CN112801672B - 基于群签名的农产品溯源二维码签名方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于群签名的农产品溯源二维码签名方法，包含以下步骤:用户端发送签名请求；服务端选择一个节点作为第一服务节点生成密钥对和签名记录；第一服务节点将密钥对发送至用户端；第一服务节点向其他节点发送签名记录；用户端通过私钥对待签名的溯源信息和溯源商品的过期时间进行加密得到密文并将密文和身份信息作为报文发送至服务端；服务端选择一个节点作为第二服务节点；第二服务节点根据报文生成二维码并发送至用户端。本发明的基于群签名的农产品溯源二维码签名方法，解决了目前应用于农产品溯源领域的二维码加密方案，容易受密钥生成中心可信程度的影响，且无法高效完成身份认证、加密签名、密钥分发等功能的问题。

Description

基于群签名的农产品溯源二维码签名方法
技术领域
本发明具体涉及一种基于群签名的农产品溯源二维码签名方法。
背景技术
二维码标签作为现在应用最广泛的电子标签,在农产品安全方面，特别是在进口农产品的溯源方面，其应用价值正得到越来越多的重视。为保障农产品安全、确保责任可追究，并为建立可信的农产品溯源体系提供支持，农产品溯源二维码上信息来源的真实性、内容的完整性认证，已经成为该领域研究创新的热点。
传统的溯源系统，多将二维码作为信息呈现的载体，通过用户移动终端的扫码动作，来获取溯源系统的访问入口，以从溯源系统获取相应信息。虽然现有的农产品溯源系统，应用了二维码标签技术，但这些技术只初步应用了在移动端扫码拍照、上传、解码等能力，对于二维码标签的安全生成、污损处理和破坏修改的防范等方面，没有应对能力。同时，大多数应用二维码标签的溯源系统，均依赖由受第三方或政府监管的溯源数据中心，来提供溯源信息，但对信息入口的篡改、做假等行为没有防范能力。
但随着二维码的应用越来越广泛,特别是二维码制作过程的简单和开放,许多不法分子瞅准机会,将二维码作为其犯罪作案的新工具。如利用二维码传播病毒、植入木马；利用二维码引导用户访问钓鱼网站等恶意网站；利用二维码访问吸费软件等。在农产品溯源应用中，不法分子可以通过篡改后的二维码，引导用户访问信息不实的溯源平台，使消费者在农产品消费过程中蒙受损失，这不但影响了人们的日常生活,同时也造成了一定的社会经济损失。为应对上述问题，众多二维码信息安全方法被提出，这之中二维码数字加密签名技术的研究得到了广泛关注。该技术通过将非对称加密技术应用于二维码信息的加密签名过程，从而生成经过加密的二维码，以数字签名保障二维码信息来源的可靠性和真实性。但当前该技术的应用需要依赖可信密钥生成中心，且无法发挥系统集群的并行处理能力，更关键的是，无法在多主体情况下，由单一系统完成身份认证、加密签名、密钥分发等功能。
发明内容
本发明提供了一种基于群签名的农产品溯源二维码签名方法，采用如下的技术方案：
一种基于群签名的农产品溯源二维码签名方法，包含以下步骤：
用户端向服务端发送签名请求，签名请求包含身份信息和附加信息，服务端包含若干个节点；
服务端在接收到签名请求时从若干节点中按照预设规则选择一个节点作为第一服务节点；
第一服务节点根据身份信息和附加信息生成密钥对和签名记录，签名记录包含密钥对、身份信息和签名请求时间；
第一服务节点将密钥对发送至用户端；
第一服务节点向其他节点发送签名记录；
用户端通过密钥对中的私钥对待签名的溯源信息和溯源商品的过期时间进行加密得到密文并将密文和身份信息作为报文发送至服务端；
服务端在接收到报文后从若干节点中按照预设规则选择一个节点作为第二服务节点；
第二服务节点根据报文生成二维码并发送至用户端。
进一步地，在第一服务节点根据身份信息和附加信息生成密钥对发送至用户端之前，基于群签名的农产品溯源二维码签名方法还包括：
第一服务节点对身份信息进行验证。
进一步地，第一服务节点对身份信息进行验证的具体方法为：
第一服务节点通过政府身份认证系统、互联网公司的身份开放认证系统和电信公司的身份认证系统中的至少一个认证系统认证身份信息。
进一步地，第一服务节点将密钥对发送至用户端的具体方法为：
第一服务节点通过生成的密钥对中的公钥对附加信息进行加密生成加密信息并将加密信息和密钥对发送至用户端；
用户端通过接收到的密钥对中的私钥对加密信息进行解密得到附加信息；
用户端判断附加信息与用户端发送的是否相同，若相同，则信任接收到的密钥对。
进一步地，第二服务节点根据报文生成二维码并发送至用户端的具体方法为：
第二服务节点从报文中分离出密文和身份信息；
第二服务节点通过身份从服务端获取到其对应的密钥对并通过密钥对中的公钥对密文进行解密；
第二服务节点对解密得到的溯源信息进行安全性确认后再通过密钥对中的私钥对溯源信息和过期时间进行重新加密得到新密文；
第二服务节点将密钥对中的公钥提交公钥访问服务器生成公钥访问地址；
第二服务节点将新密文和公钥访问地址编码成二维码发送至用户端。
进一步地，第二服务节点更新签名记录，更新后的签名记录包含密钥对、身份信息、签名请求时间和公钥访问地址。
进一步地，客户端扫描二维码后分离出新密文和公钥访问地址；
客户端根据公钥访问地址从公钥访问服务器上获取到密钥对的公钥并通过密钥对的公钥对新密文进行解密得到溯源信息和过期时间；
客户端将过期时间与当前时间进行比较，若未过期则返回溯源信息。
进一步地，服务端从若干节点中按照预设规则选择一个节点作为第一服务节点的具体方法为：
服务端在接收到用户端发送的签名请求后对若干节点按照负载进行排序；
将此时负载最低的节点作为第一服务节点；
服务端在接收到报文后从若干节点中按照预设规则选择一个节点作为第二服务节点的具体方法为：
服务端在接收到用户端发送的报文后对若干节点按照负载进行排序；
将此时负载最低的节点作为第二服务节点。
进一步地，附加信息为与用户端相关的设备信息。
进一步地，附加信息为用户端针对签名请求随机生成的信息。
本发明的有益之处还在于所提供的基于群签名的农产品溯源二维码签名方法，解决了目前应用于农产品溯源领域的二维码加密方案，容易受密钥生成中心可信程度的影响，且无法高效完成身份认证、加密签名、密钥分发等功能的问题。
附图说明
图1是本发明的基于群签名的农产品溯源二维码签名方法的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
如图1所示为本发明的一种基于群签名的农产品溯源二维码签名方法，包含以下步骤：S1：用户端向服务端发送签名请求，签名请求包含身份信息和附加信息，服务端包含若干个节点。S2：服务端在接收到签名请求时从若干节点中按照预设规则选择一个节点作为第一服务节点。S3：第一服务节点根据身份信息和附加信息生成密钥对和签名记录，签名记录包含密钥对、身份信息和签名请求时间。S4：第一服务节点将密钥对发送至用户端。S5：第一服务节点向其他节点发送签名记录。S6：用户端通过密钥对中的私钥对待签名的溯源信息和溯源商品的过期时间进行加密得到密文并将密文和身份信息作为报文发送至服务端。S7：服务端在接收到报文后从若干节点中按照预设规则选择一个节点作为第二服务节点。S8：第二服务节点根据报文生成二维码并发送至用户端。通过以上步骤，本发明的基于群签名的农产品溯源二维码签名方法，解决了目前应用于农产品溯源领域的二维码加密方案，容易受密钥生成中心可信程度的影响，且无法高效完成身份认证、加密签名、密钥分发等功能的问题。以下具体介绍上述步骤。
对于步骤S1：用户端向服务端发送签名请求，签名请求包含身份信息和附加信息，服务端包含若干个节点。
其中，用户端是指申请生成二维码的一端，服务端是用于生成二维码的一端。附加信息为与用户端相关的设备信息。可以理解的是，附加信息也可以是用户端针对签名请求随机生成的信息。
对于步骤S2：服务端在接收到签名请求时从若干节点中按照预设规则选择一个节点作为第一服务节点。
在本发明中，服务端从若干节点中按照预设规则选择一个节点作为第一服务节点的具体方法为：服务端在接收到用户端发送的签名请求后对若干节点按照负载进行排序。将此时负载最低的节点作为第一服务节点。
对于步骤S3：第一服务节点根据身份信息和附加信息生成密钥对和签名记录，签名记录包含密钥对、身份信息和签名请求时间。
在本发明中，第一服务节点生成密钥对的过程如下：
输入发起签名请求的用户的身份信息和随机预言模型下可验证安全的两个随机散列函数集合HA和HB。设定一个生成元为Ep的i阶循环加法群Ga。设定一个j阶循环乘法群Gb，Np为素数。从HA和HB中随机选择一对散列函数Ha和Hb，令其满足Ha：和Hb：0，1*×Ga→Ga，随机选取私钥种子privs，令其为/>生成密钥对：公钥kpub＝Hb(UIDi)；私钥kpriv＝privskpub。输出公钥对KPi＝{kpub，kpriv，Ha，Hb}。
可以理解的是，在步骤S3之前，基于群签名的农产品溯源二维码签名方法还包括：第一服务节点对身份信息进行验证。
具体而言，第一服务节点对身份信息进行验证的具体方法为：第一服务节点通过身份认证系统认证身份信息。身份认证系统为政府身份认证系统、互联网公司的身份开放认证系统和电信公司的身份认证系统中的至少一个。
对于步骤S4：第一服务节点将密钥对发送至用户端。
具体的，第一服务节点将密钥对发送至用户端的具体方法为：
第一服务节点通过生成的密钥对中的公钥对附加信息进行加密生成加密信息并将加密信息和密钥对发送至用户端。用户端通过接收到的密钥对中的私钥对加密信息进行解密得到附加信息。用户端判断附加信息与用户端发送的是否相同，若相同，则信任接收到的密钥对。
对于步骤S5：第一服务节点向其他节点发送签名记录。
第一服务节点向其他节点发送签名记录，其它节点收到信息后进行记录，保证信息在整个系统集群中的所有节点上注册。
对于步骤S6：用户端通过密钥对中的私钥对待签名的溯源信息和溯源商品的过期时间进行加密得到密文并将密文和身份信息作为报文发送至服务端。
对于步骤S7：服务端在接收到报文后从若干节点中按照预设规则选择一个节点作为第二服务节点。
同样的，服务端在接收到报文后从若干节点中按照预设规则选择一个节点作为第二服务节点的具体方法为：服务端在接收到用户端发送的报文后对若干节点按照负载进行排序。将此时负载最低的节点作为第二服务节点。
对于步骤S8：第二服务节点根据报文生成二维码并发送至用户端。
第二服务节点根据报文生成二维码并发送至用户端的具体方法为：
第二服务节点从报文中分离出密文和身份信息。第二服务节点通过身份从服务端获取到其对应的密钥对并通过密钥对中的公钥对密文进行解密。第二服务节点对解密得到的溯源信息进行安全性确认后再通过密钥对中的私钥对溯源信息和过期时间进行重新加密得到新密文。第二服务节点将密钥对中的公钥提交公钥访问服务器生成公钥访问地址。第二服务节点将新密文和公钥访问地址编码成二维码发送至用户端。具体的，第二服务节点生成二维码的方法不再赘述。
作为一种优选的实施方式，第二服务节点更新签名记录，更新后的签名记录包含密钥对、身份信息、签名请求时间和公钥访问地址。
客户端扫描二维码后分离出新密文和公钥访问地址。客户端根据公钥访问地址从公钥访问服务器上获取到密钥对的公钥并通过密钥对的公钥对新密文进行解密得到溯源信息和过期时间。客户端将过期时间与当前时间进行比较，若未过期则返回溯源信息。这里，客户端是指扫描二维码获取信息的客户。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于群签名的农产品溯源二维码签名方法，其特征在于，包含以下步骤：
用户端向服务端发送签名请求，所述签名请求包含身份信息和附加信息，所述服务端包含若干个节点；
所述服务端在接收到所述签名请求时从若干所述节点中按照预设规则选择一个所述节点作为第一服务节点；
所述第一服务节点根据所述身份信息和附加信息生成密钥对和签名记录，所述签名记录包含所述密钥对、所述身份信息和签名请求时间；
所述第一服务节点将所述密钥对发送至所述用户端；
所述第一服务节点向其他所述节点发送所述签名记录；
所述用户端通过所述密钥对中的私钥对待签名的溯源信息和溯源商品的过期时间进行加密得到密文并将所述密文和所述身份信息作为报文发送至所述服务端；
所述服务端在接收到所述报文后从若干所述节点中按照预设规则选择一个所述节点作为第二服务节点；
所述第二服务节点根据所述报文生成二维码并发送至所述用户端；
所述第二服务节点根据所述报文生成二维码并发送至所述用户端的具体方法为：
所述第二服务节点从所述报文中分离出所述密文和所述身份信息；
所述第二服务节点通过所述身份从服务端获取到其对应的所述密钥对并通过所述密钥对中的公钥对所述密文进行解密；
所述第二服务节点对解密得到的所述溯源信息进行安全性确认后再通过所述密钥对中的私钥对所述溯源信息和所述过期时间进行重新加密得到新密文；
所述第二服务节点将所述密钥对中的公钥提交公钥访问服务器生成公钥访问地址；
所述第二服务节点将所述新密文和所述公钥访问地址编码成所述二维码发送至所述用户端；
所述第二服务节点更新所述签名记录，更新后的所述签名记录包含所述密钥对、所述身份信息、所述签名请求时间和所述公钥访问地址；
客户端扫描所述二维码后分离出所述新密文和所述公钥访问地址；
所述客户端根据所述公钥访问地址从所述公钥访问服务器上获取到所述密钥对的公钥并通过所述密钥对的公钥对所述新密文进行解密得到所述溯源信息和所述过期时间；
所述客户端将所述过期时间与当前时间进行比较，若未过期则返回所述溯源信息；
所述服务端从若干所述节点中按照预设规则选择一个所述节点作为第一服务节点的具体方法为：
所述服务端在接收到所述用户端发送的所述签名请求后对若干所述节点按照负载进行排序；
将此时负载最低的所述节点作为所述第一服务节点；
所述服务端在接收到所述报文后从若干所述节点中按照预设规则选择一个所述节点作为第二服务节点的具体方法为：
所述服务端在接收到所述用户端发送的所述报文后对若干所述节点按照负载进行排序；
将此时负载最低的所述节点作为所述第二服务节点；
所述附加信息为与所述用户端相关的设备信息；
所述附加信息为所述用户端针对所述签名请求随机生成的信息。
2.根据权利要求1所述的基于群签名的农产品溯源二维码签名方法，其特征在于，
在所述第一服务节点根据所述身份信息和附加信息生成密钥对发送至所述用户端之前，所述基于群签名的农产品溯源二维码签名方法还包括：
所述第一服务节点对所述身份信息进行验证。
3.根据权利要求2所述的基于群签名的农产品溯源二维码签名方法，其特征在于，
所述第一服务节点对所述身份信息进行验证的具体方法为：
所述第一服务节点通过政府身份认证系统、互联网公司的身份开放认证系统和电信公司的身份认证系统中的至少一个认证系统认证所述身份信息。
4.根据权利要求1所述的基于群签名的农产品溯源二维码签名方法，其特征在于，
所述第一服务节点将所述密钥对发送至所述用户端的具体方法为：
所述第一服务节点通过生成的所述密钥对中的公钥对所述附加信息进行加密生成加密信息并将所述加密信息和所述密钥对发送至所述用户端；
所述用户端通过接收到的所述密钥对中的私钥对所述加密信息进行解密得到所述附加信息；
所述用户端判断所述附加信息与用户端发送的是否相同，若相同，则信任接收到的所述密钥对。
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