CN106411901B - 一种数字身份标识管理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数字身份标识管理方法及系统，涉及信息安全领域。解决了IBC密码技术体系下的密钥托管及密钥更新后标识自证性降低的问题。首先建立区块链应用系统，部署多个节点，每个节点对应一个公开、共享的账本，每个账本中均记录多个区块；然后建立身份标识管理模式，在每个账本中同步记录各用户身份标识ID的生成、注销和更新操作。本发明结合区块链技术，实现无中心化KDC、分布式的用户身份标识ID及密钥分发系统，即用户独立建设私有KDC生成该用户ID及密钥数据，避免了中心化KDC遭受攻击而造成整个应用安全性降低的问题。如对方进行攻击时，需同时攻击半数以上节点，难度极大，安全性大大优于中心化的IBC算法应用方案。

Description

一种数字身份标识管理方法及系统
技术领域
本发明涉及信息安全领域。
背景技术
目前，基于身份标识的IBC(Identity-Based Cryptograph)密码技术已得到广泛应用，该技术使用的是非对称密码体系，加密与解密使用两套不同的密钥，用户的公钥就是他的身份标识ID，比如姓名、email地址、手机号等，因此具有密钥管理简单的优点。
IBC密码技术体系中，由于用户的私钥是由中心化部署的密钥分发中心KDC(KeyDistribution Center)生成并管理，因此KDC保存了用户私钥的备份，即IBC密钥托管问题。该问题导致了IBC密码技术无法满足《电子签名法》的要求，不能应用于开放的网络环境中。
该体系中，如果用户密钥需要更新，在KDC系统参数不变的情况下，用户公钥，如姓名、email等，则需额外添加或修改诸如日期等相关参数，以实现私钥的更新。这将导致密钥更新后用户公钥自证性降低的问题。
发明内容
本发明提供一种数字身份标识管理方法及系统,目的在于解决KDC作为中心化的密钥分发中心，如被攻击将造成整个应用体系安全性降低、IBC密码技术体系的密钥托管及密钥更新后标识自证性降低的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种数字身份标识管理方法，它是由以下过程实现：
S1、建立区块链应用系统，部署多个节点，每个节点对应一个公开、共享的账本，每个账本中均记录多个区块；
S2、建立身份标识管理模式，在每个账本中同步记录各用户身份标识ID的生成、注销和更新操作。
进一步，所述S1的具体实现过程包括：
S11、建立P2P网络，部署多个节点；
S12、每个节点均维护一个公开、共享的账本，账本中记录多个区块，每个区块记录多条操作或交易数据；
S13、每个节点均由各用户或第三方自主进行维护。
进一步，所述S2的具体实现过程包括：
S21、用户生成的身份标识ID及附加信息向区块链全部节点发布，经过区块链全部节点的共识处理，将新生成的用户标识ID及附加信息记录在区块链中，用户身份标识ID生成操作结束；
S22、用户身份标识ID注销请求向区块链全部节点发布，经过区块链全部节点的共识处理，将密钥对注销请求记录在区块链中，用户身份标识ID注销操作结束；
S23、依次执行用户身份标识ID注销操作和用户身份标识ID生成操作实现用户密钥对的更新。
进一步，所述S21的具体实现过程包括：
S211、用户建立KDC系统，选择身份标识ID，并通过KDC生成与所述ID相对应的私钥s，即公私钥对为(ID，s)，私钥s由用户秘密保存；
S212、通过私钥s计算签名Sign(ID，t，m，Hash(r))，
其中，
ID为身份标识；
t为当前操作时间；
m为特定信息，具体为随机数或用户自定义信息；
r为随机数，秘密保存，用于用户丢失私钥后，证明自身身份的证据；
Hash(r)为标准Hash函数；
S213、将ID，t，m，Hash(r)，Sign(ID，t，m，Hash(r))及KDC公开参数params作为一笔操作记录向区块链全部节点发布；
S214、其他节点接收到操作记录，使用发布者的公钥ID及t、m、Hash(r)信息验证签名Sign(ID，t，m，Hash(r))是否正确，同时验证t是否与当前时间相一致；
S215、根据区块链共识处理机制，当半数以上节点验证通过，则将该操作记录记录到区块链中，用户身份标识ID生成成功。
进一步，所述S22的具体实现过程包括：
S221、用户采用私钥s对该用户ID、当前操作时间t和注销原因w进行签名Sign(ID，t，w)，并将ID，t，w及Sign(n，t，w)作为一条操作记录向全部节点发布；
S222、如果用户私钥s丢失，则用户将ID、秘密保存的随机数r及注销原因w作为一条记录向全部节点发布；
S223、根据区块链共识处理机制，当半数以上节点验证通过，则将该操作记录记录到区块链中，用户身份标识ID注销成功。
本发明的有益效果是：本发明结合区块链技术，实现去中心化KDC、分布式的密钥分发系统，解决了如被攻击将造成整个应用体系安全性降低、IBC密码技术体系的密钥托管及密钥更新后标识自证性降低的问题。
本发明还提出一种数字身份标识管理系统，该系统包括：
区块链应用系统建立模块，用于部署多个节点，每个节点对应一个公开、共享的账本，每个账本中均记录多个区块；
用户身份标识管理模式建立模块，用于在每个账本中同步记录各用户身份标识ID生成、注销和更新操作。
进一步，所述区块链应用系统建立模块包括：
节点部署模块，用于建立P2P网络，部署多个节点；
数据记录模块，用于采用一对一的方式，令每个节点维护一个公开、共享的账本，账本中记录多个区块，每个区块记录多条操作或交易数据；
自主维护模块，用于各用户或第三方自主对每个节点进行维护。
进一步，所述用户身份标识管理模式建立模块包括：
用户标识ID生成模块，用于用户生成的身份标识ID及附加信息向区块链全部节点发布，经过区块链全部节点的共识处理，将新生成的用户标识ID及附加信息记录在区块链中，用户标识ID生成操作结束；
用户身份标识ID注销模块，用于用户身份标识ID注销请求向区块链全部节点发布，经过区块链全部节点的共识处理，将注销请求记录在区块链中，用户身份标识ID注销操作结束；
用户身份标识ID更新模块，用于依次执行用户身份标识ID注销操作和用户身份标识ID生成操作实现用户身份标识ID的更新。
进一步，所述用户身份标识ID生成模块包括：
公私钥对生成模块，用于用户建立KDC系统，选择身份标识ID，并通过KDC生成与所述ID相对应的私钥s，即公私钥对为(ID，s)；
签名计算模块，用于通过私钥s计算签名Sign(ID，t，m，Hash(r))，
其中，
ID为身份标识；
t为当前操作时间；
m为特定信息，具体为随机数或用户自定义信息；
r为随机数，秘密保存，用于用户丢失私钥后，证明自身身份的证据；
Hash(r)为标准Hash函数；
身份标识ID生成操作记录发布模块，用于将ID，t，m，Hash(r)，Sign(ID，t，m，Hash(r))及KDC公开参数params作为一笔操作记录向区块链全部节点发布；
验证模块，用于当其他节点接收到操作记录，使用发布者的公钥ID及t、m、Hash(r)信息验证签名Sign(ID，t，m，Hash(r))是否正确，同时验证t是否与当前时间相一致；
用户身份标识ID生成处理模块，用于根据区块链共识处理机制，当半数以上节点验证通过，则将该操作记录记录到区块链中，用户身份标识ID生成成功。
进一步，所述用户身份标识ID注销模块包括：
用户身份标识ID注销操作记录发布模块，用于用户采用私钥s对该用户ID、当前操作时间t和注销原因w进行签名Sign(ID，t，w)，并将ID，t，w及Sign(n，t，w)作为一条操作记录向全部节点发布；
私钥丢失操作记录发布模块，用于当用户私钥s丢失，则用户将ID、秘密保存的随机数r及注销原因w作为一条记录向全部节点发布；
用户身份标识ID注销处理模块，用于根据区块链共识处理机制，当半数以上节点验证通过，则将该操作记录记录到区块链中，用户身份标识ID注销成功。
本发明的有益效果是：本发明结合区块链技术，实现去中心化KDC、分布式的密钥分发系统，解决了如被攻击将造成整个应用体系安全性降低、IBC密码技术体系的密钥托管及密钥更新后标识自证性降低的问题。
附图说明
图1为本发明实施例所述的数字身份标识管理方法的流程图；
图2为本发明实施例所述的建立区块链应用系统的流程图；
图3为本发明实施例所述的建立身份标识管理模式的流程图；
图4为本发明实施例所述的用户身份标识ID生成的流程图；
图5为本发明实施例所述的用户身份标识ID注销的流程图；
图6为本发明实施例所述的数字身份标识管理系统的原理示意图；
图7为本发明实施例所述的区块链应用系统建立模块1的原理示意图；
图8为本发明实施例所述的用户身份标识管理模式建立模块2的原理示意图；
图9为本发明实施例所述的用户身份标识ID生成模块6的原理示意图；
图10为本发明实施例所述的用户身份标识ID注销模块7的原理示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、区块链应用系统建立模块，2、用户身份标识管理模式建立模块，3、节点部署模块，4、数据记录模块，5、自主维护模块，6、用户身份标识ID生成模块，7、用户身份标识ID注销模块，8、用户身份标识ID更新模块，9、公私钥对生成模块，10、签名计算模块，11、用户身份标识ID生成操作记录发布模块，12、验证模块，13、用户身份标识ID生成处理模块，14、用户身份标识ID注销操作记录发布模块，15、私钥丢失操作记录发布模块，16、用户身份标识ID注销处理模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提出了一种数字身份标识管理方法，它是由以下过程实现：
S1、建立区块链应用系统，部署多个节点，每个节点对应一个公开、共享的账本，每个账本中均记录多个区块；
S2、建立身份标识管理模式，在每个账本中同步记录各用户身份标识ID的生成、注销和用更新操作。
其中，如图2所示，区块链应用系统建立的过程为：
S11、建立P2P网络，部署多个节点；
S12、每个节点均维护一个公开、共享的账本，账本中记录多个区块，每个区块记录多条操作或交易数据；
S13、每个节点均由各用户或第三方自主进行维护。
如图3所示，身份标识管理模式建立的过程为；
S21、用户生成的身份标识ID及附加信息向区块链全部节点发布，经过区块链全部节点的共识处理，将新生成的用户标识ID及附加信息记录在区块链中，用户身份标识ID生成操作结束；
S22、用户的身份标识ID注销请求向区块链全部节点发布，经过区块链全部节点的共识处理，将注销请求记录在区块链中，用户身份标识ID注销操作结束；
S23、依次执行用户身份标识ID注销操作和用户身份标识ID生成操作实现用户身份标识ID的更新。
身份标识管理模式的建立包括了身份标识ID生成、注销和更新的操作过程，以下分别对身份标识ID生成和注销操作过程进行详细说明：
如图4所示，所述用户身份标识ID生成过程为：
S211、用户建立KDC系统，并选择身份标识ID，通过KDC生成与所述ID相对应的私钥s，即公私钥对为(ID，s)，私钥s由用户秘密保存；
S212、通过私钥s计算签名Sign(ID，t，m，Hash(r))，
其中，
ID为身份标识；
t为当前操作时间；
m为特定信息，具体为随机数或用户自定义信息；
r为随机数，秘密保存，用于用户丢失私钥后，证明自身身份的证据；
Hash(r)为标准Hash函数；
S213、将ID，t，m，Hash(r)，Sign(ID，t，m，Hash(r))及KDC公开参数params作为一笔操作记录向区块链全部节点发布；
S214、其他节点接收到操作记录，使用发布者的公钥ID及t、m、Hash(r)信息验证签名Sign(ID，t，m，Hash(r))是否正确，同时验证t是否与当前时间相一致；
S215、根据区块链共识处理机制，当半数以上节点验证通过，则将该操作记录记录到区块链中，用户身份标识ID生成成功。
如图5所示，用户身份标识ID注销的过程为：
S221、用户采用私钥s对该用户ID、当前操作时间t和注销原因w进行签名Sign(ID，t，w)，并将ID，t，w及Sign(n，t，w)作为一条操作记录向全部节点发布；
S222、如果用户私钥s丢失，则用户将ID、秘密保存的随机数r及注销原因w作为一条记录向全部节点发布；
S223、根据区块链共识处理机制，当半数以上节点验证通过，则将该操作记录记录到区块链中，用户身份标识ID注销成功。
本实施例所述的数字身份标识管理方法结合区块链技术，实现去中心化KDC、分布式的密钥分发系统，解决了如被攻击将造成整个应用体系安全性降低、IBC密码技术体系的密钥托管及密钥更新后标识自证性降低的问题。
没有中心KDC，每个用户独立管理自己的私有KDC并生成密钥对，保证了用户密钥对只有用户自己拥有，满足“电子签名法”的要求，解决了IBC密码技术体系存在的密钥托管问题。
用户私钥需要更新时，在有中心化KDC的情况下，因为KDC密钥及参数一般不能更改，只能对用户ID添加诸如日期等附件参数，实现用户私钥的更新，这样势必降低了用户公钥标识ID的自证性。本发明由于KDC属于用户私有，用户只需重新生成私有KDC并重新对用户公钥ID计算私钥，由于私钥更新后用户ID依然不变，解决了密钥更新后标识自证性降低的问题。
用户自己维护证书信任体系，即使半数以下用户合谋攻击，也无法攻击成功。同时由于没有中心化KDC系统，用户也无需向KDC缴纳任何费用。
区块链中所有操作记录均不可更改或删除，任何操作均可审计追溯，安全性、可靠性由全网节点共同维护。
实施例2
如图6所示，本实施例提出了一种数字身份标识管理系统，该系统包括：
区块链应用系统建立模块1，用于部署多个节点，每个节点对应一个公开、共享的账本，每个账本中均记录多个区块；
用户身份标识管理模式建立模块2，用于在每个账本中同步记录各用户身份标识ID生成、注销和更新操作。
其中，如图7所示，所述区块链应用系统建立模块1包括：
节点部署模块3，用于建立P2P网络，部署多个节点；
数据记录模块4，用于采用一对一的方式，令每个节点维护一个公开、共享的账本，账本中记录多个区块，每个区块记录多条操作或交易数据；
自主维护模块5，用于各用户或第三方对每个节点进行维护。
如图8所示，所述用户身份标识管理模式建立模块2包括：
用户身份标识ID生成模块6，用于用户生成的身份标识ID及附加信息向区块链全部节点发布，经过区块链全部节点的共识处理，将新生成的用户标识ID及附加信息记录在区块链中，用户身份标识ID生成操作结束；
用户身份标识ID注销模块7，用于用户身份标识ID注销请求向区块链全部节点发布，经过区块链全部节点的共识处理，将注销请求记录在区块链中，用户身份标识ID注销操作结束；
用户身份标识ID更新模块8，用于依次执行用户身份标识ID注销操作和用户身份标识ID生成操作实现用户身份标识ID的更新。
优选的，如图9所示，所述用户身份标识ID生成模块6包括：
公私钥对生成模块9，用于用户选择身份标识ID，并通过用户KDC生成与所述ID相对应的私钥s，即公私钥对为(ID，s)，私钥s由用户秘密保存；
签名计算模块10，用于通过私钥s计算签名Sign(ID，t，m，Hash(r))，
其中，
ID为身份标识；
t为当前操作时间；
m为特定信息，具体为随机数或用户自定义信息；
r为随机数，秘密保存，用于用户丢失私钥后，证明自身身份的证据；
Hash(r)为标准Hash函数；
身份标识ID生成操作记录发布模块11，用于将ID，t，m，Hash(r)，Sign(ID，t，m，Hash(r))及KDC公开参数params作为一笔操作记录向区块链全部节点发布；
验证模块12，用于当其他节点接收到操作记录，使用发布者的公钥ID及t、m、Hash(r)信息验证签名Sign(ID，t，m，Hash(r))是否正确，同时验证t是否与当前时间相一致；
用户身份标识ID生成处理模块13，用于根据区块链共识处理机制，当半数以上节点验证通过，则将该操作记录记录到区块链中，用户身份标识ID生成成功。
优选的，如图10所示，所述用户身份标识ID注销模块7包括：
用户身份标识ID注销操作记录发布模块14，用于用户采用私钥s对该用户ID、当前操作时间t和注销原因w进行签名Sign(ID，t，w)，并将ID，t，w及Sign(n，t，w)作为一条操作记录向全部节点发布；
私钥丢失操作记录发布模块15，用于当用户私钥s丢失，则用户将ID、秘密保存的随机数r及注销原因w作为一条记录向全部节点发布；
用户身份标识ID注销处理模块16，用于根据区块链共识处理机制，当半数以上节点验证通过，则将该操作记录记录到区块链中，用户身份标识ID注销成功。
本实施例所述的数字身份标识管理系统结合区块链技术，实现去中心化KDC、分布式的密钥分发系统，解决了如被攻击将造成整个应用体系安全性降低、IBC密码技术体系的密钥托管及密钥更新后标识自证性降低的问题。
没有中心KDC，每个用户独立管理自己的私有KDC并生成密钥对，保证了用户密钥对只有用户自己拥有，满足“电子签名法”的要求，解决了IBC密码技术体系存在的密钥托管问题。
用户私钥需要更新时，在有中心化KDC的情况下，因为KDC密钥及参数一般不能更改，只能对用户ID添加日期等附件参数，实现用户私钥的更新，这样势必降低了用户公钥标识ID的自证性。本发明由于KDC属于用户私有，用户只需重新生成私有KDC并重新对用户公钥ID计算私钥，由于私钥更新后用户ID依然不变，解决了密钥更新后标识自证性降低的问题。
用户自己维护证书信任体系，即使半数以下用户合谋攻击，也无法攻击成功。同时由于没有中心化KDC系统，用户也无需向KDC缴纳任何费用。
区块链中所有操作记录均不可更改或删除，任何操作均可审计追溯，安全性、可靠性由全网节点共同维护。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种数字身份标识管理方法，其特征在于，它是由以下过程实现：
S1、建立区块链应用系统，部署多个节点，每个节点对应一个公开、共享的账本，每个账本中均记录多个区块；
S2、建立身份标识管理模式，在每个账本中同步记录各用户身份标识ID的生成、注销和更新操作，其中所述用户身份标识ID的生成过程具体包括：
S21、用户生成的身份标识ID及附加信息向区块链全部节点发布，经过区块链全部节点的共识处理，将新生成的用户标识ID及附加信息记录在区块链中，用户身份标识ID生成操作结束；
S22、用户的身份标识ID注销请求向区块链全部节点发布，经过区块链全部节点的共识处理，将身份标识ID注销请求记录在区块链中，用户身份标识ID注销操作结束；
S23、依次执行用户身份标识ID注销操作和用户身份标识ID生成操作实现用户身份标识ID的更新；
其中对于所述步骤S21的实现过程包括：
S211、用户建立KDC系统，选择身份标识ID，并通过KDC生成与所述ID相对应的私钥s，即公私钥对为(ID，s)，私钥s由用户秘密保存；
S212、通过私钥s计算签名Sign(ID，t，m，Hash(r))，
其中，
ID为身份标识；
t为当前操作时间；
m为特定信息，具体为随机数或用户自定义信息；
r为随机数，秘密保存，用于用户丢失私钥后，证明自身身份的证据；
Hash(r)为标准Hash函数；
S213、将ID，t，m，Hash(r)，Sign(ID，t，m，Hash(r))及KDC公开参数params作为一笔操作记录向区块链全部节点发布；
S214、其他节点接收到操作记录，使用发布者的公钥ID及t、m、Hash(r)信息验证签名Sign(ID，t，m，Hash(r))是否正确，同时验证t是否与当前时间相一致；
S215、根据区块链共识处理机制，当半数以上节点验证通过，则将该操作记录记录到区块链中，该用户身份标识ID生成成功。
2.根据权利要求1所述的一种数字身份标识管理方法，其特征在于，所述S1的具体实现过程包括：
S11、建立P2P网络，部署多个节点；
S12、每个节点均维护一个公开、共享的账本，账本中记录多个区块，每个区块记录多条操作或交易数据；
S13、每个节点均由各用户或第三方进行维护。
3.根据权利要求1所述的一种数字身份标识管理方法，其特征在于，所述S22的具体实现过程包括：
S221、用户采用私钥s对该用户ID、当前操作时间t和注销原因w进行签名Sign(ID，t，w)，并将ID，t，w及Sign(n，t，w)作为一条操作记录向全部节点发布；
S222、如果用户私钥s丢失，则用户将ID、秘密保存的随机数r及注销原因w作为一条记录向全部节点发布；
S223、根据区块链共识处理机制，当半数以上节点验证通过，则将该操作记录记录到区块链中，用户身份标识ID注销成功。
4.一种数字身份标识管理系统，其特征在于，它包括：
区块链应用系统建立模块(1)，用于部署多个节点，每个节点对应一个公开、共享的账本，每个账本中均记录多个区块；
用户身份标识管理模式建立模块(2)，用于在每个账本中同步记录各用户身份标识ID生成、注销和更新操作；
其中,所述用户身份标识管理模式建立模块(2)包括：用户身份标识ID生成模块(6)，所述用户身份标识ID生成模块(6)用于用户生成的身份标识ID及附加信息向区块链全部节点发布，经过区块链全部节点的共识处理，将新生成的用户标识ID及附加信息记录在区块链中，用户身份标识ID生成操作结束；
用户身份标识ID注销模块(7)，用于用户的身份标识ID注销请求向区块链全部节点发布，经过区块链全部节点的共识处理，将用户身份标识ID注销请求记录在区块链中，用户身份标识ID注销操作结束；
用户身份标识ID更新模块(8)，用于依次执行用户身份标识ID注销操作和用户身份标识ID生成操作实现用户身份标识ID的更新；
其中所述用户身份标识ID生成模块(6)包括：
公私钥对生成模块(9)，用于用户建立KDC系统，选择身份标识ID，并通过KDC生成与所述ID相对应的私钥s，即公私钥对为(ID，s)，私钥s由用户秘密保存；
签名计算模块(10)，用于通过私钥s计算签名Sign(ID，t，m，Hash(r))，
其中，
ID为身份标识；
t为当前操作时间；
m为特定信息，具体为随机数或用户自定义信息；
r为随机数，秘密保存，用于用户丢失私钥后，证明自身身份的证据；
Hash(r)为标准Hash函数；
用户身份标识ID生成操作记录发布模块(11)，用于将ID，t，m，Hash(r)，Sign(ID，t，m，Hash(r))及KDC公开参数params作为一笔操作记录向区块链全部节点发布；
验证模块(12)，用于当其他节点接收到操作记录，使用发布者的公钥ID及t、m、Hash(r)信息验证签名Sign(ID，t，m，Hash(r))是否正确，同时验证t是否与当前时间相一致；
用户身份标识ID生成处理模块(13)，用于根据区块链共识处理机制，当半数以上节点验证通过，则将该操作记录记录到区块链中，该用户身份标识ID生成成功。
5.根据权利要求4所述的一种数字身份标识管理系统，其特征在于，所述区块链应用系统建立模块(1)包括：
节点部署模块(3)，用于建立P2P网络，部署多个节点；
数据记录模块(4)，用于采用一对一的方式，令每个节点维护一个公开、共享的账本，账本中记录多个区块，每个区块记录多条操作或交易数据；
自主维护模块(5)，用于各用户或第三方对每个节点进行维护。
6.根据权利要求5所述的一种数字身份标识管理系统，其特征在于，所述用户身份标识ID注销模块(7)包括：
用户身份标识ID注销操作记录发布模块(14)，用于用户采用私钥s对该用户ID、当前操作时间t和注销原因w进行签名Sign(ID，t，w)，并将ID，t，w及Sign(n，t，w)作为一条操作记录向全部节点发布；
私钥丢失操作记录发布模块(15)，用于当用户私钥s丢失，则用户将ID、秘密保存的随机数r及注销原因w作为一条记录向全部节点发布；
用户身份标识ID注销处理模块(16)，用于根据区块链共识处理机制，当半数以上节点验证通过，则将该操作记录记录到区块链中，用户身份标识ID注销成功。
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