CN115664685B - 一种基于属性加密的链上数据访问控制方法及装置 - Google Patents

一种基于属性加密的链上数据访问控制方法及装置 Download PDF

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CN115664685B CN202211682346.5A CN202211682346A CN115664685B CN 115664685 B CN115664685 B CN 115664685B CN 202211682346 A CN202211682346 A CN 202211682346A CN 115664685 B CN115664685 B CN 115664685B
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Abstract

本发明提供一种基于属性加密的链上数据访问控制方法及装置，所述方法的步骤包括：基于原始数据得到对应每个行向量的属性名称参数和对应每个属性名称参数的哈希参数；将第一加密参数和第二加密参数组合为数组，并将该数组在映射数组中进行映射，得到映射参数，基于数据参数、映射参数、第三加密参数和第四加密参数生成第一密文，基于第一加密参数和第四加密参数生成第一对照密文，将包括所述第一密文和第一对照密文的密文数据存储在数据云端；数据云端接收用户的数据请求，提取密文数据的密钥生成参数，并将密钥生成参数向用户释放；接收用户基于密钥生成参数生成的密钥参数对所述第一密文进行解密，获取原始数据。

Description

一种基于属性加密的链上数据访问控制方法及装置
技术领域
本发明涉及访问控制技术领域，尤其涉及一种基于属性加密的链上数据访问控制方法及装置。
背景技术
随着物联网技术的发展和应用，数据收集设备不断收集着各种各样的数据，其中也不乏一些隐私数据，比如人们的心率、血压等等，如何安全存储这些数据是一个重要的问题。目前，人们多使用云计算技术来对这些大量的物联网数据进行存储管理，不过，这也使得这些数据被云服务提供商所控制，针对这个问题，现有技术通常使用访问控制技术对数据进行保护，并实现粗粒度的访问控制。
现有技术的属性基加密（ABE）被认为是一种可以实现细粒度访问控制的重要加密技术，通过属性与访问策略的匹配实现一对多加密。通常来说，ABE分为密钥策略属性基加密（KP-ABE）和密文策略属性基加密（CP-ABE），两者的不同之处在于访问策略的关联对象不同，在KP-ABE中，访问策略与密钥相关联，属性与密文相关联；相反，在CP-ABE中，访问策略与密文相关联，属性与密钥相关联。CP-ABE允许数据拥有者定义自己的访问策略，这被认为比KP-ABE更适合于访问控制。
尽管CP-ABE可以很好的用于访问控制，但目前大多数的CP-ABE方案还面临一个问题，这就是这些方案中都需要一个完全可信的授权机构来进行系统初始化，属性管理，密钥生成与分配等操作。不过现实中往往无法找到完全可信的第三方机构，此外，第三方授权机构也容易受到更多的安全威胁，从而导致单点故障问题。
发明内容
鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于属性加密的链上数据访问控制方法，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。
本发明的一个方面提供了一种基于属性加密的链上数据访问控制方法，所述方法的步骤包括：
基于网关节点接收数据采集设备上传的原始数据，对于所述原始数据随机生成属性矩阵，所述属性矩阵中的每个行向量均对应原始数据的一种属性，将每个所述行向量与预设的属性参数组进行映射，得到对应每个行向量的属性名称参数，基于哈希函数将属性名称参数与预设的哈希数组进行映射，得到对应每个属性名称参数的哈希参数；
获取预设的基础数组和映射数组，将所述原始数据与基础数组进行映射，得到对应所述原始数据的数据参数，从所述基础数组中随机抽取第一加密参数、第二加密参数、第三加密参数和第四加密参数，将第一加密参数和第二加密参数组合为数组，并将该数组在映射数组中进行映射，得到映射参数，基于数据参数、映射参数、第三加密参数和第四加密参数生成第一密文，基于第一加密参数和第四加密参数生成第一对照密文，将包括所述第一密文和第一对照密文的密文数据存储在数据云端，将所述第一加密参数、第二加密参数、第三加密参数和第四加密参数；
数据云端接收用户的数据请求，获取所述数据请求中的验证属性参数，将所述验证属性参数，基于哈希函数将验证属性参数与预设的哈希数组进行映射，得到对应每个验证属性参数的验证哈希参数，将验证哈希参数与所请求数据的每个属性名称参数的哈希参数进行比对，若一致，则提取密文数据的密钥生成参数，并将密钥生成参数向用户释放；
接收用户基于密钥生成参数生成的密钥参数，对比验证所述密钥参数是否正确，若正确则基于所述密钥参数和第一对照密文对所述第一密文进行解密，获取构建第一密文的数据参数，基于所述数据参数获取原始数据。
采用上述方案，本方案仅需根据自身的预先构建策略实现对数据的加密，不需要第三方机构的介入，当验证属性参数成功后，建立对用户的初步信任，向用户释放密钥生成参数，用户根据密钥生成参数计算得到密钥参数，在对密钥参数进行验证，做验证成功即可确定数据请求者的身份，基于所述密钥参数和第一对照密文对所述第一密文进行解密，获取构建第一密文的数据参数，基于所述数据参数获取原始数据，通过两次验证增加了数据的安全性。
在本发明的一些实施方式中，所述密文数据还包括辅助密文数据，所述辅助密文数据包括第一辅助密文和第二辅助密文，构建所述辅助密文数据的步骤包括：
基于如下公式计算得到第一辅助密文：
Figure SMS_1
其中，
Figure SMS_2
表示第一加密参数，
Figure SMS_8
表示第三加密参数，
Figure SMS_13
表示任一所述行向量，
Figure SMS_5
为第一维度的参数为第四加密参数的多维度参数，
Figure SMS_7
表示行向量
Figure SMS_11
对应的第一辅助密文，
Figure SMS_14
表示行向量
Figure SMS_3
对应的属性名称参数，
Figure SMS_6
为基础数组中的任一参数，
Figure SMS_10
为哈希数组中行向量
Figure SMS_15
对应的参数，
Figure SMS_4
为基础数组中行向量
Figure SMS_9
对应的参数，
Figure SMS_12
为基础数组中的参数；
基于如下公式计算第二辅助密文：
Figure SMS_16
其中，
Figure SMS_18
表示行向量
Figure SMS_21
对应的第二辅助密文，
Figure SMS_22
为基础数组中行向量
Figure SMS_19
对应的参数，
Figure SMS_20
，
Figure SMS_23
表示属性矩阵的行向量总数，
Figure SMS_24
为行向量
Figure SMS_17
的编号。
在本发明的一些实施方式中，所述密文数据还包括验证密文数据，所述若正确则基于所述密钥参数和第一对照密文对所述第一密文进行解密的步骤还包括：
基于密钥参数对验证密文数据进行验证解密，若验证解密成功，则基于所述密钥参数和第一对照密文对所述第一密文进行解密。
在本发明的一些实施方式中，所述验证密文数据包括第一验证密文、第二验证密文、第三验证密文和第四验证密文；
根据如下公式构建第一验证密文：
Figure SMS_25
其中，
Figure SMS_26
表示第一验证密文，
Figure SMS_27
表示第三加密参数，
Figure SMS_28
分别表示第一加密参数和第二加密参数，
Figure SMS_29
为基础数组中的任一参数，
Figure SMS_30
表示将第一加密参数和第二加密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数；
根据如下公式构建第二验证密文：
Figure SMS_31
其中，
Figure SMS_32
表示第二验证密文；
根据如下公式构建第三验证密文：
Figure SMS_33
其中，
Figure SMS_35
表示行向量
Figure SMS_39
对应的第三验证密文，
Figure SMS_44
表示第一加密参数，
Figure SMS_37
表示第三加密参数，
Figure SMS_41
表示任一所述行向量，
Figure SMS_43
为第一维度的参数为
Figure SMS_45
的多维度参，
Figure SMS_34
表示
Figure SMS_38
对应的属性名称参数，
Figure SMS_42
为基础数组中的任一参数，
Figure SMS_46
为哈希数组中的行向量
Figure SMS_36
对应的参数，
Figure SMS_40
为基础数组中的任一参数；
根据如下公式构建第四验证密文：
Figure SMS_47
其中，
Figure SMS_48
表示行向量
Figure SMS_49
对应的第四验证密文，
Figure SMS_50
为基础数组中行向量
Figure SMS_51
对应的参数。
在本发明的一些实施方式中，在基于密钥参数对验证密文数据进行验证解密的步骤中，根据如下公式进行验证解密：
Figure SMS_52
其中，
Figure SMS_67
表示行向量编号的集合，
Figure SMS_58
小于
Figure SMS_60
，
Figure SMS_64
表示行向量编号的集合
Figure SMS_68
中的任一个行向量编号，
Figure SMS_66
表示第一对照密文，
Figure SMS_71
表示密钥参数中的第一解密参数，
Figure SMS_55
表示密钥参数中的第二解密参数，
Figure SMS_62
表示第三解密参数，
Figure SMS_53
表示行向量编号为
Figure SMS_59
的行向量对应的第一辅助密文，
Figure SMS_54
表示行向量编号为
Figure SMS_61
的行向量对应的第二辅助密文，
Figure SMS_57
表示行向量编号为
Figure SMS_63
的行向量对应的权重参数，
Figure SMS_69
表示将第一对照密文和第一解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure SMS_73
表示将行向量编号为
Figure SMS_70
的行向量对应的第一辅助密文和第二解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure SMS_72
表示将行向量编号为
Figure SMS_56
的行向量对应的第二辅助密文和第三解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure SMS_65
表示所述原始数据的数据参数。
在本发明的一些实施方式中，在基于密钥参数对验证密文数据进行验证解密，若验证解密成功，基于所述密钥参数和第一对照密文对所述第一密文进行解密的步骤包括：
根据如下公式基于密钥参数计算第一验证密文：
Figure SMS_74
其中，
Figure SMS_79
表示第一验证密文，
Figure SMS_77
表示行向量编号的集合，
Figure SMS_83
小于
Figure SMS_80
，
Figure SMS_85
表示行向量编号的集合
Figure SMS_89
中的任一个行向量编号，
Figure SMS_94
表示第二验证密文，
Figure SMS_88
表示密钥参数中的第一解密参数，
Figure SMS_93
表示密钥参数中的第二解密参数，
Figure SMS_75
表示第三解密参数，
Figure SMS_82
表示行向量编号为
Figure SMS_78
的行向量对应的第三验证密文，
Figure SMS_86
表示行向量编号为
Figure SMS_84
的行向量对应的第四验证密文，
Figure SMS_90
表示行向量编号为
Figure SMS_87
的行向量对应的权重参数，
Figure SMS_92
表示将第二验证密文和第一解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure SMS_91
表示将行向量编号为
Figure SMS_95
的行向量对应的第三验证密文和第二解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure SMS_76
表示将行向量编号为
Figure SMS_81
的行向量对应的第四验证密文和第三解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数；
若计算得到的第一验证密文与验证密文数据中的第一验证密文相同，则验证解密成功。
在本发明的一些实施方式中，行向量编号为i的行向量对应的权重参数是基于如下公式计算的：
Figure SMS_96
其中，
Figure SMS_98
表示行向量编号的集合，
Figure SMS_100
小于
Figure SMS_104
，
Figure SMS_99
表示行向量编号的集合
Figure SMS_101
中的任一个行向量编号，
Figure SMS_103
表示行向量编号为
Figure SMS_105
的行向量对应的权重参数，
Figure SMS_97
表示行向量编号为
Figure SMS_102
的行向量。
在本发明的一些实施方式中，所述基于密钥生成参数生成的密钥参数包括第一解密参数、第二解密参数和第三解密参数，所述第一解密参数、第二解密参数和第三解密参数分别基于如下公式生成：
Figure SMS_106
其中，
Figure SMS_108
表示密钥参数中的第一解密参数，
Figure SMS_112
表示密钥参数中的第二解密参数，
Figure SMS_114
表示第三解密参数，
Figure SMS_109
表示第一加密参数，
Figure SMS_111
表示第三加密参数，
Figure SMS_113
和
Figure SMS_116
均为基础数组中的参数，
Figure SMS_107
为哈希数组中的参数，
Figure SMS_110
表示行向量编号为
Figure SMS_115
的行向量对应的属性名称参数的哈希参数。
在本发明的一些实施方式中，所述将验证哈希参数与所请求数据的每个属性名称参数的哈希参数进行比对，若一致，则提取密文数据的密钥生成参数，并将密钥生成参数向用户释放的步骤包括：
若验证哈希参数与所请求数据的每个属性名称参数的哈希参数比对一致，则查看属性分配记录，确定属性分配记录中是否存在为用户端分配验证哈希参数的记录，若是，则提取密文数据的密钥生成参数，并将密钥生成参数向用户释放，并生成此次释放密钥生成参数的签名信息；若否，则不向用户释放密钥生成参数。
本发明的另一方面还提供一种基于属性加密的链上数据访问控制装置，该装置包括计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该装置实现如前所述方法所实现的步骤。
本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出并获得。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。
图1为本发明基于属性加密的链上数据访问控制方法一种实施方式的示意图；
图2为本发明基于属性加密的链上数据访问控制方法另一种实施方式的架构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
为解决以上问题，如图1所示，本发明提出一种基于属性加密的链上数据访问控制方法，所述方法的步骤包括：
步骤S100，基于网关节点接收数据采集设备上传的原始数据，对于所述原始数据随机生成属性矩阵，所述属性矩阵中的每个行向量均对应原始数据的一种属性，将每个所述行向量与预设的属性参数组进行映射，得到对应每个行向量的属性名称参数，基于哈希函数将属性名称参数与预设的哈希数组进行映射，得到对应每个属性名称参数的哈希参数；
在具体实施过程中，所述属性矩阵根据访问策略随机生成。
在具体实施过程中，所述数据采集设备为传感器设备，负责搜集数据，由于物联网中设备众多，其计算能力与存储能力也各不相同，且这些计算和存储能力也仅能满足其本身的需求，无法进行大规模的计算与存储，所以本发明中，数据收集设备仅负责数据的采集，而对于数据的访问控制管理则由其上层的网关负责。
如图2所示，网关：我们使用物联网网关将一系列的数据收集设备进行连接，每个网关负责控制一组数据收集设备，使用网关可以避免大量数据收集设备直接接入区块链网络，从而保护数据收集设备的安全，此外，网关具有更强的管理能力，使用网关接入区块链网络可以降低系统访问控制的负担，提高访问控制的效率。数据拥有者可以通过网关来为搜集的数据制定访问策略，并将其存储于区块链上。
云服务器：我们使用云服务器对数据收集设备采集的数据进行加密存储，这是由于数据收集设备的轻量级特性使得其无法将大量数据存于自身，而之所以也没有将数据存于区块链是考虑到区块链的不可篡改特性，一旦数据上链则无法对其进行删除，而这使得在区块链上存储大量数据的代价很大。因此我们选择将数据存入云服务器。区块链上则只记录密文地址和相关的访问策略。
数据用户：数据用户通过将自身属性提供给区块链从而获得密钥生成参数，并基于密钥生成参数生成的密钥参数，且只有其属性满足对应访问策略时才可对相应密文进行解密。数据用户可以通过区块链获得密钥与密文地址，从而对数据进行访问。
区块链：在本发明中，区块链主要负责信息存储以及一些计算任务，用户可以通过调用区块链智能合约来完成初始化，策略存储和密钥生成等操作。
步骤S200，获取预设的基础数组和映射数组，所述基础数组中任意两个参数的组合均在映射数组中存在唯一的参数，将所述原始数据与基础数组进行映射，得到对应所述原始数据的数据参数，从所述基础数组中随机抽取第一加密参数、第二加密参数、第三加密参数和第四加密参数，将第一加密参数和第二加密参组合为数组，并将该数组在映射数组中进行映射，得到映射参数，基于数据参数、映射参数、第三加密参数和第四加密参数生成第一密文，基于第一加密参数和第四加密参数生成第一对照密文，将包括所述第一密文和第一对照密文的密文数据存储在数据云端；
在具体实施过程中，所述第一加密参数和第二加密参数可以为同一参数值。
在具体实施过程中，任意两个参数的组合均在映射数组中存在唯一的参数。
在具体实施过程中，根据如下公式计算第一对照密文：
Figure SMS_117
其中，
Figure SMS_118
表示第一对照密文，
Figure SMS_119
表示第一加密参数，
Figure SMS_120
表示第四加密参数。
所述基础数组中任意两个参数可以为同一参数，所述基础数组中任意参数进行运算后得到参数。
采用上述方案，在对数据进行加密之后，将加密数据上传至云服务器，并得到加密数据的密文地址。通过调用智能合约中的策略存储函数将数据标识ID、密文地址、密文哈希、访问策略发布到区块链上，区块链收到后进行验证并进行存储。
在具体实施过程中，区块链技术的发展为去中心化结构提供了思路，使用区块链技术可以解决传统访问控制模型的中心化问题。不过使用区块链技术来构建CP-ABE访问控制方案也存在一些需要解决的问题，主要是区块链上的隐私问题，经区块链记录的交易信息都是公开的，且可以进行追溯，这使得我们不可直接将CP-ABE中的访问策略信息直接上链存储，还需考虑访问策略与属性信息的隐藏问题。
在具体实施过程中，网关节点在以太坊中创建智能合约，使用智能合约实现系统初始化，访问策略存储、密钥分配等操作。之后通过执行合约中的初始化函数，对本访问控制方案中的系统参数进行初始化定义。
步骤S300，数据云端接收用户的数据请求，获取所述数据请求中的验证属性参数，将所述验证属性参数，基于哈希函数将验证属性参数与预设的哈希数组进行映射，得到对应每个验证属性参数的验证哈希参数，将验证哈希参数与所请求数据的每个属性名称参数的哈希参数进行比对，若一致，则提取密文数据的密钥生成参数，并将密钥生成参数向用户释放；
在具体实施过程中，所述密钥生成参数包括基础数组、哈希数组和映射数组中的参数，具体包括第一加密参数、第二加密参数、第三加密参数、
Figure SMS_121
和每个行向量对应的属性名称参数的哈希参数，以及行向量编号的集合
Figure SMS_122
。
采用上述方案，用户可以在直到密钥生成规则的前提下，根据密钥生成参数构建密钥参数，本方案并不直接向用户发放密钥，而是发放密钥生成参数，能够进一步提高密钥的保密性，降低数据被盗用的风险。
在本发明的一些实施方式中，所述验证属性参数为属性名称参数的集合，在将验证哈希参数与所请求数据的每个属性名称参数的哈希参数进行比对，在比对是否一致的步骤中，根据预先设定的规则判定是否一致，其中预先设定的规则可以为验证哈希参数包括所请求数据的每个属性名称参数的哈希参数的至少一个、两个或三个，也可以为其他规则。
步骤S400，接收用户基于密钥生成参数生成的密钥参数，对比验证所述密钥参数是否正确，若正确则基于所述密钥参数和第一对照密文对所述第一密文进行解密，获取构建第一密文的数据参数，基于所述数据参数获取原始数据。
在本发明的一些实施方式中，所述密钥参数可以为用户在用户端基于密钥生成参数所计算得到的参数。
在基于所述数据参数获取原始数据的步骤中，基于原始数据与基础数组的映射关系，将所述数据参数进行反向映射，得到对应所述数据参数的原始数据。
所述数据参数可以为数字的集合。
采用上述方案，本方案仅需根据自身的预先构建策略实现对数据的加密，不需要第三方机构的介入，当验证属性参数成功后，建立对用户的初步信任，向用户释放密钥生成参数，用户根据密钥生成参数计算得到密钥参数，在对密钥参数进行验证，做验证成功即可确定数据请求者的身份，基于所述密钥参数和第一对照密文对所述第一密文进行解密，获取构建第一密文的数据参数，基于所述数据参数获取原始数据，通过两次验证增加了数据的安全性。
在本发明的一些实施方式中，所述密文数据还包括辅助密文数据，所述辅助密文数据包括第一辅助密文和第二辅助密文，构建所述辅助密文数据的步骤包括：
基于如下公式计算得到第一辅助密文：
Figure SMS_123
其中，
Figure SMS_125
表示第一加密参数，
Figure SMS_128
表示第三加密参数，
Figure SMS_132
表示任一所述行向量，
Figure SMS_126
为第一维度的参数为第四加密参数的多维度参数，
Figure SMS_131
表示行向量
Figure SMS_135
对应的第一辅助密文，
Figure SMS_137
表示行向量
Figure SMS_124
对应的属性名称参数，
Figure SMS_129
为基础数组中的任一参数，
Figure SMS_134
为哈希数组中行向量
Figure SMS_136
对应的参数，
Figure SMS_127
为基础数组中行向量
Figure SMS_130
对应的参数，
Figure SMS_133
为基础数组中的参数；
在本发明的一些实施方式中，
Figure SMS_138
为行向量
Figure SMS_139
的编号，每个行向量均对应有一个第一辅助密文。
在具体实施过程中，向量
Figure SMS_140
除第一维度参数的其他维度参数为随机设置的参数。
基于如下公式计算第二辅助密文：
Figure SMS_141
其中，
Figure SMS_143
表示行向量
Figure SMS_145
对应的第二辅助密文，
Figure SMS_148
为基础数组中行向量
Figure SMS_144
对应的参数，
Figure SMS_146
，
Figure SMS_147
表示属性矩阵的行向量总数，
Figure SMS_149
为行向量
Figure SMS_142
的编号；
在本发明的一些实施方式中，
Figure SMS_150
为行向量
Figure SMS_151
的编号，每个行向量均对应有一个第二辅助密文。
在本发明的一些实施方式中，所述密文数据还包括验证密文数据，所述若正确则基于所述密钥参数和第一对照密文对所述第一密文进行解密的步骤还包括：
基于密钥参数对验证密文数据进行验证解密，若验证解密成功，则基于所述密钥参数和第一对照密文对所述第一密文进行解密。
在本发明的一些实施方式中，所述验证密文数据包括第一验证密文、第二验证密文、第三验证密文和第四验证密文；
根据如下公式构建第一验证密文：
Figure SMS_152
其中，
Figure SMS_153
表示第一验证密文，
Figure SMS_154
表示第三加密参数，
Figure SMS_155
分别表示第一加密参数和第二加密参数，
Figure SMS_156
为基础数组中的任一参数，
Figure SMS_157
表示将第一加密参数和第二加密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数；
根据如下公式构建第二验证密文：
Figure SMS_158
其中，
Figure SMS_159
表示第二验证密文；
根据如下公式构建第三验证密文：
Figure SMS_160
其中，
Figure SMS_162
表示行向量
Figure SMS_165
对应的第三验证密文，
Figure SMS_169
表示第一加密参数，
Figure SMS_164
表示第三加密参数，
Figure SMS_168
表示任一所述行向量，
Figure SMS_171
为第一维度的参数为
Figure SMS_173
的多维度参，
Figure SMS_161
表示
Figure SMS_166
对应的属性名称参数，
Figure SMS_170
为基础数组中的任一参数，
Figure SMS_172
为哈希数组中的行向量
Figure SMS_163
对应的参数，
Figure SMS_167
为基础数组中的任一参数；
在本发明的一些实施方式中，
Figure SMS_174
为行向量
Figure SMS_175
的编号，每个行向量均对应有一个第三验证密文。
根据如下公式构建第四验证密文：
Figure SMS_176
其中，
Figure SMS_177
表示行向量
Figure SMS_178
对应的第四验证密文，
Figure SMS_179
为基础数组中行向量
Figure SMS_180
对应的参数。
在本发明的一些实施方式中，
Figure SMS_181
为行向量
Figure SMS_182
的编号，每个行向量均对应有一个第四验证密文。
在本发明的一些实施方式中，在基于密钥参数对验证密文数据进行验证解密的步骤中，根据如下公式进行验证解密：
Figure SMS_183
其中，
Figure SMS_197
表示行向量编号的集合，
Figure SMS_188
小于
Figure SMS_190
，
Figure SMS_185
表示行向量编号的集合
Figure SMS_193
中的任一个行向量编号，
Figure SMS_198
表示第一对照密文，
Figure SMS_201
表示密钥参数中的第一解密参数，
Figure SMS_189
表示密钥参数中的第二解密参数，
Figure SMS_191
表示第三解密参数，
Figure SMS_184
表示行向量编号为
Figure SMS_195
的行向量对应的第一辅助密文，
Figure SMS_186
表示行向量编号为
Figure SMS_192
的行向量对应的第二辅助密文，
Figure SMS_196
表示行向量编号为
Figure SMS_203
的行向量对应的权重参数，
Figure SMS_199
表示将第一对照密文和第一解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure SMS_202
表示将行向量编号为
Figure SMS_200
的行向量对应的第一辅助密文和第二解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure SMS_204
表示将行向量编号为
Figure SMS_187
的行向量对应的第二辅助密文和第三解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure SMS_194
表示所述原始数据的数据参数。
在本发明的一些实施方式中，在基于密钥参数对验证密文数据进行验证解密，若验证解密成功，基于所述密钥参数和第一对照密文对所述第一密文进行解密的步骤包括：
根据如下公式基于密钥参数计算第一验证密文：
Figure SMS_205
其中，
Figure SMS_219
表示第一验证密文，
Figure SMS_207
表示行向量编号的集合，
Figure SMS_214
小于
Figure SMS_210
，
Figure SMS_213
表示行向量编号的集合
Figure SMS_220
中的任一个行向量编号，
Figure SMS_225
表示第二验证密文，
Figure SMS_211
表示密钥参数中的第一解密参数，
Figure SMS_216
表示密钥参数中的第二解密参数，
Figure SMS_206
表示第三解密参数，
Figure SMS_212
表示行向量编号为
Figure SMS_209
的行向量对应的第三验证密文，
Figure SMS_215
表示行向量编号为
Figure SMS_218
的行向量对应的第四验证密文，
Figure SMS_223
表示行向量编号为
Figure SMS_221
的行向量对应的权重参数，
Figure SMS_224
表示将第二验证密文和第一解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure SMS_222
表示将行向量编号为
Figure SMS_226
的行向量对应的第三验证密文和第二解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure SMS_208
表示将行向量编号为
Figure SMS_217
的行向量对应的第四验证密文和第三解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数；
若计算得到的第一验证密文与验证密文数据中的第一验证密文相同，则验证解密成功。
在本发明的一些实施方式中，行向量编号为
Figure SMS_227
的行向量对应的权重参数是基于如下公式计算的：
Figure SMS_228
其中，
Figure SMS_230
表示行向量编号的集合，
Figure SMS_234
小于
Figure SMS_235
，
Figure SMS_231
表示行向量编号的集合
Figure SMS_233
中的任一个行向量编号，
Figure SMS_236
表示行向量编号为
Figure SMS_237
的行向量对应的权重参数，
Figure SMS_229
表示行向量编号为
Figure SMS_232
的行向量。
在本发明的一些实施方式中，将行向量的每个维度的参数均与对应的权重参数相乘，再相乘后的多个行向量对应每个维度相加，满足上述公式。
在本发明的一些实施方式中，所述基于密钥生成参数生成的密钥参数包括第一解密参数、第二解密参数和第三解密参数，所述第一解密参数、第二解密参数和第三解密参数分别基于如下公式生成：
Figure SMS_238
其中，
Figure SMS_240
表示密钥参数中的第一解密参数，
Figure SMS_242
表示密钥参数中的第二解密参数，
Figure SMS_247
表示第三解密参数，
Figure SMS_241
表示第一加密参数，
Figure SMS_243
表示第三加密参数，
Figure SMS_246
和
Figure SMS_248
均为基础数组中的参数，
Figure SMS_239
为哈希数组中的参数，
Figure SMS_244
表示行向量编号为
Figure SMS_245
的行向量对应的属性名称参数的哈希参数。
在具体实施过程中，
Figure SMS_249
为行向量的编号，每个行向量均对应有一个
Figure SMS_250
参数值。
在本发明的一些实施方式中，所述将验证哈希参数与所请求数据的每个属性名称参数的哈希参数进行比对，若一致，则提取密文数据的密钥生成参数，并将密钥生成参数向用户释放的步骤包括：
若验证哈希参数与所请求数据的每个属性名称参数的哈希参数比对一致，则查看属性分配记录，确定属性分配记录中是否存在为用户端分配验证哈希参数的记录，若是，则提取密文数据的密钥生成参数，并将密钥生成参数向用户释放，并生成此次释放密钥生成参数的签名信息；若否，则不向用户释放密钥生成参数。
在具体实施过程中，初始化函数函数被网关节点执行，输出公共参数PK和主密钥MSK。后续的数据加密、密钥生成、数据解密阶段均会使用到公共参数PK，而主密钥MSK则会在密钥生成阶段使用。
具体来说，初始化函数生成
Figure SMS_253
，其中
Figure SMS_257
，群
Figure SMS_258
和
Figure SMS_254
的阶为合数
Figure SMS_255
，之后输出公共参数PK和主密钥MSK，其中，
Figure SMS_259
，
Figure SMS_262
，
Figure SMS_251
表示基础数组，基础数组为矩阵，
Figure SMS_256
为用于计算
Figure SMS_260
和
Figure SMS_261
的阶的参数，
Figure SMS_252
均为基础数组的子数组，每个子数组均为基础数组的一部分；
Figure SMS_263
为群
Figure SMS_264
中随机选择的元素，Z为群
Figure SMS_265
中随机选择的元素，
Figure SMS_266
为群
Figure SMS_267
中随机选择的元素。
本发明的有益效果包括：
1、本发明使用区块链代替传统方案中的属性授权机构，使用智能合约实现系统初始化，访问策略存储，密钥分配等操作，提高系统安全性，本方案在实现细粒度访问控制的同时，也解决了传统方案中的中心化风险；
2、本发明中的公共参数大小为恒定常数，不会随系统属性数量的增加而增长，此外，本发明使用哈希值代替属性值，进一步保护了访问策略与属性信息上链后的隐私安全；
3、本发明设计了一个用于属性验证的挑战应答协议，可以解决密钥生成过程中的属性冒充问题，并有效防止了针对属性的重放攻击。
本发明实施例还提供一种基于属性加密的链上数据访问控制装置，该装置包括计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该装置实现如前所述方法所实现的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现前述基于属性加密的链上数据访问控制方法所实现的步骤。该计算机可读存储介质可以是有形存储介质，诸如随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、软盘、硬盘、可移动存储盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。
本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路（ASIC）、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，做出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于属性加密的链上数据访问控制方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：
基于网关节点接收数据采集设备上传的原始数据，对于所述原始数据随机生成属性矩阵，所述属性矩阵中的每个行向量均对应原始数据的一种属性，将每个所述行向量与预设的属性参数组进行映射，得到对应每个行向量的属性名称参数，基于哈希函数将属性名称参数与预设的哈希数组进行映射，得到对应每个属性名称参数的哈希参数；
获取预设的基础数组和映射数组，所述基础数组中任意两个参数的组合均在映射数组中存在唯一的参数，将所述原始数据与基础数组进行映射，得到对应所述原始数据的数据参数，从所述基础数组中随机抽取第一加密参数、第二加密参数、第三加密参数和第四加密参数，将第一加密参数和第二加密参组合为数组，并将该数组在映射数组中进行映射，得到映射参数，基于数据参数、映射参数、第三加密参数和第四加密参数生成第一密文，基于第一加密参数和第四加密参数生成第一对照密文，将包括所述第一密文和第一对照密文的密文数据存储在数据云端；
数据云端接收用户的数据请求，获取所述数据请求中的验证属性参数，将所述验证属性参数，基于哈希函数将验证属性参数与预设的哈希数组进行映射，得到对应每个验证属性参数的验证哈希参数，将验证哈希参数与所请求数据的每个属性名称参数的哈希参数进行比对，若一致，则提取密文数据的密钥生成参数，并将密钥生成参数向用户释放；
接收用户基于密钥生成参数生成的密钥参数，对比验证所述密钥参数是否正确，若正确则基于所述密钥参数和第一对照密文对所述第一密文进行解密，获取构建第一密文的数据参数，基于所述数据参数获取原始数据。
2.根据权利要求1所述的基于属性加密的链上数据访问控制方法，其特征在于，所述密文数据还包括辅助密文数据，所述辅助密文数据包括第一辅助密文和第二辅助密文，构建所述辅助密文数据的步骤包括：
基于如下公式计算得到第一辅助密文：
Figure QLYQS_1
其中，
Figure QLYQS_4
表示第一加密参数，
Figure QLYQS_7
表示第三加密参数，
Figure QLYQS_11
表示任一所述行向量，
Figure QLYQS_5
为第一维度的参数为第四加密参数的多维度参数，
Figure QLYQS_9
表示行向量
Figure QLYQS_13
对应的第一辅助密文，
Figure QLYQS_15
表示行向量
Figure QLYQS_2
对应的属性名称参数，
Figure QLYQS_6
为基础数组中的任一参数，
Figure QLYQS_10
为哈希数组中行向量
Figure QLYQS_14
对应的参数，
Figure QLYQS_3
为基础数组中行向量
Figure QLYQS_8
对应的参数，
Figure QLYQS_12
为基础数组中的参数；
基于如下公式计算第二辅助密文：
Figure QLYQS_16
其中，
Figure QLYQS_19
表示行向量
Figure QLYQS_21
对应的第二辅助密文，
Figure QLYQS_22
为基础数组中行向量
Figure QLYQS_18
对应的参数，
Figure QLYQS_20
，
Figure QLYQS_23
表示属性矩阵的行向量总数，
Figure QLYQS_24
为行向量
Figure QLYQS_17
的编号。
3.根据权利要求2所述的基于属性加密的链上数据访问控制方法，其特征在于，所述密文数据还包括验证密文数据，所述若正确则基于所述密钥参数和第一对照密文对所述第一密文进行解密的步骤还包括：
基于密钥参数对验证密文数据进行验证解密，若验证解密成功，则基于所述密钥参数和第一对照密文对所述第一密文进行解密。
4.根据权利要求3所述的基于属性加密的链上数据访问控制方法，其特征在于，所述验证密文数据包括第一验证密文、第二验证密文、第三验证密文和第四验证密文；
根据如下公式构建第一验证密文：
Figure QLYQS_25
其中，
Figure QLYQS_26
表示第一验证密文，
Figure QLYQS_27
表示第三加密参数，
Figure QLYQS_28
分别表示第一加密参数和第二加密参数，
Figure QLYQS_29
为基础数组中的任一参数，
Figure QLYQS_30
表示将第一加密参数和第二加密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数；
根据如下公式构建第二验证密文：
Figure QLYQS_31
其中，
Figure QLYQS_32
表示第二验证密文；
根据如下公式构建第三验证密文：
Figure QLYQS_33
其中，
Figure QLYQS_35
表示行向量
Figure QLYQS_39
对应的第三验证密文，
Figure QLYQS_43
表示第一加密参数，
Figure QLYQS_37
表示第三加密参数，
Figure QLYQS_41
表示任一所述行向量，
Figure QLYQS_44
为第一维度的参数为
Figure QLYQS_46
的多维度参数，
Figure QLYQS_34
表示
Figure QLYQS_38
对应的属性名称参数，
Figure QLYQS_42
为基础数组中的任一参数，
Figure QLYQS_45
为哈希数组中的行向量
Figure QLYQS_36
对应的参数，
Figure QLYQS_40
为基础数组中的任一参数；
根据如下公式构建第四验证密文：
Figure QLYQS_47
其中，
Figure QLYQS_48
表示行向量
Figure QLYQS_49
对应的第四验证密文，
Figure QLYQS_50
为基础数组中行向量
Figure QLYQS_51
对应的参数。
5.根据权利要求4所述的基于属性加密的链上数据访问控制方法，其特征在于，在基于密钥参数对验证密文数据进行验证解密的步骤中，根据如下公式进行验证解密：
Figure QLYQS_52
其中，
Figure QLYQS_66
表示行向量编号的集合，
Figure QLYQS_54
小于
Figure QLYQS_61
，
Figure QLYQS_58
表示行向量编号的集合
Figure QLYQS_63
中的任一个行向量编号，
Figure QLYQS_68
表示第一对照密文，
Figure QLYQS_72
表示密钥参数中的第一解密参数，
Figure QLYQS_57
表示密钥参数中的第二解密参数，
Figure QLYQS_59
表示第三解密参数，
Figure QLYQS_53
表示行向量编号为
Figure QLYQS_60
的行向量对应的第一辅助密文，
Figure QLYQS_56
表示行向量编号为
Figure QLYQS_62
的行向量对应的第二辅助密文，
Figure QLYQS_65
表示行向量编号为
Figure QLYQS_73
的行向量对应的权重参数，
Figure QLYQS_67
表示将第一对照密文和第一解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure QLYQS_71
表示将行向量编号为
Figure QLYQS_69
的行向量对应的第一辅助密文和第二解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure QLYQS_70
表示将行向量编号为
Figure QLYQS_55
的行向量对应的第二辅助密文和第三解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure QLYQS_64
表示所述原始数据的数据参数。
6.根据权利要求4所述的基于属性加密的链上数据访问控制方法，其特征在于，在基于密钥参数对验证密文数据进行验证解密，若验证解密成功，基于所述密钥参数和第一对照密文对所述第一密文进行解密的步骤包括：
根据如下公式基于密钥参数计算第一验证密文：
Figure QLYQS_74
其中，
Figure QLYQS_91
表示第一验证密文，
Figure QLYQS_76
表示行向量编号的集合，
Figure QLYQS_85
小于
Figure QLYQS_89
，
Figure QLYQS_93
表示行向量编号的集合
Figure QLYQS_90
中的任一个行向量编号，
Figure QLYQS_95
表示第二验证密文，
Figure QLYQS_78
表示密钥参数中的第一解密参数，
Figure QLYQS_86
表示密钥参数中的第二解密参数，
Figure QLYQS_75
表示第三解密参数，
Figure QLYQS_83
表示行向量编号为
Figure QLYQS_79
的行向量对应的第三验证密文，
Figure QLYQS_82
表示行向量编号为
Figure QLYQS_80
的行向量对应的第四验证密文，
Figure QLYQS_84
表示行向量编号为
Figure QLYQS_87
的行向量对应的权重参数，
Figure QLYQS_92
表示将第二验证密文和第一解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure QLYQS_88
表示将行向量编号为
Figure QLYQS_94
的行向量对应的第三验证密文和第二解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数，
Figure QLYQS_77
表示将行向量编号为
Figure QLYQS_81
的行向量对应的第四验证密文和第三解密参数作为数组在映射数组中映射得到的在映射数组对应的参数；
若计算得到的第一验证密文与验证密文数据中的第一验证密文相同，则验证解密成功。
7.根据权利要求6所述的基于属性加密的链上数据访问控制方法，其特征在于，行向量编号为i的行向量对应的权重参数是基于如下公式计算的：
Figure QLYQS_96
其中，
Figure QLYQS_98
表示行向量编号的集合，
Figure QLYQS_101
小于
Figure QLYQS_103
，
Figure QLYQS_99
表示行向量编号的集合
Figure QLYQS_102
中的任一个行向量编号，
Figure QLYQS_104
表示行向量编号为
Figure QLYQS_105
的行向量对应的权重参数，
Figure QLYQS_97
表示行向量编号为
Figure QLYQS_100
的行向量。
8.根据权利要求1所述的基于属性加密的链上数据访问控制方法，其特征在于，所述基于密钥生成参数生成的密钥参数包括第一解密参数、第二解密参数和第三解密参数，所述第一解密参数、第二解密参数和第三解密参数分别基于如下公式生成：
Figure QLYQS_106
其中，
Figure QLYQS_108
表示密钥参数中的第一解密参数，
Figure QLYQS_111
表示密钥参数中的第二解密参数，
Figure QLYQS_114
表示第三解密参数，
Figure QLYQS_109
表示第一加密参数，
Figure QLYQS_110
表示第三加密参数，
Figure QLYQS_113
和
Figure QLYQS_116
均为基础数组中的参数，
Figure QLYQS_107
为哈希数组中的参数，
Figure QLYQS_112
表示行向量编号为
Figure QLYQS_115
的行向量对应的属性名称参数的哈希参数。
9.根据权利要求1所述的基于属性加密的链上数据访问控制方法，其特征在于，所述将验证哈希参数与所请求数据的每个属性名称参数的哈希参数进行比对，若一致，则提取密文数据的密钥生成参数，并将密钥生成参数向用户释放的步骤包括：
若验证哈希参数与所请求数据的每个属性名称参数的哈希参数比对一致，则查看属性分配记录，确定属性分配记录中是否存在为用户端分配验证哈希参数的记录，若是，则提取密文数据的密钥生成参数，并将密钥生成参数向用户释放，并生成此次释放密钥生成参数的签名信息；若否，则不向用户释放密钥生成参数。
10.一种基于属性加密的链上数据访问控制装置，其特征在于，该装置包括计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该装置实现如权利要求1-9任一项所述方法所实现的步骤。
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