CN113344705B - 基于区块链的数据共享方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于区块链的数据共享方法，包括步骤，在区块链C中创建符合智能合约的交易T，该交易T至少包括数据拥有者A和数据请求者B；将所述交易T在区块链C网络上公布；所述区块链C接收所述数据拥有者A的密钥S，判断所述密钥S是否满足解锁条件，若满足则在解锁成功后，调用所述智能合约，执行交易T，向所述数据请求者共享数据。

Description

基于区块链的数据共享方法和系统
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，特别是涉及一种基于ECC算法的跨区块链应用的用户之间隐私数据共享方法和系统。
背景技术
随着大数据的应用发展，数据共享需求对数据安全，包括数据共享中的传输安全提出了更多挑战。现有的数据共享解决方案以第三方组织为中心，使得经常有诸如数据源信誉不足，数据共享流不透明以及数据泄漏或篡改的事件发生。而这些问题也是设计数据共享系统的最大障碍。
发明内容
本发明涉提供了一种基于ECC算法的区块链数据共享的方法，解决了隐私数据在共享交易中安全性、真实性的问题。
椭圆加密算法(英语：Elliptic curve cryptography，缩写为ECC)是一种公钥加密体制，最初由Koblitz和Miller两人于1985年提出，其数学基础是利用椭圆曲线上的有理点构成Abel加法群上椭圆离散对数的计算困难性。
本发明实施例之一，一种基于ECC算法的跨区块链应用的用户之间隐私数据共享方法，包括步骤：
在区块链C中创建一个符合智能合约的交易T，将交易T在区块链C网络上进行公布；
基于ECC算法计算数据拥有者A的密钥S，并将密钥S发送到智能合约，合约判断S在预设交易时间内是否满足交易条件。若满足，则解锁成功，调用区块链的智能合约，执行交易T，向数据请求者共享隐私数据。
优选的，在区块链中创建一个符合智能合约的交易T之前，还包括：
数据拥有者A确定协商使用椭圆曲线参数T，并生成私钥、公钥和随机数等；
数据拥有者A的本地数据库中存储RealData与数据索引之间的映射关系。数据拥有者A把数据索引与自己的身份信息存储在区块链C上，当数据请求者B向区块链发送获取数据RealData的请求，区块链C能够匹配到对应的数据拥有者A。
优选的，判断数据拥有者A计算密钥S是否满足交易条件过程包括：判断交易过程是否在预设交易时间t内完成，以及密钥S与区块链C计算的检验值S’是否相同；若交易过程在预设交易时间t内完成，并且S与S’相同，则交易成功；若交易过程超过预设交易时间t，或者S与S’不相同，则交易失败，同时撤销交易T。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
图1为根据本发明实施例之一的跨区块链应用的用户之间跨链方法流程示意图。
图2为根据本发明实施例之一的数据共享操作的具体流程图。
具体实施方式
区块链的出现为问题的解决提供了一个全新的思路。区块链是—个由多个对等节点参与的分布式账本，通过智能合约来保证记账的安全性与完整性。区块链可以看作是一个无中心化的可信第三方，进而消除了中心化可信第三方的不可靠性。借助区块链这种虚拟的可信第三方，参与者可以实现双方数据的共享访问。尤其在开放性的网络环境中，基于区块链的数据共享能够消除用户对可信中心节点的依赖。
针对区块链用户之间的数据安全传输和共享的问题，有的研究希望通过共识算法来保证数据安全，有的研究希望仅利用智能合约来实现数据的安全共享，还有借助探索算法来保证数据共享的安全性的。然而，已有的基于区块链的数据共享方案存在效率低、成本高、无法验证篡改数据等问题，难以真正应用于实际。
根据一个或者多个实施例，一种跨区块链应用的用户之间隐私数据共享方法，包括：
在区块链C中创建一个符合交易T的智能合约，将交易T在区块链网络上进行公布；
在规定时间t内，通过接收数据拥有者的密钥S，判断S是否满足解锁条件，若是，解锁成功，调用区块链C的智能合约，执行交易T。
进一步的，所述在区块链中创建一个符合智能合约的交易T之前，还包括：
数据拥有者用户A选定椭圆曲线参数T，并生成私钥dA、公钥QA＝dAG＝(xA,yA)，以及随机取一整数kA∈[1,n-1],生成随机点RA；
数据拥有者用户A设置时间t，并将数据索引、身份信息、随机生成点RA以及使用椭圆曲线参数T等发送到区块链C，同时将数据索引与真正数据之间的映射关系存储在本地数据库中；
数据请求者用户B向区块链C发送数据索引请求，区块链C中找到对应的数据拥有者用户A。
创建交易T后，区块链C向数据请求者用户B发送数据拥有者用户A的身份信息以及使用的椭圆曲线参数T以及随机点RA。
数据请求者用户B根据数据拥有者用户A选定椭圆曲线参数T，并生成私钥dB、公钥QB＝dBG＝(xB，yB)，以及随机取一整数kB∈[1，n-1],生成随机点(x2，y2)＝RB＝kBG。
数据请求者用户B将数据索引、B的身份信息与随机生成点RB，通过区块链底层P2P网络作为请求信息单播给提供者A。其中，
可通过参数设置是否需要TLS/SSL安全信道进行传输，同时将RB发送给区块链C。
区块链C接收到RB后，用户A需要在规定时间t内对用户B的身份进行校验；若超过该时间，则交易T取消。
用户A接收到用户B的请求后，对B的身份信息进行校验。校验若不通过，则发送身份校验失败的信息给区块链C。校验若通过，则通过数据索引从本地数据库中找到真正数据，并根据B发送的RB、B的公钥QB计算K，并用K对数据进行加密，发送DK(RealData)给B，用于验证数据的完整性。
用户A使用B的公钥通过
Figure BDA0003123910610000041
加密后，发送密钥S和
Figure BDA0003123910610000042
给区块链C。区块链C可根据用户A和用户B所提供的数据计算出检验值S’，比较S与S’，从而判断出用户A授权的数据请求者，并根据用户B的身份信息，发送EQB(RealData)。
用户B根据A发送的RA、B的公钥QA计算K，在获取加密后的数据EQB(RealData)后，使用私钥dB解密获取的完整数据。用户B可用K对用户A发送的DK(RealData)进行解密，可验证数据在传输过程中的完整性，即可完成数据共享过程。
根据一个或者多个实施例，一种基于ECC算法的区块链数据共享的方法，包括步骤：
在区块链C中创建一个符合智能合约的交易T，将交易T在区块链网络上进行公布；
通过接收数据拥有者的密钥S,其中S＝KG，判断S是否满足解锁条件，若是，解锁成功，调用区块链C的智能合约，执行交易T。
在区块链C中创建一个符合智能合约且只针对用户A与用户B的交易T之前，还包括：
数据拥有者用户A选定椭圆曲线参数T＝(m，f(x),a,b,G,n,h)，G为基点，并生成私钥dA、公钥QA＝dAG＝(xA,yA)，以及随机取一整数kA∈[1,n-1],生成随机点(x1,y1)＝RA＝kAG；同时，
数据拥有者用户A设置时间t，并将数据索引、身份信息、随机生成点RA以及使用椭圆曲线参数T等发送到区块链C，同时将数据索引与真正数据之间的映射关系存储在本地数据库中；
数据请求者用户B向区块链C发送数据索引请求，区块链C中找到对应的数据拥有者用户A。
创建交易T后，区块链C向数据请求者用户B发送数据拥有者用户A的身份信息、使用的椭圆曲线参数T以及RA。
数据请求者用户B根据数据拥有者用户A选定的椭圆曲线参数T，生成私钥dB、公钥QB＝dBG＝(xB，yB)，以及随机取一整数kB∈[1，n-1],生成随机点(x2，y2)＝RB＝kBG。同时，
数据请求者用户B将数据索引、B的身份信息与随机生成点RB，通过区块链底层P2P网络作为请求信息单播给提供者A，可通过参数设置是否需要TLS/SSL安全信道进行传输。同时，数据请求者用户B将RB发送给区块链C。
区块链C接收到RB后，开始计时，用户A需要在规定时间t内对用户B的身份进行校验；若超过该时间，则交易T取消。
用户A接收到用户B的请求后，对B的身份信息进行校验。校验若不通过，则发送身份校验失败的信息给区块链C。校验若通过，则通过数据索引从本地数据库中找到真正数据，并根据用户B发送的RB、B的公钥QB计算K。
用户A使用用户B的公钥通过
Figure BDA0003123910610000051
加密后，发送S和
Figure BDA0003123910610000052
给区块链C。
数据拥有者用户A计算S和密钥K的步骤包括：
sA＝kA+x1dAxA (1)
K＝sA(RB+x2xBQB)＝kAkBG+kBx1xAdAG+kAx2xBdBG+x1x2xAxBdAdBG＝sAsBG (2)
S＝(RA+x1xAQA)(RB+x2xBQB)＝sAsBG2＝KG (3)
并且用户A使用K对数据进行加密，发送DK(RealData)给B，用于验证数据的完整性。ECC算法的安全性依赖于被广泛承认的解决椭圆曲线离散对数问题的困难性上，给定K，计算点S＝KG很容易。但给定点S，计算K，使得KG＝S却非常困难。因此，使用K对数据进行加密具有较高的安全性，适用于检验数据的完整性。
区块链C可根据用户A和用户B所提供的数据计算出S’，从而判断出用户A授权的数据请求者，并根据用户B的身份信息，发送
Figure BDA0003123910610000053
判断S与S’是否满足解锁条件，若满足解锁条件，则将
Figure BDA0003123910610000054
发送给用户B，若不满足解锁条件，解锁失败，撤销交易T。
区块链C计算S’的步骤包括：
S'＝(RA+x1xAQA)(RB+x2xBQB)＝sAsBG2 (4)
用户B根据用户A的RA、公钥QA等计算K，在获取加密后的数据
Figure BDA0003123910610000061
后，使用私钥dB解密获取的完整数据。
数据请求者用户B计算密钥K的步骤包括：
sB＝kB+x2dBxB (5)
K＝sB(RA+x1xAQA)＝kAkBG+kBx1xAdAG+kAx2xBdBG+x1x2xAxBdAdBG＝sAsBG (6)
用户B可用K对A发送的DK(RealData)进行解密，即可验证数据在传输过程中的完整性。
根据一个或者多个实施例，一种基于区块链的数据共享系统，用于跨区块链应用的用户之间数据共享，用户在跨链数据共享过程中通过跨链智能合约选择公证节点、密钥参数、部署和共享数据。
该数据共享系统的独立区块链在跨链交易过程中存储用户信息和共享数据。该用于数据共享的跨链系统在交易模型中起着中间人的作用，连接各独立区块链。所述跨链系统节点负责与用户进行信息沟通和密钥协商，监听区块链内的事件信息，同步区块链状态，处理数据共享等。
该数据共享系统的运行过程包括：在区块链C中创建一个符合智能合约的交易T，将交易T在用户A和用户B网络上进行公布；判断交易T在规定时间t内，是否满足解锁条件，若是，调用该智能合约，执行交易T，实现数据共享。
本发明基于区块链技术设计了一套新的数据共享方法。在满足双方数据共享的前提下，避免对非授权者泄露数据提供者拥有的数据信息与隐私，数据请求者也只能正确获取在其权限范围内的数据。具体实现方法是，
在区块链C中创建一个符合交易T的智能合约，将交易T在区块链网络上进行公布；通过将基于ECC算法计算密钥S和发送到智能合约，合约判断S是否满足解锁条件，若是，解锁成功，调用区块链上的智能合约，执行交易T。通过区块链网络中的交易T来执行数据拥有者和数据请求者之间的交易，从而实现隐私数据的安全传输。
本发明的基于ECC算法的跨区块链应用的用户之间隐私数据共享方法，通过智能合约来保证记账的安全性与完整性，同时借助ECC实现数据传递双方密钥协商以及数据加密、验证，解决了传统方案效率低、成本高、安全性低、数据被恶意篡改后的完整性验证问题。
值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (1)

1.一种基于区块链的数据共享系统，用于跨区块链应用的用户之间数据共享，其特征在于，
该数据共享系统的独立区块链C在跨链交易过程中存储用户信息和共享数据；
该数据共享系统连接各独立区块链，系统的各个节点负责与用户进行信息沟通和密钥协商，监听区块链内的事件信息，同步区块链状态，处理数据共享；
该数据共享系统的运行过程是，
在独立区块链C中创建符合智能合约的交易M，该交易M至少包括数据拥有者A和数据请求者B；
将所述交易M在区块链C网络上公布；
所述区块链C接收所述数据拥有者A的密钥S，判断所述密钥S是否满足解锁条件，若满足则在解锁成功后，调用所述智能合约，执行交易M，向所述数据请求者共享数据，
在创建交易M之前，
数据拥有者A选定椭圆曲线参数T＝(m,f(x),a,b,G,n,h)，a,b确定一条椭圆曲线，在该椭圆曲线上选择一个点G为基点，并生成私钥dA、公钥QA＝dAG＝(xA,yA)，以及随机取一整数kA∈[1,n-1],生成随机点(x1,y1)＝RA＝kAG；同时，
数据拥有者A设置时间t，并将数据索引、身份信息、随机生成点RA以及使用椭圆曲线参数T发送到区块链C，同时将数据索引与真正数据之间的映射关系存储在本地数据库中，
创建交易M后，区块链C向数据请求者B发送数据拥有者A的身份信息、使用的椭圆曲线参数T以及RA，
数据请求者B根据数据拥有者A选定的椭圆曲线参数T，生成私钥dB、公钥QB＝dBG＝(xB,yB)，以及随机取一整数kB∈[1,n-1],生成随机点(x2,y2)＝RB＝kBG，同时，
数据请求者B将数据索引、B的身份信息与随机生成点RB，通过区块链底层P2P网络作为请求信息单播给数据拥有者A，通过参数设置是否需要TLS/SSL安全信道进行传输，同时，
数据请求者B将RB发送给区块链C，
区块链C接收到RB后，开始计时，数据拥有者A在规定时间t内对数据请求者B的身份进行校验，若超过该时间t没有完成校验，则交易M取消，
数据拥有者A接收到数据请求者B的请求后，对数据请求者B的身份信息进行校验，校验若不通过，则发送身份校验失败的信息给区块链C；
校验若通过，则通过数据索引从本地数据库中找到真正数据，并根据数据请求者B发送的RB、B的公钥QB计算密钥K；
数据拥有者A使用数据请求者B的公钥QB对真正数据加密后获得
Figure QLYQS_1
发送密钥S和
Figure QLYQS_2
给区块链C，
数据拥有者A计算密钥S和密钥K的步骤包括，
令sA＝kA+x1dAxA (1)
K＝sA(RB+x2xBQB)＝kAkBG+kBx1xAdAG+kAx2xBdBG+x1x2xAxBdAdBG＝sAsBG (2)
则有S＝(RA+x1xAQA)(RB+x2xBQB)＝sAsBG2 (3)
数据拥有者A使用密钥K对数据进行加密后得到DK，发送DK给数据请求者B，用于验证数据的完整性，
区块链C根据数据拥有者A和数据请求者B所提供的数据计算出检验值S’，从而判断出数据拥有者A授权的数据请求者，并根据数据请求者B的身份信息，发送
Figure QLYQS_3
判断S与S’是否满足解锁条件，若满足解锁条件，则将
Figure QLYQS_4
发送给数据请求者B，若不满足解锁条件，解锁失败，撤销交易M，
区块链C计算S’的步骤包括：
S′＝(RA+x1xAQA)(RB+x2xBQB)＝sAsBG2 (4)。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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