CN113312643B - 基于sm2和sm3算法的关键字匹配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于SM2和SM3算法的关键字匹配方法。本发明首先，数据接收方把想要查询的关键字发送到数据存储服务提供方。然后，数据发送方将加密的数据以及相应的关键字的密文发送到数据存储服务提供方。最后，数据存储服务提供方会根据数据接收方的要求对接收到数据发送方的加密的数据、以及相应的关键字的密文解密进行关键字匹配。匹配成功，则数据接收方可以到数据存储服务提供方下载所要查询的关键字对应的数据。本发明所涉及的关键字对于数据存储服务提供方来说是能够抵抗数据存储服务提供方所发起的暴力破解攻击，在数据发送方发送符合条件的数据之前，即使数据存储服务提供方发起暴力破解攻击，也不能获得对应的关键字。

Description

基于SM2和SM3算法的关键字匹配方法
技术领域
本发明涉及一种数据安全查询方法，具体是一种基于SM2和SM3算法的关键字匹配方法。
背景技术
近年来，随着网络的快速发展，大数据时代已然到来，人们日常产生的数据越来越多。随着云技术的发展，人们发现，当把数据外包到云服务器时，也就无法对数据进行控制，使数据发送方以及数据接收方的隐私安全面临巨大的挑战。
常规的解决办法是数据加密后上传，但是又会遇到如何对密文进行匹配的难题，最简单的方法是将文件下载解密后进行匹配。这种操作由于下载了不需要的文件而浪费了大量网络开销，且进行解密和匹配，以及双线性配对需要浪费大量的计算开销，这种方法并不适用。由于数据存储服务器具有强大的计算能力，人们希望由服务器进行检索功能，可以把密钥发送给云服务器，之后由服务器解密并匹配。然而现有的关键字匹配算法不能抵抗暴力破解攻击，即数据存储服务提供方可以通过不断地尝试，获取关键字信息，另外需要使用配对等高功耗的密码操作。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于SM2和SM3算法的关键字匹配方法。
本发明的具体技术方案为：
步骤1、数据接收方将陷门td发送到数据存储服务提供方，所述的陷门td中加密有数据接收方想要查询的关键字；
步骤2、数据发送方将加密的数据以及相应的关键字的密文发送到数据存储服务提供方；
步骤3、数据存储服务提供方根据数据接收方想要查询的关键字，对接收到数据发送方的加密的数据、以及相应的关键字的密文解密进行关键字匹配，具体是：
当数据存储提供方收到数据发送方的密文后，数据存储服务提供方基于SM2椭圆曲线公钥密码算法用数据存储服务提供方的私钥对密文进行解密获得数据发送方的陷门m；
对比数据发送方的陷门m和数据接收方的陷门td，如果相等，则进行允许数据接收方下载所要查询的关键字对应的数据；如果不相等，则继续比对其它陷门td。
进一步说，步骤1中的陷门td通过以下方式得到：
td＝SM3(SM3([skr]·pks)||kw)
kw是数据接收方需要的数据所对应的关键字，SM3表示SM3密码杂凑算法，skr表示数据接收方的私钥，pks表示数据接收方的公钥。
进一步说，所述的陷门td通过安全信道传给数据存储服务提供方。
进一步说，步骤2具体是：
数据发送方计算陷门m；
基于SM2椭圆曲线公钥密码算法，用数据存储服务提供方的公钥pkc对所述陷门m进行加密，获得密文C；
将加密的数据以及密文C发送给数据存储服务提供方。
进一步说，所述的陷门m通过以下方式得到：
m＝SM3(SM3([sks]·pkr)||kw’)
其中kw’是数据发送方所发送的数据对应的关键字，sks是数据发送方的私钥，pkr是数据接收方的公钥，SM3表示SM3密码杂凑算法。
本发明的有益效果：
本发明基于椭圆曲线的离散对数难题，即使敌手获得了数据发送方发送的密文，也不能获得相应的关键字。基于SM2算法有公钥、私钥之分，公钥给别人，可以在一定范围内公开，私钥留给自己，必须保密。由私钥可以计算公钥；由公钥计算私钥，是相当困难的，现阶段是不可能。数据发送方用数据存储服务提供方的公钥pkc对m进行加密获得SM2密文C，只有数据存储服务提供方才能用自己的私钥skc进行解密得到m。
本发明所涉及的关键字对于数据存储服务提供方来说是能够抵抗数据存储服务提供方所发起的暴力破解攻击，在数据发送方发送符合条件的数据之前，即使数据存储服务提供方发起暴力破解攻击，也不能获得对应的关键字。
附图说明
图1为本发明方法示意图。
具体实施方式
如图1所示，在该系统中，存在三种类型的参与者，分别是数据接收方、数据发送方、以及数据存储服务提供方。
首先，数据接收方把想要查询的关键字发送到数据存储服务提供方。
然后，数据发送方将加密的数据以及相应的关键字的密文发送到数据存储服务提供方。
最后，数据存储服务提供方会根据数据接收方的要求(数据接收方想要查询的关键字)对接收到数据发送方的加密的数据、以及相应的关键字的密文解密进行关键字匹配。匹配成功，则数据接收方可以到数据存储服务提供方下载所要查询的关键字对应的数据。
为了描述方便，在以下实施例中，每个数据都对应相应的关键字，仅对关键字匹配进行描述。对于数据的加密可以直接使用其它加密算法进行。在本系统中，可以有多个数据发送方，也可以有多个数据接收方、以及多个数据存储服务提供方。
实施例：如图1所示，设系统中的所有参与者都依据SM2标准生成各自的公私钥对，并按SM2标准对其进行验证。假设所生成对应的群记为
Figure BDA0003107892540000031
其阶为q，其中的一个生成元为G。对于数据发送方的公钥pks和私钥
Figure BDA0003107892540000032
Figure BDA0003107892540000033
代表1到q-1内的整数。有pks＝[sks]·G。类似地，数据接收方的公私钥对(pkr,skr)和数据存储服务提供方的公私钥对(pkc,skc)也有一样的关系。
1、数据接收方将查询关键字发送到数据存储提供方。假设目前的关键字是kw，kw是数据接收方需要的数据所对应的关键字。则数据接收方计算td＝SM3(SM3([skr]·pks)||kw)，td是根据关键字kw所产生的陷门，并将td及相关操作规定通过安全信道传给数据存储服务提供方。
2、数据发送方产生密文。将如前所述，在这里省去关于数据本身的加密过程，仅对关键字处理进行描述。假设数据发送方所发送的数据对应的关键字是kw’，则数据发送方首先计算m＝SM3(SM3([sks]·pkr)||kw’),其次基于SM2加密算法用数据存储服务提供方的公钥pkc对m进行加密获得SM2密文C，最后将密文C以及加密的数据发送给数据存储服务提供方。
3、数据存储提供方进行关键字匹配。当数据存储提供方收到数据发送方产生的密文C后，数据存储服务提供方基于SM2解密算法用其私钥skc对密文C进行解密，获得m。对比m和td，如果相等，则进行相应的规定操作；如果不相等，则继续比对其它td(数据发送方会发来很多不同的数据及对应的关键字，每个数据都有其对应的关键字)。

Claims (5)

1.基于SM2和SM3算法的关键字匹配方法，其特征在于该方法具体是：
步骤1、数据接收方将陷门td发送到数据存储服务提供方，所述的陷门td中加密有数据接收方想要查询的关键字；
步骤2、数据发送方将加密的数据以及相应的关键字的密文发送到数据存储服务提供方；
步骤3、数据存储服务提供方根据数据接收方想要查询的关键字，对接收到数据发送方的加密的数据、以及相应的关键字的密文解密进行关键字匹配，具体是：
当数据存储提供方收到数据发送方的密文后，数据存储服务提供方基于SM2椭圆曲线公钥密码算法用数据存储服务提供方的私钥对密文进行解密获得数据发送方的陷门m；
对比数据发送方的陷门m和数据接收方的陷门td，如果相等，则进行允许数据接收方下载所要查询的关键字对应的数据；如果不相等，则继续比对其它陷门td。
2.根据权利要求1所述的基于SM2和SM3算法的关键字匹配方法，其特征在于：步骤1中的陷门td通过以下方式得到：
td＝SM3(SM3([skr]·pks)||kw)
kw是数据接收方需要的数据所对应的关键字，SM3表示SM3密码杂凑算法，skr表示数据接收方的私钥，pks表示数据发送方的公钥。
3.根据权利要求2所述的基于SM2和SM3算法的关键字匹配方法，其特征在于：所述的陷门td通过安全信道传给数据存储服务提供方。
4.根据权利要求1所述的基于SM2和SM3算法的关键字匹配方法，其特征在于：步骤2具体是：
数据发送方计算陷门m；
基于SM2椭圆曲线公钥密码算法，用数据存储服务提供方的公钥pkc对所述陷门m进行加密，获得密文C；
将加密的数据以及密文C发送给数据存储服务提供方。
5.根据权利要求4所述的基于SM2和SM3算法的关键字匹配方法，其特征在于：所述的陷门m通过以下方式得到：
m＝SM3(SM3([sks]·pkr)||kw’)
其中kw’是数据发送方所发送的数据对应的关键字，sks是数据发送方的私钥，pkr是数据接收方的公钥，SM3表示SM3密码杂凑算法。
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