CN115865349B - 一种一方加密多方联合解密的数据加解密方法 - Google Patents
一种一方加密多方联合解密的数据加解密方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种一方加密多方联合解密的数据加解密方法。该方法包括数据加密方法和数据解密方法;数据加密方法包括以下步骤:加密方随机生成公钥W和私钥X,将私钥X拆分为n个私钥分片并分享给n个解密方;加密方随机生成密钥S,采用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S,采用密钥S对待加密的数据M进行加密得到加密数据enc_M,将加密密钥enc_S、加密数据enc_M发送给每个解密方;数据解密方法包括以下步骤:所有解密方联合对加密密钥enc_S进行解密得到密钥S;解密方采用密钥S对加密数据enc_M进行解密得到数据M。本发明能够实现由加密方单独加密,多个解密方联合协商解密,计算效率高,实时性好。
Description
技术领域
本发明涉及加解密技术领域,尤其涉及一种一方加密多方联合解密的数据加解密方法。
背景技术
目前,随着互联网信息技术快速发展,特别是5G、云和大数据等新技术不断发展,各行各业信息系统的安全性和保密性显得越来越重要。其中,加解密算法的研究在安全保密体系中处于核心地位。业界主流的加解密算法主要分为对称加密和非对称加密算法,例如,DES对称加密算法和RSA非对称加密算法。其中,应用对称加密算法加解密的密钥相同,双方事先都必须知道加密密钥。应用非对称加密算法加密和解密的密钥不同:公钥加密,私钥解密。
当前有很多业务场景需要一份数据由单人加密多人联合解密,即发送方将数据加密后传输给接收方,但是加密的数据不能单独由一个接收方来解密,需要多方联合一起解密。现有的一方加密多方联合解密方法采用的是门限秘密共享方案,然而门限秘密共享方案依赖双线性映射和n次多项式计算,计算效率和实时性都比较低,难以满足实际实时应用需求。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题,提供了一种一方加密多方联合解密的数据加解密方法,其能够实现由加密方单独加密,多个解密方联合协商解密,计算效率高,实时性好。
为了解决上述问题,本发明采用以下技术方案予以实现:
本发明的一种一方加密多方联合解密的数据加解密方法,所述联合解密的多方包括n个解密方,其特征在于,包括数据加密方法和数据解密方法;
所述数据加密方法包括以下步骤:
S1:加密方随机生成公钥W和私钥X,将私钥X拆分为n个私钥分片并分享给n个解密方,每个解密方持有1个私钥分片;
S2:加密方随机生成密钥S,采用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S,采用密钥S对待加密的数据M进行加密得到加密数据enc_M,将加密密钥enc_S、加密数据enc_M发送给每个解密方;
所述数据解密方法包括以下步骤:
K1:所有解密方联合对加密密钥enc_S进行解密得到密钥S;
K2:解密方采用密钥S对加密数据enc_M进行解密得到数据M。
在本方案中,数据加密阶段,加密方用密钥S加密原始的数据M,用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S,将与公钥W对应的私钥X拆分成n份后分别给每个解密方一份;数据解密阶段,由于每个解密方只持有私钥X的一部分,需要所有解密方联合才能将加密密钥enc_S进行解密,得到密钥S,之后每个解密方可用密钥S解密加密数据,得到原始的数据M。
作为优选,所述步骤S1中加密方随机生成公钥W和私钥X的方法如下:
加密方随机生成一个大素数p、随机数g、随机数f,g<p,f<p,计算参数y=(g^f)mod p,其中,g^f表示g的f次幂,mod表示取模运算,则公钥W=(y,g,p),私钥X=f。
作为优选,所述步骤S1中将私钥X拆分为n个私钥分片并分享给n个解密方的方法如下:
采用秘密分享算法将私钥X拆分为n个私钥分片,n个私钥分片分别为X1、X2、……Xn,将n个私钥分片分别分享给n个解密方,每个解密方持有1个私钥分片,X=X1+X2+……+Xn,1≤i≤n,Xi表示第i个解密方持有的私钥分片。
作为优选,所述步骤S2中采用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S的方法如下:
随机生成一个随机数k,k与p-1互质,计算出参数a、参数b,
a=(g^k) mod p,
b=((y^k)*S) mod p,
加密密钥enc_S=(a,b)。
作为优选,所述步骤K1包括以下步骤:
K11:每个解密方计算出自身的解密参数r,并发送给其他解密方;
第i个解密方计算出自身的解密参数ri的公式如下:
ri=(1/a^Xi) mod p,1≤i≤n,Xi表示第i个解密方持有的私钥分片,X=X1+X2+……+Xn,a^Xi表示a的Xi次幂;
K12:每个解密方计算出密钥S,S=(r1*r2*r3……*rn*b) mod p。
解密过程中,所有解密方都不泄露自身持有的私钥分片。
本发明的一种一方加密多方联合解密的数据加解密方法,所述联合解密的多方包括1个解密方和n-1个辅助解密方,n≥2,包括数据加密方法和数据解密方法;
所述数据加密方法包括以下步骤:
S1:加密方随机生成公钥W和私钥X,将私钥X拆分为n个私钥分片并分享给解密方和n-1个辅助解密方,解密方持有1个私钥分片,每个辅助解密方持有1个私钥分片;
S2:加密方随机生成密钥S,采用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S,将加密密钥enc_S发送给解密方和每个辅助解密方,采用密钥S对待加密的数据M进行加密得到加密数据enc_M,将加密数据enc_M发送给解密方;
所述数据解密方法包括以下步骤:
K1:解密方在所有辅助解密方的辅助下对加密密钥enc_S进行解密得到密钥S;
K2:解密方采用密钥S对加密数据enc_M进行解密得到数据M。
在本方案中,数据加密阶段,加密方用密钥S加密原始的数据M,用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S,将与公钥W对应的私钥X拆分成n份后分别给解密方、每个辅助解密方一份;数据解密阶段,由于解密方只持有私钥X的一部分,需要在其他所有辅助解密方的配合下才能将加密密钥enc_S进行解密,得到密钥S,之后解密方可用密钥S解密加密数据,得到原始的数据M。
作为优选,所述步骤S1中加密方随机生成公钥W和私钥X的方法如下:
加密方随机生成一个大素数p、随机数g、随机数f,g<p,f<p,计算参数y=(g^f)mod p,其中,g^f表示g的f次幂,mod表示取模运算,则公钥W=(y,g,p),私钥X=f。
作为优选,所述步骤S1中将私钥X拆分为n个私钥分片并分享给解密方和n-1个辅助解密方:
采用秘密分享算法将私钥X拆分为n个私钥分片,n个私钥分片分别为X1、X2、……Xn,将私钥分片Xn分享给解密方,将私钥分片X1、X2……Xn-1分享给n-1个辅助解密方,每个辅助解密方持有1个私钥分片,X=X1+X2+……+Xn,1≤i≤n-1,Xi表示第i个辅助解密方持有的私钥分片。
作为优选,所述步骤S2中采用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S的方法如下:
随机生成一个随机数k,k与p-1互质,计算出参数a、参数b,
a=(g^k) mod p,
b=((y^k)*S) mod p,
加密密钥enc_S=(a,b)。
作为优选,所述步骤K1包括以下步骤:
K11:解密方计算出自身的解密参数rn,rn=(1/a^Xn) mod p,a^Xn表示a的Xn次幂;
每个辅助解密方计算出自身的解密参数r,并发送给解密方;
第i个辅助解密方计算出自身的解密参数ri的公式如下:
ri=(1/a^Xi) mod p,a^Xi表示a的Xi次幂;
K12:解密方计算出密钥S,S=(r1*r2*r3……*rn*b) mod p。
解密过程中,解密方、所有辅助解密方都不泄露自身持有的私钥分片。
本发明的有益效果是:能够实现由加密方单独加密,多个解密方联合协商解密,计算效率高,实时性好。
附图说明
图1是实施例1的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1:本实施例的一种一方加密多方联合解密的数据加解密方法,联合解密的多方包括n个解密方,如图1所示,包括数据加密方法和数据解密方法:
数据加密方法包括以下步骤:
S1:加密方随机生成公钥W和私钥X,将私钥X拆分为n个私钥分片并分享给n个解密方,每个解密方持有1个私钥分片;
加密方随机生成公钥W和私钥X的方法如下:
加密方随机生成一个大素数p、随机数g、随机数f,g<p,f<p,计算参数y=(g^f)mod p,其中,g^f表示g的f次幂,mod表示取模运算,则公钥W=(y,g,p),私钥X=f;
将私钥X拆分为n个私钥分片并分享给n个解密方的方法如下:
采用秘密分享算法将私钥X拆分为n个私钥分片,n个私钥分片分别为X1、X2、……Xn,将n个私钥分片分别分享给n个解密方,每个解密方持有1个私钥分片,X=X1+X2+……+Xn,1≤i≤n,Xi表示第i个解密方持有的私钥分片;
S2:加密方随机生成密钥S,采用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S,采用密钥S对待加密的数据M进行加密得到加密数据enc_M,将加密密钥enc_S、加密数据enc_M发送给每个解密方;
采用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S的方法如下:
随机生成一个随机数k,k与p-1互质,计算出参数a、参数b,
a=(g^k) mod p,
b=((y^k)*S) mod p,
加密密钥enc_S=(a,b);
数据解密方法包括以下步骤:
K1:所有解密方在不泄露自身持有的私钥分片的情况下联合对加密密钥enc_S进行解密得到密钥S,具体步骤如下:
K11:每个解密方计算出自身的解密参数r,并发送给其他解密方;
第i个解密方计算出自身的解密参数ri的公式如下:
ri=(1/a^Xi) mod p,1≤i≤n,Xi表示第i个解密方持有的私钥分片,X=X1+X2+……+Xn,a^Xi表示a的Xi次幂;
K12:每个解密方计算出密钥S,S=(r1*r2*r3……*rn*b) mod p;
K2:解密方采用密钥S对加密数据enc_M进行解密得到数据M。
在本方案中,数据加密阶段,加密方先利用大素数p、随机数g、随机数f生成公钥W和私钥X,利用大素数很难进行因式分解保证加密的安全性,用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S,用私钥X拆分成n份后分别给每个解密方一份,所有解密方持有的私钥部分加在一起的和为私钥X,接着,加密方又随机生成密钥S,用密钥S加密原始的数据M,用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S。密钥S可以是aes密钥,这样可以加快加解密的速度。大素数p的位数可以是2048位。
数据解密阶段,由于每个解密方只持有私钥X的一部分,需要所有解密方联合才能将加密密钥enc_S进行解密,得到密钥S,且解密过程中,所有解密方都不泄露自身持有的私钥分片,解密方计算过程如下:
(r1*r2*r3……*rn*b) mod p
=((1/a^X1)*(1/a^X2)*(1/a^X3)……*(1/a^Xn)*b) mod p
=(b/a^(X1+X2+……+Xn) ) mod p
=(b/a^f ) mod p
=[((y^k)*S) mod p]/[(g^(k*f)) mod p]
=[((g^(k*f))*S) mod p]/[(g^(k*f)) mod p]
=S
之后每个解密方可用密钥S解密加密数据,得到原始的数据M。
举例说明:
本举例中联合解密的多方包括第一解密方、第二解密方。
数据加密阶段:
加密方随机生成公钥W和私钥X,W=(y,g,p),X=f,
y的值为:
34330718659697347113378554110858337240119295720050750223856900814017174136596;
g的值为:
34859467712446724835506234976662044833322648454047138547567559989986854206060;
p的值为:
71957713406140287150972384472204909268708450404107708631514208416407008183167;
f的值为:
19547640522537896675472623304035367242152948279696027823063321611005453005592;
加密方将私钥X拆分为2个私钥分片X1、X2,X=X1+X2,分别分享给第一解密方、第二解密方,第一解密方持有私钥分片X1,第二解密方持有私钥分片X2,
私钥分片X1的值为:
2796793557286966766642494909106054156883471581716161345871915;
私钥分片X2的值为:
19547640522537893878679066017068600599658039173641870939591739894844107133677;
加密方随机生成密钥S,
密钥S的值为:
5456cf1ea4da2758f48e8fcdeb3b7cc67684cf38071389567a4258c388c95ca9;
采用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S,enc_S=(a,b),
a的值为:
65237711291879565470277224267023100972553046549318858305096999783595131976200;
b的值为:
48071701993350490373857606542902309570744084144992310609719255807905671997807;
采用密钥S对待加密的数据M进行加密得到加密数据enc_M,数据M为字符串“helloworld”,加密数据enc_M的值为0ae3282febc24740e51ec69c1ea2a4a6。
数据解密阶段:
第一解密方计算出自身的解密参数r1,第二解密方计算出自身的解密参数r2,
r1的值为:
54389054127515420659978764233519946726636613020685586330373270240263124263953;
r2的值为:
84991661198393735551889403643380881822024036270413438946401105489153707122198;
第一解密方、第二解密方联合计算出密钥S的值
5456cf1ea4da2758f48e8fcdeb3b7cc67684cf38071389567a4258c388c95ca9。
第一解密方、第二解密方采用密钥S对加密数据enc_M进行解密得到字符串“helloworld”。
实施例2:本实施例的一种一方加密多方联合解密的数据加解密方法,联合解密的多方包括1个解密方和n-1个辅助解密方,n≥2,包括数据加密方法和数据解密方法;
数据加密方法包括以下步骤:
S1:加密方随机生成公钥W和私钥X,将私钥X拆分为n个私钥分片并分享给解密方和n-1个辅助解密方,解密方持有1个私钥分片,每个辅助解密方持有1个私钥分片;
加密方随机生成公钥W和私钥X的方法如下:
加密方随机生成一个大素数p、随机数g、随机数f,g<p,f<p,计算参数y=(g^f)mod p,其中,g^f表示g的f次幂,mod表示取模运算,则公钥W=(y,g,p),私钥X=f;
将私钥X拆分为n个私钥分片并分享给解密方和n-1个辅助解密方:
采用秘密分享算法将私钥X拆分为n个私钥分片,n个私钥分片分别为X1、X2、……Xn,将私钥分片Xn分享给解密方,将私钥分片X1、X2……Xn-1分享给n-1个辅助解密方,每个辅助解密方持有1个私钥分片,X=X1+X2+……+Xn,1≤i≤n-1,Xi表示第i个辅助解密方持有的私钥分片;
S2:加密方随机生成密钥S,采用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S,将加密密钥enc_S发送给解密方和每个辅助解密方,采用密钥S对待加密的数据M进行加密得到加密数据enc_M,将加密数据enc_M发送给解密方;
采用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S的方法如下:
随机生成一个随机数k,k与p-1互质,计算出参数a、参数b,
a=(g^k) mod p,
b=((y^k)*S) mod p,
加密密钥enc_S=(a,b);
数据解密方法包括以下步骤:
K1:解密方在所有辅助解密方的辅助下对加密密钥enc_S进行解密得到密钥S,解密过程中,解密方、所有辅助解密方都不泄露自身持有的私钥分片,具体步骤如下:
K11:解密方计算出自身的解密参数rn,rn=(1/a^Xn) mod p,a^Xn表示a的Xn次幂;
每个辅助解密方计算出自身的解密参数r,并发送给解密方;
第i个辅助解密方计算出自身的解密参数ri的公式如下:
ri=(1/a^Xi) mod p,a^Xi表示a的Xi次幂;
K12:每个解密方计算出密钥S,S=(r1*r2*r3……*rn*b) mod p。
K2:解密方采用密钥S对加密数据enc_M进行解密得到数据M。
在本方案中,数据加密阶段,加密方先利用大素数p、随机数g、随机数f生成公钥W和私钥X,利用大素数很难进行因式分解保证加密的安全性,用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S,用私钥X拆分成n份后分别给解密方、每个辅助解密方一份,解密方、所有辅助解密方持有的私钥部分加在一起的和为私钥X,接着,加密方又随机生成密钥S,用密钥S加密原始的数据M,用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S。密钥S可以是aes密钥,这样可以加快加解密的速度。大素数p的位数可以是2048位。
数据解密阶段,由于解密方只持有私钥X的一部分,需要在其他所有辅助解密方的配合下才能将加密密钥enc_S进行解密,得到密钥S,且解密过程中,解密方、所有辅助解密方都不泄露自身持有的私钥分片,之后解密方可用密钥S解密加密数据,得到原始的数据M。
Claims (3)
1.一种一方加密多方联合解密的数据加解密方法,所述联合解密的多方包括n个解密方,其特征在于,包括数据加密方法和数据解密方法;
所述数据加密方法包括以下步骤:
S1:加密方随机生成公钥W和私钥X,将私钥X拆分为n个私钥分片并分享给n个解密方,每个解密方持有1个私钥分片;
S2:加密方随机生成密钥S,采用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S,采用密钥S对待加密的数据M进行加密得到加密数据enc_M,将加密密钥enc_S、加密数据enc_M发送给每个解密方;
所述数据解密方法包括以下步骤:
K1:所有解密方联合对加密密钥enc_S进行解密得到密钥S;
K2:解密方采用密钥S对加密数据enc_M进行解密得到数据M;
所述步骤S1中加密方随机生成公钥W和私钥X的方法如下:
加密方随机生成一个大素数p、随机数g、随机数f,g<p,f<p,计算参数y=(g^f) modp,其中,g^f表示g的f次幂,mod表示取模运算,则公钥W=(y,g,p),私钥X=f;
所述步骤S2中采用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S的方法如下:
随机生成一个随机数k,k与p-1互质,计算出参数a、参数b,
a=(g^k) mod p,
b=((y^k)*S) mod p,
加密密钥enc_S=(a,b);
所述步骤K1包括以下步骤:
K11:每个解密方计算出自身的解密参数r,并发送给其他解密方;
第i个解密方计算出自身的解密参数ri的公式如下:
ri=(1/a^Xi) mod p,1≤i≤n,Xi表示第i个解密方持有的私钥分片,X=X1+X2+……+Xn,a^Xi表示a的Xi次幂;
K12:每个解密方计算出密钥S,S=(r1*r2*r3……*rn*b) mod p。
2.根据权利要求1所述的一种一方加密多方联合解密的数据加解密方法,其特征在于,所述步骤S1中将私钥X拆分为n个私钥分片并分享给n个解密方的方法如下:
采用秘密分享算法将私钥X拆分为n个私钥分片,n个私钥分片分别为X1、X2、……Xn,将n个私钥分片分别分享给n个解密方,每个解密方持有1个私钥分片,X=X1+X2+……+Xn,1≤i≤n,Xi表示第i个解密方持有的私钥分片。
3.一种一方加密多方联合解密的数据加解密方法,所述联合解密的多方包括1个解密方和n-1个辅助解密方,n≥2,其特征在于,包括数据加密方法和数据解密方法;
所述数据加密方法包括以下步骤:
S1:加密方随机生成公钥W和私钥X,将私钥X拆分为n个私钥分片并分享给解密方和n-1个辅助解密方,解密方持有1个私钥分片,每个辅助解密方持有1个私钥分片;
S2:加密方随机生成密钥S,采用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S,将加密密钥enc_S发送给解密方和每个辅助解密方,采用密钥S对待加密的数据M进行加密得到加密数据enc_M,将加密数据enc_M发送给解密方;
所述数据解密方法包括以下步骤:
K1:解密方在所有辅助解密方的辅助下对加密密钥enc_S进行解密得到密钥S;
K2:解密方采用密钥S对加密数据enc_M进行解密得到数据M;
所述步骤S1中加密方随机生成公钥W和私钥X的方法如下:
加密方随机生成一个大素数p、随机数g、随机数f,g<p,f<p,计算参数y=(g^f) modp,其中,g^f表示g的f次幂,mod表示取模运算,则公钥W=(y,g,p),私钥X=f;
所述步骤S1中将私钥X拆分为n个私钥分片并分享给解密方和n-1个辅助解密方:
采用秘密分享算法将私钥X拆分为n个私钥分片,n个私钥分片分别为X1、X2、……Xn,将私钥分片Xn分享给解密方,将私钥分片X1、X2……Xn-1分享给n-1个辅助解密方,每个辅助解密方持有1个私钥分片,X=X1+X2+……+Xn,1≤i≤n-1,Xi表示第i个辅助解密方持有的私钥分片;
所述步骤S2中采用公钥W对密钥S进行加密得到加密密钥enc_S的方法如下:
随机生成一个随机数k,k与p-1互质,计算出参数a、参数b,
a=(g^k) mod p,
b=((y^k)*S) mod p,
加密密钥enc_S=(a,b);
所述步骤K1包括以下步骤:
K11:解密方计算出自身的解密参数rn,rn=(1/a^Xn) mod p,a^Xn表示a的Xn次幂;
每个辅助解密方计算出自身的解密参数r,并发送给解密方;
第i个辅助解密方计算出自身的解密参数ri的公式如下:
ri=(1/a^Xi) mod p,a^Xi表示a的Xi次幂;
K12:解密方计算出密钥S,S=(r1*r2*r3……*rn*b) mod p。
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