CN112053474B - 基于智能合约和代理重加密的共享租房门锁密码的方法 - Google Patents

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CN112053474B CN202010870229.6A CN202010870229A CN112053474B CN 112053474 B CN112053474 B CN 112053474B CN 202010870229 A CN202010870229 A CN 202010870229A CN 112053474 B CN112053474 B CN 112053474B
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Abstract

本发明公开了一种基于智能合约和代理重加密的共享租房门锁密码的方法，包括用户向系统注册阶段、房东向系统更新带有时间属性的加密门锁密文阶段、代理重加密生成重加密门锁密文阶段；本发明提出了基于以太坊智能合约和代理重加密的系统方案实现房东共享加密门锁密码，同时利用区块链技术做到了租房系统去中心化的特性，对于密文时效期的检测时使用智能合约；在用户确定租房之后，房东与租房用户的门锁密码的时效期作为交易信息一部分，利用智能合约检测密文是否在有效期内；如在有效期就将加密门锁密码发送给租房用户；最后租房用户可以获取到门锁密文并且租房用户可以利用自己的私钥解密并验证门锁的密码；如果密码不在时效期内即失效。

Description

基于智能合约和代理重加密的共享租房门锁密码的方法
技术领域
本发明涉及物联网区块链技术领域，主要涉及一种基于智能合约和代理重加密的共享租房门锁密码的方法。
背景技术
区块链作为一种新型技术在金融、物联网、征信和权属管理等场景中已经有了很多的应用。区块链是基于分布式账本的技术，每一次交易的生成都会导致账本状态的一次改变，区块链本身是由一个个区块组成的，区块上记录一段时间内发生的所有交易和状态结果，是对当前账本状态的一种共识。每一个区块都包含了前一个区块的哈希值，交易信息，版本，时间戳等数据，这些记录都是公开的可以被追溯，同时哈希算法保证了数据的不可篡改性。区块链需要全网矿工节点共同维护，每个矿工都有记账打包的权利，区块链具有去中心化、透明性、防篡改性、匿名性和可追溯性。
代理重加密方案中，有一个半诚实的代理(Proxy)可以将用户A加密的密文通过代理重加密密钥生成用户B可以解密的密文。并且在这个过程中，代理不能获取任何关于明文的信息。
传统的租房系统都需要第三方中介的参与，租房流程过于复杂，参与的租赁双方需要和中介投入大量的时间成本和更多额外的支出，另外房东的个人隐私信息容易被泄漏，并且在交易过程中的数据不能完全保证真实和完整性，本发明结合以太坊智能合约技术和代理重加密技术可以保证数据的完整和真实性，区块链作为一种新型技术不依赖于额外的第三方管理机构，具有去中心化、不可篡改、透明性的特点，结合区块链的特点可以很好的保护用户隐私信息，同时不需要第三方中介的参与保持整个租房系统流程中的公开透明。
发明内容
发明目的：本发明提出了基于以太坊智能合约和代理重加密的系统方案实现房东共享加密门锁密码，交易信息需要上链保护交易的真实性和可追溯性，同时利用区块链技术做到了租房系统去中心化的特性，对于密文时效期的检测时使用智能合约，在用户确定租房之后，房东与租房用户的门锁密码的时效期作为交易信息一部分，可以利用智能合约可以检测密文是否在有效的，在有效期就将加密门锁密码发送给租房用户，最后租房用户可以获取到门锁密文并且租房用户可以利用自己的私钥解密并验证门锁的密码；如果密码不在时效期内就会失效。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于智能合约和代理重加密的共享租房门锁密码的方法，包括以下步骤：
步骤S1、用户向系统注册；
步骤S1.1、可信第三方PKG生成系统参数和主密钥；
步骤S1.2、用户向系统注册，将身份信息ID发送给可信第三方，生成公钥PK和私钥SK；
步骤1.3、房东用户设置出租房屋的初始密码P0；
步骤1.4、代理重加密中密钥生成算法中引入时间和身份的属性，生成具有时间属性的公钥和私钥如下：
公钥：PKID,T＝H1(ID)·gT；
私钥：SKID,T＝skID·gT＝(H1(ID)·gT)s；
其中：PKID,T为具有身份和时间属性的公钥，SKID,T为对应的私钥，H1为哈希函数，g为G的生成元，G为一个乘法循环群，T为时间属性，s为主密钥；
步骤S1.5、房东用户生成P0的密文；
用户选择一个随机数r∈Zp，其中Zp是一个群，房东利用自己的公钥加密P0，密文
Figure BDA0002650854280000021
包括两部分：
Figure BDA0002650854280000022
其中P0为房东设置的原始门锁密码，
Figure BDA0002650854280000023
为房东利用自己的公私钥加密的密文，改密文包括
Figure BDA0002650854280000024
和
Figure BDA0002650854280000025
两部分，其中g为G的生成元，G为一个乘法循环群，r为随机数，s为主密钥，T0为最初的时间戳；
步骤S1.6、房东用户向区块链发送交易信息并发布：
Figure BDA0002650854280000026
其中IH表示房屋信息，RP表示房屋租金，T0表示初始时刻，
Figure BDA0002650854280000027
表示初始时刻密文，
Figure BDA0002650854280000028
表示初始时刻公钥，IDl为身份信息；房东在系统中发布上述租房交易信息，并附上自己的签名；
步骤S1.7、矿工利用房用户发送的交易中身份IDl信息验证交易上的签名，若租房交易被验证通过，将会被写进新的区块；
步骤S1.8、租房用户租房时必须向系统注册生成最初的私钥，同时获取带有最初时间戳的公私钥；
步骤S2、房东向系统更新带有时间属性的加密门锁密文；
步骤S2.1、房东和租房用户获取具有身份和时间属性的公私钥：
(PKID,Ti,SKID,Ti)
其中Ti为此次密码的时效期；
步骤S2.2、租房用户根据租客身份信息获取对应公私钥
Figure BDA0002650854280000031
并发出租房请求
Figure BDA0002650854280000032
其中Ti表示租房时效，
Figure BDA0002650854280000033
代表租房公钥，IDt表示租客身份信息；所述租房请求Ttenant附有自己签名；
步骤S2.3、房东更新初始密码，随机选择一个数δi∈GT，并更新当前门锁密码明文为Pi＝Pi-1·δi；所述GT为一个乘法循环群；
步骤S2.4、更新加密门锁密码为Ti时间下的密文；上个时间段Ti-1所对应的密文如下：
Figure BDA0002650854280000034
房东更新门锁密码Pi并加密生成Ti时间段的门锁密文如下：
Figure BDA0002650854280000035
步骤S2.5、房东用户更新租房交易
Figure BDA0002650854280000036
步骤S2.6、矿工为区块链中的工作节点，负责打包验证交易。矿工使用身份信息ID验证更新的租房交易信息，若验证通过更新的租房信息将会写入新的区块；
步骤S3、代理重加密生成重加密门锁密文阶段；
步骤S3.1、租房用户想要获取自己可以解密的门锁密文，就需要给房东发送交易；交易
Figure BDA0002650854280000037
其中Deposite代表承诺的费用；房东要获得这个费用必须发布交易并且重加密门锁密文；当房东在一段时间后不想继续出租房屋时，租客可以申请退回相应的费用；
步骤S3.2、房东用户验证租房用户的身份信息，同时计算生成重加密密钥
Figure BDA0002650854280000041
所述重加密密钥
Figure BDA0002650854280000042
包括两部分：
Figure BDA0002650854280000043
房东用户IDl选择一个随机数X∈GT，并对X计算密文
Figure BDA0002650854280000044
如步骤S1.5对X进行加密，生成对于X密文
Figure BDA0002650854280000045
和
Figure BDA0002650854280000046
Figure BDA0002650854280000047
步骤S3.3、计算重加密密文；重加密密文由三部分组成：
Figure BDA0002650854280000048
其中
Figure BDA0002650854280000049
Figure BDA00026508542800000410
Figure BDA00026508542800000411
房东发布交易
Figure BDA00026508542800000412
并附上自己的签名；其中IDt表示租客信息，
Figure BDA00026508542800000413
表示门锁加密后的密文，Ti表示时效期，IDl表示房东身份信息，IH表示房屋信息；随后，房东发布另一个交易并附上自己的签名并且要求获得相应的费用，Ti包括这次的门锁密码所对应的时效期；
步骤S3.5、租房用户通过自己的私钥解密密文，获得房屋门锁密码；同时房东获取相应的费用,发布Getpaid交易；
对于所述重加密文c3房东利用自己的私钥然后解密房东选取的随机数X，具体步骤如下：
Figure BDA00026508542800000414
然后根据X和私钥解密Pi如下：
c2/e(c1,H2(X))＝Pi·e(grH2(X))/e(gr,H2(X))＝Pi；
最后房东发起Getpaid交易获取相应的租金；
步骤S4、智能合约检测房屋门锁时效期阶段；
步骤S4.1租房用户首先验证Rt交易和Getpaid交易是否由房东创建，当所述交易有效时，将交易写入区块，房东获得相应的租金；
步骤S4.2、当房东在某一时间段之后不愿意继续出租自己的房子，租客发布交易Getdeposit来获得剩下的存款；
步骤S4.3、矿工作为区块链中的工作节点，负责打包验证交易。矿工验证Getdeposit，并检查是否已经超过交易时效，当交易有效时，将Getdeposit写入区块，租客取回剩下的存款；
步骤S4.4、利用智能合约检测当前的门锁密码是否在时效期内；当门锁密码在时效期内时，租房用户可以解密；当门锁密码超过时效期时，则提醒房东用户更新密码；
步骤S4.5、下一个时间段Ti+1时租客选择续租，则房东和租客将重新执行步骤S1-步骤S3。
有益效果：
(1)本方案中在租房系统中使用区块链，可以做到去中心化，同时所有数据存储在区块链上可以追溯。
(2)本方案中使用代理重加密的方式，实现将房东用户加密的密文，转化为租房用户可以解密的密文，并且在重加密中引入身份和时间两个属性保证了数据的真实性和安全性。
(3)检测门锁密码的时效性利用智能合约，更加高效和安全，用户可以随时发起交易检测是否还在时效期内，可以进行续租或者提前结束租房，同时发起交易申请收回相应租金。
附图说明
图1是本发明提供的用户及区块链架构图；
图2是本发明中房东方工作流程图；
图3是本发明中租房用户工作流程图；
图4是本发明提供的总体方案流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1-4所示的一种基于智能合约和代理重加密的共享租房门锁密码的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、用户向系统注册；
步骤S1.1、可信第三方PKG生成系统参数和主密钥；
步骤S1.2、用户向系统注册，将身份信息ID发送给可信第三方，生成公钥PK和私钥SK；
步骤1.3、房东用户设置出租房屋的初始密码P0；
步骤1.4、代理重加密中密钥生成算法中引入时间和身份的属性，生成具有时间属性的公钥和私钥如下：
公钥：PKID,T＝H1(ID)·gT；
私钥：SKID,T＝skID·gT＝(H1(ID)·gT)s；
其中：PKID,T为具有身份和时间属性的公钥，PKID,T为对应的私钥，H1为哈希函数，g为G的生成元，G为一个乘法循环群，T为时间属性，s为主密钥；
步骤S1.5、房东用户生成P0的密文；
用户选择一个随机数r∈Zp，其中Zp是一个群，房东利用自己的公钥加密P0，密文
Figure BDA0002650854280000061
包括两部分：
Figure BDA0002650854280000062
其中P0为房东设置的原始门锁密码，
Figure BDA0002650854280000063
为房东利用自己的公私钥加密的密文，改密文包括
Figure BDA0002650854280000064
和
Figure BDA0002650854280000065
两部分，其中g为G的生成元，G为一个乘法循环群，r为随机数，s为主密钥，T0为最初的时间戳；
步骤S1.6、房东用户向区块链发送交易信息并发布：
Figure BDA0002650854280000066
其中IH表示房屋信息，RP表示房屋租金，T0表示初始时刻，
Figure BDA0002650854280000067
表示初始时刻密文，
Figure BDA0002650854280000068
表示初始时刻公钥，IDl为身份信息；房东在系统中发布上述租房交易信息，并附上自己的签名；
步骤S1.7、矿工利用房用户发送的交易中身份IDl信息验证交易上的签名，若租房交易被验证通过，将会被写进新的区块；
步骤S1.8、租房用户租房时必须向系统注册生成最初的私钥，同时获取带有最初时间戳的公私钥；
步骤S2、房东向系统更新带有时间属性的加密门锁密文；
步骤S2.1、房东和租房用户获取具有身份和时间属性的公私钥：
(PKID,Ti,SKID,Ti)
其中Ti为此次密码的时效期；
步骤S2.2、租房用户根据租客身份信息获取对应公私钥
Figure BDA0002650854280000071
并发出租房请求
Figure BDA0002650854280000072
其中Ti表示租房时效，
Figure BDA0002650854280000073
代表租房公钥，IDt表示租客身份信息；所述租房请求Ttenant附有自己签名；
步骤S2.3、房东更新初始密码，随机选择一个数δi∈GT，并更新当前门锁密码明文为Pi＝Pi-1·δi；所述GT为一个乘法循环群；
步骤S2.4、更新加密门锁密码为Ti时间下的密文；上个时间段Ti-1所对应的密文如下：
Figure BDA0002650854280000074
房东更新门锁密码Pi并加密生成Ti时间段的门锁密文如下：
Figure BDA0002650854280000075
步骤S2.5、房东用户更新租房交易
Figure BDA0002650854280000076
步骤S2.6、矿工为区块链中的工作节点，负责打包验证交易。矿工使用身份信息ID验证更新的租房交易信息，若验证通过更新的租房信息将会写入新的区块；
步骤S3、代理重加密生成重加密门锁密文阶段；
步骤S3.1、租房用户想要获取自己可以解密的门锁密文，就需要给房东发送交易；交易
Figure BDA0002650854280000077
其中Deposite代表承诺的费用；房东要获得这个费用必须发布交易并且重加密门锁密文；当房东在一段时间后不想继续出租房屋时，租客可以申请退回相应的费用；
步骤S3.2、房东用户验证租房用户的身份信息，同时计算生成重加密密钥
Figure BDA0002650854280000078
所述重加密密钥
Figure BDA0002650854280000079
包括两部分：
Figure BDA0002650854280000081
房东用户IDl选择一个随机数X∈GT，并对X计算密文
Figure BDA0002650854280000082
如步骤S1.5对X进行加密，生成对于X密文
Figure BDA0002650854280000083
和
Figure BDA0002650854280000084
Figure BDA0002650854280000085
步骤S3.3、计算重加密密文；重加密密文由三部分组成：
Figure BDA0002650854280000086
其中
Figure BDA0002650854280000087
Figure BDA0002650854280000088
Figure BDA0002650854280000089
房东发布交易
Figure BDA00026508542800000810
并附上自己的签名；其中IDt表示租客信息，
Figure BDA00026508542800000811
表示门锁加密后的密文，Ti表示时效期，IDl表示房东身份信息，IH表示房屋信息；随后，房东发布另一个交易并附上自己的签名并且要求获得相应的费用，Ti包括这次的门锁密码所对应的时效期；
步骤S3.5、租房用户通过自己的私钥解密密文，获得房屋门锁密码；同时房东获取相应的费用,发布Getpaid交易；
对于所述重加密文c3房东利用自己的私钥然后解密房东选取的随机数X，具体步骤如下：
Figure BDA00026508542800000812
然后根据X和私钥解密Pi如下：
c2/e(c1,H2(X))＝Pi·e(grH2(X))/e(gr,H2(X))＝Pi；
最后房东发起Getpaid交易获取相应的租金；
步骤S4、智能合约检测房屋门锁时效期阶段；
步骤S4.1租房用户首先验证Rt交易和Getpaid交易是否由房东创建，当所述交易有效时，将交易写入区块，房东获得相应的租金；
步骤S4.2、当房东在某一时间段之后不愿意继续出租自己的房子，租客发布交易Getdeposit来获得剩下的存款；
步骤S4.3、矿工验证Getdeposit，并检查是否已经超过交易时效，当交易有效时，将Getdeposit写入区块，租客取回剩下的存款；
步骤S4.4、利用智能合约检测当前的门锁密码是否在时效期内；当门锁密码在时效期内时，租房用户可以解密；当门锁密码超过时效期时，则提醒房东用户更新密码；
步骤S4.5、下一个时间段Ti+1时租客选择续租，则房东和租客将重新执行步骤S1-步骤S3。
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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于智能合约和代理重加密的共享租房门锁密码的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、用户向系统注册；
步骤S1.1、可信第三方PKG生成系统参数和主密钥；
步骤S1.2、用户向系统注册，将身份信息ID发送给可信第三方，生成公钥PK和私钥SK；
步骤S1.3、房东用户设置出租房屋的初始密码P0；
步骤S1.4、代理重加密中密钥生成算法中引入时间和身份的属性，生成具有时间属性的公钥和私钥如下：
公钥：PKID,T＝H1(ID)·gT；
私钥：SKID,T＝skID·gT＝(H1(ID)·gT)s；
其中：PKID,T为具有身份和时间属性的公钥，SKID,T为对应的私钥，H1为哈希函数，g为G的生成元，G为一个乘法循环群，T为时间属性，s为主密钥；
步骤S1.5、房东用户生成P0的密文；
用户选择一个随机数r∈Zp，其中Zp是一个群，房东利用自己的公钥加密P0，密文
Figure FDA0003496935150000011
包括两部分：
Figure FDA0003496935150000012
其中P0为房东设置的原始门锁密码，
Figure FDA0003496935150000013
为房东利用自己的公私钥加密的密文，改密文包括
Figure FDA0003496935150000014
和
Figure FDA0003496935150000015
两部分；其中g为G的生成元，G为一个乘法循环群，r为随机数，s为主密钥，T0为最初的时间戳；
步骤S1.6、房东用户向区块链发送交易信息并发布：
Figure FDA0003496935150000016
其中IH表示房屋信息，RP表示房屋租金，T0表示初始时刻，
Figure FDA0003496935150000017
表示初始时刻密文，
Figure FDA0003496935150000018
表示初始时刻公钥，IDl为身份信息；房东在系统中发布交易信息Tinitialrent，并附上自己的签名；
步骤S1.7、矿工利用房东用户发送的交易中身份IDl信息验证交易上的签名，若租房交易被验证通过，将会被写进新的区块；
步骤S1.8、租房用户租房时必须向系统注册生成最初的私钥，同时获取带有最初时间戳的公私钥；
步骤S2、房东向系统更新带有时间属性的加密门锁密文；
步骤S2.1、房东和租房用户获取具有身份和时间属性的公私钥：
(PKID,Ti,SKID,Ti)
其中Ti为此次密码的时效期；
步骤S2.2、租房用户根据租客身份信息获取对应公私钥
Figure FDA0003496935150000021
并发出租房请求
Figure FDA0003496935150000022
其中Ti表示租房时效，
Figure FDA0003496935150000023
代表租房公钥，IDt表示租客身份信息；所述租房请求Ttenant附有自己签名；
步骤S2.3、房东更新初始密码，随机选择一个数δi∈GT，并更新当前门锁密码明文为Pi＝Pi-1·δi；所述GT为一个乘法循环群；
步骤S2.4、更新加密门锁密码为Ti时间下的密文；上个时间段Ti-1所对应的密文如下：
Figure FDA0003496935150000024
房东更新门锁密码Pi并加密生成Ti时间段的门锁密文如下：
Figure FDA0003496935150000025
步骤S2.5、房东用户更新租房交易
Figure FDA0003496935150000026
步骤S2.6、矿工作为区块链中的工作节点，负责打包验证交易；矿工使用身份信息ID验证更新的租房交易信息，若验证通过更新的租房信息将会写入新的区块；
步骤S3、代理重加密生成重加密门锁密文阶段；
步骤S3.1、租房用户想要获取自己可以解密的门锁密文，就需要给房东发送交易；交易
Figure FDA0003496935150000027
其中Deposite代表承诺的费用；房东要获得这个费用必须发布交易并且重加密门锁密文；当房东在一段时间后不想继续出租房屋时，租客可以申请退回相应的费用；
步骤S3.2、房东用户验证租房用户的身份信息，同时计算生成重加密密钥
Figure FDA0003496935150000031
所述重加密密钥
Figure FDA0003496935150000032
包括两部分：
Figure FDA0003496935150000033
房东用户IDl选择一个随机数X∈GT，并对X计算密文
Figure FDA0003496935150000034
如步骤S1.5对X进行加密，生成对于X密文
Figure FDA0003496935150000035
和
Figure FDA0003496935150000036
Figure FDA0003496935150000037
步骤S3.3、计算重加密密文；重加密密文由三部分组成：
Figure FDA0003496935150000038
其中
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Figure FDA00034969351500000310
Figure FDA00034969351500000311
房东发布交易
Figure FDA00034969351500000312
并附上自己的签名；其中IDt表示租客信息，
Figure FDA00034969351500000313
表示门锁加密后的密文，Ti表示时效期，IDl表示房东身份信息，IH表示房屋信息；随后，房东发布另一个交易并附上自己的签名并且要求获得相应的费用，Ti包括这次的门锁密码所对应的时效期；
步骤S3.4、租房用户通过自己的私钥解密密文，获得房屋门锁密码；同时房东获取相应的费用,发布Getpaid交易；
对于重加密密文
Figure FDA00034969351500000314
房东利用自己的私钥解密房东选取的随机数X具体步骤如下：
Figure FDA00034969351500000315
然后根据X和私钥解密Pi如下：
c2/e(c1,H2(X))＝Pi·e(grH2(X))/e(gr,H2(X))＝Pi；
最后房东发起Getpaid交易获取相应的租金；
步骤S4、智能合约检测房屋门锁时效期阶段；
步骤S4.1租房用户首先验证Rt交易和Getpaid交易是否由房东创建，当所述交易有效时，将交易写入区块，房东获得相应的租金；
步骤S4.2、当房东在某一时间段之后不愿意继续出租自己的房子，租客发布交易Getdeposit来获得剩下的存款；
步骤S4.3、矿工验证Getdeposit，并检查是否已经超过交易时效，当交易有效时，将Getdeposit写入区块，租客取回剩下的存款；
步骤S4.4、利用智能合约检测当前的门锁密码是否在时效期内；当门锁密码在时效期内时，租房用户可以解密；当门锁密码超过时效期时，则提醒房东用户更新密码；
步骤S4.5、下一个时间段Ti+1时租客选择续租，则房东和租客将重新执行步骤S1-步骤S3。
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