的密钥生成模块来进行。至于代理关系式的生成则可以根据数据分发系统的数量，从本发明实施例所提供的数据保护方法中选择。具体的，当本发明实施例所提供的数据分发系统中，如果数据拥有者仅通过一个数据分发系统向数据分享者提供共享数据，则所述代理关系式可以根据 f_M = (p_B2 )^s-得到，而如果数据拥有者通过多个数据分发系统向数据分享者提供共享数据，则所述数据拥有者针对每一个数据分发系统生成代理关系式 Λ^) = ₂;Τ，其中， W表示第 i个数据分发系统对应的代理关系式， ∑^ = ， τ为所述多个数据分发系统的数量。

密钥生成模块 14用于生成共享数据的密值 m，通过所述密值 m将所述共享数据加密，以及通过数据拥有者公钥对所述密值 m进行加密得到上层密钥。

其中，密值 m和上层密钥的生成可以参用与本发明实施例所提供的数据保护方法中相同或相似的方法，在这里不再赘述。

共享数据发送模块 16用于将加密后的所述共享数据以及所述上层密钥发送至所述数据分发系统 20。

数据分发系统 20包括接收模块 22、代理关系维护模块 23、上层密钥更新模块 24、以及共享数据分发模块 26。

所述接收模块 22用于自所述数据拥有者 10获得所述代理关系信息、所述代理关系式、经加密后的所述共享数据、以及所述上层密钥。

所述代理关系维护模块 23 用于根据所述代理关系信息更新所述数据拥有者的代理关系表，建立所述代理关系式与数据分享者之间的映射关系，以及当所述接收模块接收到所述加密后的共享数据以及所述上层密钥时，所述代理关系维护模块还用于查找所述代理关系表并确认所述数据拥有者和所述数据分享者之间的代理关系，并且在确认所述数据拥有者和数据分享者之间确定代理关系的信息之后，获得所述数据分享者对应的所述代理关系式 rk_A→B；

上层密钥更新模块 24用于根据所述数据拥有者 10生成的代理关系式对所述上层密钥进行更新，得到更新后的上层密钥。

在本发明实施例中，所述上层密钥的更新可以采用与本发明实施例所提供的数据保护方法中相同或相似的方法。具体的，如果数据拥有者 10仅通过一个数据分发系统 20向数据分享者 30分发共享数据，则上层密钥更新模块 24根据代理关系式/^和上层密钥 c = ( ，从 G2 循环群中获得代理变换值 e(g^k ,f_AB〕，并且根据所述代理变换值更新所述上层密钥 = (^,«( ^) )，以得到更新后的上层密钥 c'^^,/^),^ ^*); 如果数据拥有者 10通过多个数据分发系统 20向数据分享者 30分发共享数据，则第 i个数据分发系统通过上层密钥更新模块 24，根据 W = ^₂;r对上层密钥 c^g^m^ )进行更新，得到第 i个数据分发系统的更新后的上层密钥 c, ' = (e(g^k,f_AB ( m^ )。

分发模块 26用于将共享数据以及更新后的上层密钥发送给数据分享者。数据分享者 30包括获得模块 32、以及解密模块 34。

所述获得模块 32用于自所述数据分发系统 20接收共享数据和所述更新后的上层密钥。

所述解密模块 34用于根据数据分享者私钥解密所述更新后的上层密钥，得到所述密值 m。中涉及的方法相同或类似的方法。具体的，当数据拥有者 10通过一个数据分发系统 20向数据分享者 30分发共享数据，则数据分享者根据数据分享者私钥 sk_B = (S_m,S_B2)，以及公式 _{m =} ^m(^PAi) ) 求得 _m; 当数据拥有者 10通过多个数据分发系统 20向数据分享 e(g^k,f_AB)

者 30分发共享数据，则数据分享者自多个数据分发系统 20中接收所述更新后的上层密钥，然后根据所述更新后的上层密钥得到组合密钥 ' = ^e (S Λ ) i , 」，然后根据所述组合密钥计算获得密值 m

当然所述数据分享者也包括分享者密钥生成模块，用于生成数据分享者公钥和数据分享者私钥，生成的方法可以参照本发明实施例的数据保护方法中所提供相应方法。

更进一步的，本发明实施例所提供数据共享系统的数据拥有者还包括密钥更新模块，用于更新数据拥有者私钥、数据拥有者公钥。具体的，密钥更新模块生成第二数据拥有者私钥^ ⁴ ^ ，^)和第二数据拥有者公钥 P '«，A2';>，并计算更新系数 =^'/^，所述密钥更新模块还用于将所述更新系数 =^S^ '^SA ₂ = 发送给所述数据分发系统。相应的数据分发系统包括密钥更新响应模块，用于根据所述更新系数得到新的代理关系式，即 ' 或者， = 在收到共享数据和上层密钥后，数据分发系统就可以根据新的代理关系式对上层密钥进行更新。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如 ROm/RAm、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

权利要求书

1、一种数据保护方法，其特征在于，包括：

数据拥有者与数据分享者建立代理关系，根据数据拥有者私钥和数据分享者公钥 pk_B生成代理关系式 f_AB；

所述数据拥有者向数据分发系统发送代理关系信息以及所述代理关系式 f_AB，其中，所述代理关系信息包括所述数据拥有者和数据分享者之间确定代理关系的信息；

所述数据分发系统根据所述代理关系信息更新所述数据拥有者的代理关系表，建立所述代理关系式 ^与数据分享者之间的映射关系，其中，所述代理关系表用于记录与所述数据拥有者建立代理关系的数据分享者的信息；

所述数据拥有者生成共享数据的密值 m，通过密值 m将共享数据加密；所述数据拥有者通过数据拥有者公钥对所述密值 m进行加密得到上层密钥；

所述数据拥有者将经过密值 m加密后的所述共享数据以及所述上层密钥发送至所述数据分发系统；

所述数据分发系统接收所述加密后的共享数据以及所述上层密钥后，查找所述代理关系表并确认所述数据拥有者和所述数据分享者之间的代理关系，当所述数据分发系统确认所述数据拥有者和数据分享者之间建立有代理关系时，所述数据分发系统获得所述数据分享者对应的所述代理关系式 f_AB；所述数据分发系统根据所述代理关系式 f_AB对所述上层密钥进行更新，得到更新后的上层密钥；所述数据分发系统将加密后的所述共享数据以及所述更新后的上层密钥发送给所述数据分享者；

所述数据分享者根据数据分享者私钥^ ^解密所述更新后的上层密钥，得到所述密值 m;

所述数据分享者根据所述密值 m对加密后的所述共享数据进行解密，得到所述共享数据。

2、如权利要求 1中所述的数据保护方法，其特征在于，所述数据拥有者私钥 ^： ""^)，其中，所述¹ ^和¹ ^是数据拥有者私钥的两个元素，所述数据拥有者公钥^^ ^^²)，其中，和是数据拥有者公钥的两个元素，所述数据分享者私钥 2)，其中，和 ₂是数据分享者私钥的两个元素，所述数据分享者公钥， 2)，其中，和 ^是数据分享者公钥的两个元素，所述 ^¹⁼ ^2 = ， , = g"² , , , ^¾ ,

其中， _a〖、、 b 均为随机数，预设参数 g为循环群的生成元， z为循环群 ^G2中的一个元素，且 <¾为通过双线性映射得到的 ^{: χ} →^G2， Z = e(g，g)。

3、如权利要求 2中所述的数据保护方法，其特征在于，还包括：

所述数据拥有者与数据分享者建立代理关系，生成代理关系式包括 (：数据拥有者根据所述数据分享者公钥 (P_m,P_B2)以及数据拥有者私钥（ Α₂；) 确定代理关系式 = ₂) ¹。

4、如权利要求 3中所述的数据保护方法，其特征在于，所述数据拥有者通过数据拥有者公钥对所述密值 m进行加密得到上层密钥包括：

通过数据拥有者公钥 (P_Al,P_A2)对所述密值 m进行加密得到上层密钥 (g^k,m(P_Alf), 其中， k为随机数。

5、如权利要求 4中所述的数据保护方法，其特征在于，所述数据分发系统根据所述代理关系式对所述上层密钥进行更新，得到更新后的上层密钥包括：数据分发系统根据代理关系式 rk_A→B和上层密钥（g^ ^ )，从所述 G2循环群中获得代理变换值 e(g f_AB)；

根据所述代理变换值更新所述上层密钥（^ ( ^)，以得到更新后的上层密钥 ( ^， ) (^)。

6、如权利要求 5中所述的数据保护方法，其特征在于，所述数据分享者根据数据分享者私钥（^，^^解密所述更新后的上层密钥，得到所述密值 m包括：数根据数据分享者私钥，以及公式 = ²求得密值^

7、如权利要求 2中所述的数据保护方法，其特征在于，

所述数据拥有者与数据分享者建立代理关系，生成代理关系式，所述数据拥有者将所述代理关系式发送给数据分发系统包括：

所述数据拥有者与数据分享者建立代理关系，生成多个代理关系式，所述数据拥有者将所述多个代理关系式中的每个关系式分别发送给多个数据分发系统中对应的数据分发系统，

所述数据分发系统根据所述代理关系式对所述上层密钥进行更新，得到更新后的上层密钥包括：

每个数据分发系统分别根据各自接收到代理关系式对所述上层密钥进行更新，得到更新后的上层密钥，

所述数据分享者根据数据分享者私钥解密所述更新后的上层密钥，得到所述密值 m包括：

所述数据分享者根据所述多个数据分发系统产生的多个更新后的上层密钥，得到组合密钥；

所述数据分享者根据所述组合密钥，以及所述数据分享者私钥得到所述密值 m。

8、如权利要求 7中所述的数据保护方法，其特征在于，

所述数据拥有者与数据分享者建立代理关系，生成多个代理关系式，所述数据拥有者将所述多个代理关系式中的每个代理关系式分别发送给多个数据分发系统中对应的数据分发系统：

所述数据拥有者与数据分享者根据数据拥有者私钥和数据分享者公钥，根据公式

/ '•) = (

生成与所述多个数据分享系统——对应的所述多个代理关系式，其中， W表示第 i个数据分发系统对应的代理关系式，且∑^. = ， T为所述多个数据分发系统的数量。

9、如权利要求 8中所述的数据保护方法，其特征在于，

所述数据拥有者通过数据拥有者公钥对所述密值 m进行加密得到上层密钥包括：

通过所述数据拥有者公钥对所述密值 m进行公钥加密得到上层密钥 (g^k , m(P_Al f ) , 其中， k为随机数。

所述多个数据分发系统分别根据所述多个代理关系式对所述上层密钥进行更新，得到多个更新后的上层密钥包括：

第 i个数据分发系统根据代理关系式 f_M ( = (Ρ_Β2γ对上层密钥 (g^k , m (P_A1† 进行更新，得到第 i个数据分发系统的更新后的上层密钥（^^,Λ^ χρ ^)。

10、如权利要求 7中所述的数据保护方法，其特征在于，所述组合密钥为 (n ^e s^k,f_AB (i))M^F )，根据所述组合密钥获得所述密值 m包括：

11、一种数据共享系统，其特征在于，包括数据拥有者、数据分发系统、以及数据分享者，所述数据拥有者通过所述数据分发系统将共享数据分发给所述数据分享者，所述数据拥有者包括代理关系建立模块、密钥生成模块、以及共享数据发送模块，所述数据分发系统包括接收模块、代理关系维护模块、上层密钥更新模块、以及共享数据分发模块，所述数据分享者包括获得模块、以及解密模块，其中，

所述代理关系建立模块用于与所述数据分享者建立代理关系，根据所述数据拥有者私钥和数据分享者公钥生成代理关系式 ^ 以及向所述数据分发系统发送代理关系信息以及所述代理关系式 /^，其中，所述代理关系信息包括所述数据拥有者和数据分享者之间确定代理关系的信息；

所述密钥生成模块用于生成共享数据的密值 m，通过所述密值 m将所述共享数据加密，以及通过数据拥有者公钥对所述密值 m进行加密得到上层密钥；所述共享数据发送模块用于将加密后的所述共享数据以及所述上层密钥发送至所述数据分发系统；

所述接收模块用于自所述数据拥有者获得所述代理关系信息、所述代理关系式、经加密后的所述共享数据、以及所述上层密钥；

所述代理关系维护模块用于根据所述代理关系信息更新所述数据拥有者的代理关系表，建立所述代理关系式与数据分享者之间的映射关系，以及当所述接收模块接收到所述加密后的共享数据以及所述上层密钥时，所述代理关系维护模块还用于查找所述代理关系表并确认所述数据拥有者和所述数据分享者之间的代理关系，并且在确认所述数据拥有者和数据分享者之间确定建立有代理关系时，获得所述数据分享者对应的所述代理关系式 /^，其中，所述代理关系表用于记录与所述数据拥有者建立代理关系的数据分享者的信息；

上层密钥更新模块，用于根据所述代理关系式对所述上层密钥进行更新，得到更新后的上层密钥；

分发模块用于将所述共享数据以及所述更新后的上层密钥发送给数据分享者；

所述获得模块用于自所述数据分发系统接收共享数据和所述更新后的上层密钥；

所述解密模块用于根据数据分享者私钥解密所述更新后的上层密钥，得到所述密值 m。

12、如权利要求 11所述的数据共享系统，其特征在于，所述数据拥有者私钥 ^： ""^)，其中，所述¹ ^和¹ ^是数据拥有者私钥的两个元素，所述数据拥有者公钥 ^^ ⁼ (^，^Ρ )，其中，和是数据拥有者公钥的两个元素，所述数据分享者私钥 2)，其中，和 ₂是数据分享者私钥的两个元素，所述数据分享者公钥， 2)，其中，和 ^是数据分享者公钥的两个元素，所述 ι ^{= ί}¾，

其中， ^Ωι、 ^{a b} 均为随机数，预设参数 g为循环群的生成元， Z为循环群中的一个元素，且 <¾为通过双线性映射得到的₆ ^ →G₂， Z = e(g，g)。

13、如权利要求 12所述的数据共享系统，其特征在于，所述数据拥有者根据 f_AB = (P_B2 )^SAI生成所述代理关系式。

14、如权利要求 13所述的数据共享系统，其特征在于，所述密钥生成模块根据所述数据拥有者公钥 (P_AL, P_A2)对所述密值 m进行公钥加密得到所述上层密钥 , 其中， k为随机数。 15、如权利要求 14所述的数据共享系统，其特征在于，所述上层密钥更新模块根据所述代理关系式^和所述上层密钥 = (^^( ^))，从所述 G2循环群中获得代理变换值₆(^，），并且根据所述代理变换值，）更新所述上层密钥 (g^k,m(p ), 以得到所述更新后的上层密钥《^， )^( ^)。 16、如权利要求 15所述的数据共享系统，其特征在于，所述解密模块根据数据分（^^^)，以及公式 = ²求得密值^

17、如权利要求 12所述的数据共享系统，其特征在于，所述数据共享系统包括多个数据分发系统，所述数据拥有者通过所述多个数据分发系统向所述数据分享者分发数据，

所述代理关系建立模块根据 ^() = (A₂;r生成多个代理关系式，并将所述多个代理关系式分别发送至所述多个数据分发系统，其中，表示发送至第 i 个数据分发系统的代理关系式，且 = ¹， τ为所述多个数据分发系统的数量。

18、如权利要求 17所述的数据共享系统，其特征在于，

所述密钥生成模块通过所述数据拥有者公钥（^,/^)对所述密值 m进行公钥加密得到上层密钥（^ ( ^))，其中， k为随机数；

所述上层密钥更新模块根据所述代理关系式 Χ^ΧΑ^对上层密钥

(_g , ( , )进行更新，得到所述第 i个数据分发系统的更新后的上层密钥

19、如权利要求 18所述的数据共享系统，其特征在于，

所述解密模块根据自所述多个数据分发系统处获得的所述更新后的上层密钥《 ,χ^οχ^)*),获得所述组合密钥 , 并且所述解密模块根据所述组合密钥（] ^e α Λ ) ⁱ H^miP获得所述密值 m : γγΐ―

ro， ))° 20、如权利要求 13或 17所述的数据共享系统，其特征在于，所述数据拥有者还包括括密钥更新模块用于更新所述数据拥有者私钥和所述数据拥有者公钥，其中，所述密钥更新模块生成第二数据拥有者私钥 (^',5^ '；)和第二数据拥有者公钥并计算更新系数 ^ 数据拥有者还用于将所述更新系数 t_x 发送给所述数据分发系统；

所述数据分发系统还包括密钥更新响应模块，用于根据所述更新系数更更新代理关系式，即 = ( ) ，或者， ' « = ( ^'。

21、一种数据分发系统，其特征在于，包括接收模块、代理关系维护模块、上层密钥更新模块、以及共享数据分发模块，

所述接收模块用于自数据拥有者处获得与所述数据拥有者建立代理关系的数据分享者信息、由数据拥有者密钥和数据分享者密钥共同生成的代理关系式、经过数据拥有者采用密值 m加密后的共享数据、以及所述共享数据的上层密钥，其中，所述上层密钥为数据拥有者通过数据拥有者密钥对所述密值 m加密生成；所述代理关系维护模块用于根据所述数据分向者信息建立和维护代理关系表，在接收到所述加密后的共享数据以及所述上层密钥时，查找所述代理关系表确认与所述数据拥有者建立代理关系的数据分享者，并获得所述由数据拥有者密钥和数据分享者密钥共同生成的代理关系式；

上层密钥更新模块，用于根据所述代理关系式对所述上层密钥进行更新，得到更新后的上层密钥，以使得数据分享者可以根据数据分享者密钥对所述更新后的上层密钥进行解密得到所述密值 m;

分发模块用于将所述共享数据以及所述更新后的上层密钥发送给数据分享者。 22、如权利要求 21所述的数据分发系统，其特征在于，所述数据拥有者密钥包括数据拥有者私钥 sk_A和数据拥有者公钥 pk_A，所述数据分享者密钥包括数据分享者私钥 _s和数据分享者公钥 pk_B。

23、如权利要求 22所述的数据分发系统，其特征在于，所述代理关系式由所述数据拥有者私钥和所述数据分享者公钥生成。 24、如权利要求 22所述的数据分发系统，其特征在于，所述上层密钥为数据拥有者根据数据拥有者公钥对密值 m进行加密得到的。 25、如权利要求 24所述的数据分发系统，其特征在于，数据分享者根据所述分享者私钥对所述更新后的上层密钥进行解密得到所述密值 m。

26、如权利要求 25所述的数据分发系统，其特征在于，所述数据拥有者私钥 = 0^，^)，其中，所述和^是数据拥有者私钥的两个元素，所述数据拥有者公钥^^ ⁼ (^， 2)，其中，和是数据拥有者公钥的两个元素，所述数据分享者私钥 ^{= C}^， ₂)，其中， ^和 2是数据分享者私钥的两个元素，所述数据分享者公钥 ^ ^ ，^)，其中，和 ^是数据分享者公钥的两个元素，所述 ι = , 其中， _Ωι、、 b 均为随机数，预设参数 g为循环群的生成元， z为循环群 ^G2中的一个元素，且 <¾为通过双线性映射得到的 ^{6 :} >< → ^G2， Z = _e(g，g)。

27、一种数据保护方法，其特征在于，包括：

数据分发系统接收所述数据拥有者发送的代理关系信息以及代理关系式 f_AB，其中，数据拥有者与数据分享者建立了代理关系，所述代理关系信息包括所述数据拥有者和数据分享者之间确定代理关系的信息，所述代理关系式是根据数据拥有者私钥 sk_A和数据分享者公钥 pk_B生成的；

所述数据分发系统根据所述代理关系信息更新所述数据拥有者的代理关系表，建立所述代理关系式 ^与数据分享者之间的映射关系，其中，所述代理关系表用于记录与所述数据拥有者建立代理关系的数据分享者的信息；

所述数据分发系统接收所述数据拥有者发送的共享数据以及上层密钥，所述共享数据由所述数据拥有者生成的共享数据的密值 m加密，所述上层密钥由所述数据拥有者通过数据有者公钥对所述密值 m进行加密得到；

所述数据分发系统接收所述加密后的共享数据以及所述上层密钥后，查找所述代理关系表并确认所述数据拥有者和所述数据分享者之间的代理关系，当所述数据分发系统确认所述数据拥有者和数据分享者之间建立有代理关系时，所述数据分发系统获得所述数据分享者对应的所述代理关系式 f_AB；所述数据分发系统根据所述代理关系式 f_AB对所述上层密钥进行更新，得到更新后的上层密钥；所述数据分发系统将加密后的所述共享数据以及所述更新后的上层密钥发送给所述数据分享者，以使所述数据分享者根据数据分享者私钥解密所述更新后的上层密钥，得到所述密值 m，进而使得所述数据分享者根据所述密值 m 对加密后的所述共享数据进行解密，得到所述共享数据。

28、如权利要求 27所述的数据保护方法，其特征在于，所述数据拥有者私钥 = 0^，^)，其中，所述和^是数据拥有者私钥的两个元素，所述数据拥有者公钥^^ ⁼ (^， 2)，其中，和是数据拥有者公钥的两个元素，所述数据分享者私钥 ^{= C}^， ₂)，其中，和 2是数据分享者私钥的两个元素，所述数据分享者公钥 ^ ^ ，^)，其中，和 ^是数据分享者公钥的两个元素，所述 ι = , 其中， _Ωι、、 b 均为随机数，预设参数 g为循环群的生成元， z为循环群 ^G2中的一个元素，且 <¾为通过双线性映射得到的 ^{6 :} >< → ^G2， Z = _e(g，g)。

29、一种数据共享系统，其特征在于，包括多个数据分发系统，其中，所述多个数据分发系统中的每一个均用于记录数据拥有者和数据分享者间建立的代理关系，并且所述数据分发系统中的每一个均维护有与所述代理关系对应的代理关系式，所述代理关系式为所述数据拥有者的数据拥有者密钥和所述数据分享者的数据分享者密钥共同生成，当所述多个数据分发系统接收数据拥有者发送的共享数据，以及数据拥有者通过数据拥有者密钥对所述共享数据的密值 m 进行加密得到的上层密钥时，所述多个数据分发系统中的每一个根据其各自维护的所述代理关系式对所述上层密钥进行更新，然后分别将更新后的上层密钥发送给所述数据分享者，以使得所述数据分享者可以通过将所述多个数据分发系统发送的多个更新后的上层密钥进行组合并解密得到所述密值 m。