CN113810421B - 基于区块链的pre物联网数据共享方法及系统 - Google Patents

基于区块链的pre物联网数据共享方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于区块链的PRE物联网数据共享方法及系统，包括：步骤S1：区块链节点通过共识机制获得PRE代理权；步骤S2：区块链节点获得PRE代理权后，通过智能合约实现数据生产者和消费者之间的数据通信。本发明将区块链的共识机制及智能合约技术融合于代理重加密机制(PRE，Proxy Re‑Encryption)，实现了设备与业务应用之间的数据分享，同时消除现有代理重加密机制(PRE)中代理商(Proxy)作恶或者与数据消费者之间协同作恶的可能。

Description

基于区块链的PRE物联网数据共享方法及系统
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，具体地，涉及基于区块链的PRE物联网数据共享方法及系统。
背景技术
现实世界中，大多数物联网数据基本都是存储在云计算服务公司提供的云服务之上，随着数据安全越来越受到重视，目前也有许多用户将数据加密之后，再存储到云服务，并利用代理重加密机制(PRE)，来实现数据的分享，在PRE机制中的代理商(Proxy)，通常也是某个云计算服务公司，虽然代理商(Proxy)无法接触到数据原文以及加密秘钥，但由于代理商(Proxy)的过于中心化，同样存在如下风险：
(1)代理商(Proxy)与数据消费者共同作恶风险：
通过数据消费者私钥以及重加密秘钥，推导出数据生产者的私钥；
利用数据消费者私钥以及重加密秘钥，解密所有数据生产者的加密数据；
(2)代理商(Proxy)独立作恶风险：
代理商(Proxy)不正确执行重加密过程而是随意返回错误的数据。
专利文献CN111523133A(申请号：202010335217.3)公开了一种区块链与云端数据协同共享方法，属于安全云存储技术领域，解决链上链下数据的一致性和协同问题；方法包括：采用区块链+云的存储架构，将数据原始文件加密后的密文存储在云端，将数据原始文件的元数据加密存储在区块链上；数据所有者DO从区块链上获取加密后的元数据，解密得到用于加密的密钥和密文存储位置；对密文进行代理重加密，生成新的密钥和重加密密文存储位置；将新的密钥和重加密密文存储位置共享给数据使用者DU；数据使用者DU从新的存储位置下载重加密密文，采用新的密钥对重加密密文进行解密得到云端数据的明文信息。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于区块链的PRE物联网数据共享方法及系统。
根据本发明提供的一种基于区块链的PRE物联网数据共享方法，包括：
步骤S1：区块链节点通过区块链网络共识机制获得PRE代理权；
步骤S2：区块链节点获得PRE代理权后，通过智能合约实现数据生产者和消费者之间的数据通信。
优选地，所述通过智能合约实现数据生产者和消费者之间的数据通信均在区块链网络下完成。
优选地，所述数据生产者包括：
步骤S3：数据生产者A采集数据m；
步骤S4：生成数据加密秘钥Y；
步骤S5：将数据m使用秘钥Y加密得到密文M；
步骤S6：将密文M存储于区块链中，并得到交易哈希H；
步骤S7：利用自身公钥身份PKA，将预设时段T内的交易哈希H及数据秘钥Y打包加密，生成一重密文C1；
步骤S8：利用数据消费者B公钥身份PKB及身份的私钥身份SKA，生成重加密秘钥R。
优选地，所述消费者包括：
步骤S9：向区块链网络发布申请需要使用数据生产者A预设时段T的数据m；
步骤S10：通过智能合约SC获得区块链节点P发送的二次密文C2；
步骤S11：利用自身公钥身份SKB解密二次密文C2，得到生产者A预设时段T内的交易哈希H以及数据秘钥Y；
步骤S12：利用自身非区块链身份及交易哈希H，从区块链网络中获得密文M；
步骤S13：利用密钥Y、解密密文M获得数据m。
优选地，所述步骤S2采用：
步骤S2.1：制定并部署角色生产者A、消费者B、区块链节点P之间的数据传输智能合约SC；
步骤S2.2：将数据消费者B数据申请通过智能合约SC转发给生产者A；
步骤S2.3：区块链节点P通过智能合约SC收到生产者A发送的一重密文C1以及重加密秘钥R；
步骤S2.4：利用重加密秘钥R对一重密文C1执行重加密得到二次密文C2；
步骤S2.5：将二次密文C2通过智能合约SC发送给消费者B；
步骤S2.6：数据分享结束后，销毁智能合约SC。
优选地，所述步骤S2.6采用：由区块链节点P控制智能合约SC的产生或销毁。
根据本发明提供的一种基于区块链的PRE物联网数据共享系统，包括：
模块M1：区块链节点通过共识机制获得PRE代理权；
模块M2：区块链节点获得PRE代理权后，通过智能合约实现数据生产者和消费者之间的数据通信。
优选地，所述数据生产者包括：
模块M3：数据生产者A采集数据m；
模块M4：生成数据加密秘钥Y；
模块M5：将数据m使用秘钥Y加密得到密文M；
模块M6：将密文M存储于区块链中，并得到交易哈希H；
模块M7：利用自身公钥身份PKA，将预设时段T内的交易哈希H及数据秘钥Y打包加密，生成一重密文C1；
模块M8：利用数据消费者B公钥身份PKB及身份的私钥身份SKA，生成重加密秘钥R。
优选地，所述消费者包括：
模块M9：向区块链网络发布申请需要使用数据生产者A预设时段T的数据m；
模块M10：通过智能合约SC获得区块链节点P发送的二次密文C2；
模块M11：利用自身公钥身份SKB解密二次密文C2，得到生产者A预设时段T内的交易哈希H以及数据秘钥Y；
模块M12：利用自身非区块链身份及交易哈希H，从区块链网络中获得密文M；
模块M13：利用密钥Y、解密密文M获得数据m。
优选地，所述模块M2采用：
模块M2.1：制定并部署角色生产者A、消费者B、区块链节点P之间的数据传输智能合约SC；
模块M2.2：将数据消费者B数据申请通过智能合约SC转发给生产者A；
模块M2.3：区块链节点P通过智能合约SC收到生产者A发送的一重密文C1以及重加密秘钥R；
模块M2.4：利用重加密秘钥R对一重密文C1执行重加密得到二次密文C2；
模块M2.5：将二次密文C2通过智能合约SC发送给消费者B；
模块M2.6：数据分享结束后，销毁智能合约SC；
所述模块M2.6采用：由区块链节点P控制智能合约SC的产生或销毁。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明将区块链的共识机制及智能合约技术融合于代理重加密机制(PRE)，实现了设备与业务应用之间的数据分享，同时摒除了现有代理重加密机制(PRE)Proxy与数据消费者之间可能协同作恶的弊端；
2、本发明将区块链的共识机制及智能合约技术融合于代理重加密机制(PRE)，实现了设备与业务应用之间的数据分享；
3、本发明采用区块链的智能合约及共识机制，通过选举产生代理重加密机制中的代理商(Proxy，文中代理节点P)，降低代理商(Proxy，文中代理节点P)与数据消费者(文中角色数据消费者B)之间协同作恶的可能性；
4、本发明采用区块链的激励机制，有效抑制代理商(Proxy，文中代理节点P)独立作恶的风险，一旦发现代理商作恶，将受到严重惩罚。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为基于区块链的PRE物联网数据共享方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明将区块链的共识机制及智能合约技术融合于代理重加密机制(PRE，ProxyRe-Encryption)，实现了设备与业务应用之间的数据分享，同时消除现有代理重加密机制(PRE)中代理商(Proxy)作恶或者与数据消费者之间协同作恶的可能。
根据本发明提供的一种基于区块链的PRE物联网数据共享方法，如图1所示，包括：
步骤S1：区块链节点通过区块链网络共识机制获得PRE代理权；
步骤S2：区块链节点获得PRE代理权后，通过智能合约实现数据生产者和消费者之间的数据通信。
具体地，所述通过智能合约实现数据生产者和消费者之间的数据通信均在区块链网络下完成，全程可追溯。
具体地，所述步骤S1采用：通过区块链网络共识机制，获得数据Proxy代理权。
具体地，所述数据生产者包括：
步骤S3：数据生产者A采集数据m；
步骤S4：生成数据加密秘钥Y；
步骤S5：将数据m使用秘钥Y加密得到密文M；
步骤S6：将密文M存储于区块链中，并得到交易哈希H；
步骤S7：利用自身公钥身份PKA，将预设时段T内的交易哈希H及数据秘钥Y打包加密，生成一重密文C1；
步骤S8：利用数据消费者B公钥身份PKB及身份的私钥身份SKA，生成重加密秘钥R。
具体地，所述消费者包括：
步骤S9：向区块链网络发布申请需要使用数据生产者A预设时段T的数据m；
步骤S10：通过智能合约SC获得区块链节点P发送的二次密文C2；
步骤S11：利用自身公钥身份SKB解密二次密文C2，得到生产者A预设时段T内的交易哈希H以及数据秘钥Y；
步骤S12：利用自身非区块链身份及交易哈希H，从区块链网络中获得密文M；
步骤S13：利用密钥Y、解密密文M获得数据m。
具体地，所述步骤S2采用：
步骤S2.1：制定并部署角色生产者A、消费者B、区块链节点P之间的数据传输智能合约SC；
步骤S2.2：将数据消费者B数据申请通过智能合约SC转发给生产者A；
步骤S2.3：区块链节点P通过智能合约SC收到生产者A发送的一重密文C1以及重加密秘钥R；
步骤S2.4：利用重加密秘钥R对一重密文C1执行重加密得到二次密文C2；
步骤S2.5：将二次密文C2通过智能合约SC发送给消费者B；
步骤S2.6：数据分享结束后，销毁智能合约SC。
具体地，所述步骤S2.6采用：由区块链节点P控制智能合约SC的产生或销毁。
所述智能合约SC包括：产生及销毁均由获得代理权的节点P控制；负责生产者A、消费者B、节点P之间的安全数据传递；数据传递只能是A和P之间，以及B和P之间，A和B之间不能直接通信；
所述区块链网络包括：接收消费者B数据申请，并广播到全网络；通过共识机制，选举产生代理节点P；存储密文M；产生交易哈希H；执行智能合约SC；根据交易哈希H，查询数据。
根据本发明提供的一种基于区块链的PRE物联网数据共享系统，包括：
模块M1：区块链节点通过区块链网络共识机制获得PRE代理权；
模块M2：区块链节点获得PRE代理权后，通过智能合约实现数据生产者和消费者之间的数据通信。
具体地，所述通过智能合约实现数据生产者和消费者之间的数据通信均在区块链网络下完成，全程可追溯。
具体地，所述模块M1采用：通过区块链网络共识机制，获得数据Proxy代理权。
具体地，所述数据生产者包括：
模块M3：数据生产者A采集数据m；
模块M4：生成数据加密秘钥Y；
模块M5：将数据m使用秘钥Y加密得到密文M；
模块M6：将密文M存储于区块链中，并得到交易哈希H；
模块M7：利用自身公钥身份PKA，将预设时段T内的交易哈希H及数据秘钥Y打包加密，生成一重密文C1；
模块M8：利用数据消费者B公钥身份PKB及身份的私钥身份SKA，生成重加密秘钥R。
具体地，所述消费者包括：
模块M9：向区块链网络发布申请需要使用数据生产者A预设时段T的数据m；
模块M10：通过智能合约SC获得区块链节点P发送的二次密文C2；
模块M11：利用自身公钥身份SKB解密二次密文C2，得到生产者A预设时段T内的交易哈希H以及数据秘钥Y；
模块M12：利用自身非区块链身份及交易哈希H，从区块链网络中获得密文M；
模块M13：利用密钥Y、解密密文M获得数据m。
具体地，所述模块M2采用：
模块M2.1：制定并部署角色生产者A、消费者B、区块链节点P之间的数据传输智能合约SC；
模块M2.2：将数据消费者B数据申请通过智能合约SC转发给生产者A；
模块M2.3：区块链节点P通过智能合约SC收到生产者A发送的一重密文C1以及重加密秘钥R；
模块M2.4：利用重加密秘钥R对一重密文C1执行重加密得到二次密文C2；
模块M2.5：将二次密文C2通过智能合约SC发送给消费者B；
模块M2.6：数据分享结束后，销毁智能合约SC。
具体地，所述模块M2.6采用：由区块链节点P控制智能合约SC的产生或销毁。
所述智能合约SC包括：产生及销毁均由获得代理权的节点P控制；负责生产者A、消费者B、节点P之间的安全数据传递；数据传递只能是A和P之间，以及B和P之间，A和B之间不能直接通信；
所述区块链网络包括：接收消费者B数据申请，并广播到全网络；通过共识机制，选举产生代理节点P；存储密文M；产生交易哈希H；执行智能合约SC；根据交易哈希H，查询数据。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种基于区块链的PRE物联网数据共享方法，其特征在于，包括：
步骤S1：区块链节点通过区块链网络共识机制获得PRE代理权；
步骤S2：区块链节点获得PRE代理权后，通过智能合约实现数据生产者和消费者之间的数据通信；
所述数据生产者包括：
步骤S3：数据生产者A采集数据m；
步骤S4：生成数据加密秘钥Y；
步骤S5：将数据m使用秘钥Y加密得到密文M；
步骤S6：将密文M存储于区块链中，并得到交易哈希H；
步骤S7：利用自身公钥身份PKA，将预设时段T内的交易哈希H及数据秘钥Y打包加密，生成一重密文C1；
步骤S8：利用数据消费者B公钥身份PKB及身份的私钥身份SKA，生成重加密秘钥R；
所述消费者包括：
步骤S9：向区块链网络发布申请需要使用数据生产者A预设时段T的数据m；
步骤S10：通过智能合约SC获得区块链节点P发送的二次密文C2；
步骤S11：利用自身公钥身份SKB解密二次密文C2，得到生产者A预设时段T内的交易哈希H以及数据秘钥Y；
步骤S12：利用自身非区块链身份及交易哈希H，从区块链网络中获得密文M；
步骤S13：利用密钥Y、解密密文M获得数据m；
所述步骤S2采用：
步骤S2.1：制定并部署角色生产者A、消费者B、区块链节点P之间的数据传输智能合约SC；
步骤S2.2：将数据消费者B数据申请通过智能合约SC转发给生产者A；
步骤S2.3：区块链节点P通过智能合约SC收到生产者A发送的一重密文C1以及重加密秘钥R；
步骤S2.4：利用重加密秘钥R对一重密文C1执行重加密得到二次密文C2；
步骤S2.5：将二次密文C2通过智能合约SC发送给消费者B；
步骤S2.6：数据分享结束后，销毁智能合约SC。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的PRE物联网数据共享方法，其特征在于，所述通过智能合约实现数据生产者和消费者之间的数据通信均在区块链网络下完成。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的PRE物联网数据共享方法，其特征在于，所述步骤S2.6采用：由区块链节点P控制智能合约SC的产生或销毁。
4.一种基于区块链的PRE物联网数据共享系统，其特征在于，包括：
模块M1：区块链节点通过共识机制获得PRE代理权；
模块M2：区块链节点获得PRE代理权后，通过智能合约实现数据生产者和消费者之间的数据通信；
所述数据生产者包括：
模块M3：数据生产者A采集数据m；
模块M4：生成数据加密秘钥Y；
模块M5：将数据m使用秘钥Y加密得到密文M；
模块M6：将密文M存储于区块链中，并得到交易哈希H；
模块M7：利用自身公钥身份PKA，将预设时段T内的交易哈希H及数据秘钥Y打包加密，生成一重密文C1；
模块M8：利用数据消费者B公钥身份PKB及身份的私钥身份SKA，生成重加密秘钥R；
所述消费者包括：
模块M9：向区块链网络发布申请需要使用数据生产者A预设时段T的数据m；
模块M10：通过智能合约SC获得区块链节点P发送的二次密文C2；
模块M11：利用自身公钥身份SKB解密二次密文C2，得到生产者A预设时段T内的交易哈希H以及数据秘钥Y；
模块M12：利用自身非区块链身份及交易哈希H，从区块链网络中获得密文M；
模块M13：利用密钥Y、解密密文M获得数据m；
所述模块M2采用：
模块M2.1：制定并部署角色生产者A、消费者B、区块链节点P之间的数据传输智能合约SC；
模块M2.2：将数据消费者B数据申请通过智能合约SC转发给生产者A；
模块M2.3：区块链节点P通过智能合约SC收到生产者A发送的一重密文C1以及重加密秘钥R；
模块M2.4：利用重加密秘钥R对一重密文C1执行重加密得到二次密文C2；
模块M2.5：将二次密文C2通过智能合约SC发送给消费者B；
模块M2.6：数据分享结束后，销毁智能合约SC。
5.根据权利要求4所述的基于区块链的PRE物联网数据共享系统，其特征在于，所述模块M2.6采用：由区块链节点P控制智能合约SC的产生或销毁。
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