CN116127538B - 一种基于区块链的数据安全销毁方法、系统及电子设备 - Google Patents

一种基于区块链的数据安全销毁方法、系统及电子设备 Download PDF

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CN116127538B CN202310403130.9A CN202310403130A CN116127538B CN 116127538 B CN116127538 B CN 116127538B CN 202310403130 A CN202310403130 A CN 202310403130A CN 116127538 B CN116127538 B CN 116127538B
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Abstract

本发明公开一种基于区块链的数据安全销毁方法、系统及电子设备，涉及数据处理技术领域。本发明提供的基于区块链的数据安全销毁方法，通过对分割后的数据进行加密以形成便于数据控制者处理的数据集，然后从数据集中选择部分分割后的加密数据进行存在性验证，并基于验证结果确定数据存储系统是否存在与选择的加密数据相对应的数据，如果存在则删除，并生成数据密钥销毁指令以便销毁密钥管理系统中与数据对应的密钥，实现数据的彻底销毁，进而为数据安全提供有利保障。

Description

一种基于区块链的数据安全销毁方法、系统及电子设备
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，特别是涉及一种基于区块链的数据安全销毁方法、系统及电子设备。
背景技术
随着信息技术的日益发展，计算机应用已经渗透到社会的方方面面，随之而来的计算机安全问题也越来越突出。而数据安全是计算机安全问题的核心，数据的加密、访问控制、备份与恢复、隐私保护等方面，均是以数据作为保护对象。
而为了提高数据安全性能，需要对数据进行销毁处理。主流的数据销毁技术主要有数据删除、数据清除、物理销毁等几种。
同时目前云计算技术快速发展，大部分用户将数据存储在云平台之后，当不再使用云系统时，可能失去对云上数据的控制。从用户角度出发，数据的控制权和隐私权是他们最关心的问题。
目前越来越多的终端设备存在物联网中，采集的数据越来越多，亟需相应的数据管理技术来管理终端设备产生的数据。同时，当数据不在需要，或者冗余数据等需要销毁时，需要能够保证数据完全被销毁。但是现有的数据销毁技术并不能实现数据的彻底销毁，存在安全隐患。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于区块链的数据安全销毁方法、系统及电子设备。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于区块链的数据安全销毁方法，包括：
获取数据密钥；所述数据密钥由区块链上的密钥管理系统生成；
分割数据，并采用所述数据密钥对分割后的数据分别进行加密得到多个加密数据；
获取数据生成者的私钥，利用所述数据生成者的私钥确定分割后的数据的数据标签；
将所述数据标签和所述加密数据存储在数据存储系统，并将数据存储信息存储在所述区块链上；
分割所述数据生成者的私钥形成数据控制者密钥；
将所述数据控制者密钥分发给各个数据控制者，并在区块链的智能合约中设定所述数据控制者的访问策略和数据密钥的使用策略；
根据设定的所述数据控制者的访问策略和数据密钥的使用策略选择所述加密数据，对选择的所述加密数据进行存在性验证，并在存在性验证过程中生成与选择的所述加密数据对应的随机数，同时构建门限签名；
区块链上的数据存在性智能合约验证所述门限签名的合法性，当所述门限签名合法时，通过选择的所述加密数据的数据序号以及所述随机数验证所述数据存储系统中是否存在与选择的加密数据相对应的数据；
当所述数据存储系统中存在与选择的加密数据相对应的数据时，删除数据存储系统中与选择的加密数据相对应的数据，同时生成数据密钥销毁指令；当所述数据存储系统中不存在与选择的加密数据相对应的数据时，不做处理；
基于所述数据密钥销毁指令销毁区块链上的密钥管理系统中与数据对应的密钥。
可选地，所述区块链上的密钥管理系统运行在可信执行环境中；所述可信执行环境为intel SGX构建的计算环境。
可选地，分割所述数据生成者的私钥形成数据控制者密钥，具体包括：
构造t阶多项式函数；
基于构造的所述t阶多项式函数确定每一数据控制者占数据生成者的私钥的共享份额；
基于所述共享份额分割所述数据生成者的私钥形成数据控制者密钥。
可选地，构造的所述t阶多项式函数为：
Figure SMS_1
；
Figure SMS_2
表示函数值，/>
Figure SMS_3
表示数据控制者的序号，/>
Figure SMS_4
表示多项式系数，/>
Figure SMS_5
，/>
Figure SMS_6
表示门限值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的基于区块链的数据安全销毁方法，通过对分割后的数据进行加密以形成便于数据控制者处理的数据集，然后从数据集中选择部分分割后的加密数据进行存在性验证，并基于验证结果确定数据存储系统是否存在与选择的加密数据相对应的数据，如果存在则删除，并生成数据密钥销毁指令以便销毁密钥管理系统中与数据对应的密钥，实现数据的彻底销毁，进而为数据安全提供有利保障。
本发明还提供了以下实施结构：
一种基于区块链的数据安全销毁系统，包括：
数据密钥获取模块，用于获取数据密钥；所述数据密钥由区块链上的密钥管理系统生成；
数据加密模块，用于分割数据，并采用所述数据密钥对分割后的数据分别进行加密得到多个加密数据；
数据标签确定模块，用于获取数据生成者的私钥，利用所述数据生成者的私钥确定分割后的数据的数据标签；
数据存储模块，用于将所述数据标签和所述加密数据存储在数据存储系统，并将数据存储信息存储在所述区块链上；
私钥分割模块，用于分割所述数据生成者的私钥形成数据控制者密钥；
策略设定模块，用于将所述数据控制者密钥分发给各个数据控制者，并在区块链的智能合约中设定所述数据控制者的访问策略和数据密钥的使用策略；
第一验证模块，用于根据设定的所述数据控制者的访问策略和数据密钥的使用策略选择所述加密数据，对选择的所述加密数据进行存在性验证，并在存在性验证过程中生成与选择的所述加密数据对应的随机数，同时构建门限签名；
第二验证模块，用于区块链上的数据存在性智能合约验证所述门限签名的合法性，当所述门限签名合法时，通过选择的所述加密数据的数据序号以及所述随机数验证所述数据存储系统中是否存在与选择的加密数据相对应的数据；
销毁指令生成模块，用于当所述数据存储系统中存在与选择的加密数据相对应的数据时，删除数据存储系统中与选择的加密数据相对应的数据，同时生成数据密钥销毁指令；当所述数据存储系统中不存在与选择的加密数据相对应的数据时，不做处理；
数据销毁模块，用于基于所述数据密钥销毁指令销毁区块链上的密钥管理系统中与数据对应的密钥。
一种电子设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，与所述存储器连接，用于调取并执行所述计算机程序，以实施上述提供的基于区块链的数据安全销毁方法。
可选地，所述存储器为计算机可读存储介质。
因本发明提供的两种实施结构实现的技术效果与本发明上述提供的方法实现的技术效果相同，故在此不再进行赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的基于区块链的数据安全销毁方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于区块链的数据安全销毁方法、系统及电子设备，能够彻底销毁数据，进而为数据安全提供有利保障。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
在本发明中，区块链上的密钥管理系统运行可信执行环境中，可信执行环境可以为intel SGX构建的机密计算环境。可信执行环境可以根据硬件特性产生根密钥。密钥管理系统为层次密钥结构，在这一层次密钥结构中，最下层密钥由上层密钥加密保存。当数据销毁时，销毁对应的加密密钥即可。整个密钥管理系统由区块链上的密钥管理智能合约控制调用。每一个数据密钥由数据生产者的相关信息和存储数据的hash值以及密钥管理生成系统的密钥材料共同生成。基于这一应用背景，本发明提供的基于区块链的数据安全销毁方法，如图1所示，包括：
步骤100：获取数据密钥。数据密钥由区块链上的密钥管理系统生成。在该步骤中，主要是通过采用数据生成者获取区块链上密钥管理系统生成的数据密钥。其中，区块链上密钥管理系统生成的数据密钥属于对称密钥，这一对称密钥可以由密钥管理系统中的伪随机生成算法生成，也可以由硬件的随机数生成算法生成。这一对称密钥的私钥是一个随机数，可以采用伪随机生成算法生成。这一对称密钥的公钥是根据椭圆曲线公式进行计算，椭圆曲线的基点根据椭圆曲线算法可以得到。
步骤101：分割数据，并采用数据密钥对分割后的数据分别进行加密得到多个加密数据。此处的数据指的是用户上传的数据。
步骤102：获取数据生成者的私钥，利用数据生成者的私钥确定分割后的数据的数据标签。
步骤103：将数据标签和加密数据存储在数据存储系统，并将数据存储信息存储在区块链上。
步骤104：分割数据生成者的私钥形成数据控制者密钥。该步骤主要也是由数据生成者完成。
步骤105：将数据控制者密钥分发给各个数据控制者，并在区块链的智能合约中设定数据控制者的访问策略和数据密钥的使用策略。该步骤中，主要是采用数据生成者通过区块链上的密钥分发智能合约将数据控制者密钥分发给多个数据控制者。并且，数据控制者的访问策略和数据密钥的使用策略可以由数据生成者在区块链的智能合约中设定。
在这一步骤中，相关信息通过区块链的共识机制进行上链。
步骤106：根据设定的数据控制者的访问策略和数据密钥的使用策略选择加密数据，对选择的加密数据进行存在性验证，并在存在性验证过程中生成与选择的加密数据对应的随机数，同时构建门限签名。例如，将加密数据分割为m1、m2…，分别加密后密文为c1、c2…，由数据控制者从这些密文中选取几个作为被选择的加密数据进行存在性验证。
其中，主要是将选择的加密数据序号、随机数、门限签名发送给区块链上的数据存在性智能合约进行数据存在性验证。
步骤107：区块链上的数据存在性智能合约验证门限签名的合法性，当门限签名合法时，通过选择的加密数据的数据序号以及随机数验证数据存储系统中是否存在与选择的加密数据相对应的数据。在该步骤中，如果门限签名不合法和/或数据存储系统中不存在与选择的加密数据相对应的数据时，不作处理，并反馈验证结果。
步骤108：当数据存储系统中存在与选择的加密数据相对应的数据时，删除数据存储系统中与选择的加密数据相对应的数据，同时生成数据密钥销毁指令。而当所述数据存储系统中不存在与选择的加密数据相对应的数据时，不做处理。
步骤109：基于数据密钥销毁指令销毁区块链上的密钥管理系统中与数据对应的密钥。向密钥管理智能合约发送数据密钥销毁指令，在可信执行环境中销毁对应的数据密钥，这样任何人都无法访问数据存储系统上的数据。
进一步，当数据控制者想要使用数据存储系统上的数据时，可以通过可信执行环境执行重新加密，而不是将原始的数据密钥和数据密钥加密的数据发送给数据控制者，这样除了可信执行环境，任何参与方均无法获取对应的数据密钥。
其中，重新加密就是用数据密钥解密被加密的数据，然后密钥管理系统生成一个新的数据密钥（专属于数据控制者的对称密钥）对解密的数据进行加密，然后再发送给数据控制者。在这一过程中，数据控制者对原始加密数据没有直接的解密权限。
下面以根据椭圆曲线公式计算对称密钥的公钥为例，对上述提供的基于区块链的数据安全销毁方法的具体实施过程进行说明，在实际应用过程中，该实施方法不作为本发明的具体限定。
密钥管理智能合约通过可信执行环境首先设定椭圆曲线上的公开参数：整数群
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、椭圆曲线群/>
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、双线性映射/>
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包括大素数/>
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、阶数/>
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阶的基点/>
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密钥管理智能合约将私钥设置为
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密钥管理智能合约将私钥
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拥有。
基于上述设置，数据控制者密钥生成过程为：密钥管理智能合约构造t阶多项式函数：
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基于构造的t阶多项式函数确定每一数据控制者占数据生成者的私钥的共享份额。
基于共享份额分割数据生成者的私钥形成数据控制者密钥，并通过密钥分发合约将数据控制者密钥分别发送给数据控制者
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。其中，数据控制者密钥为：
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阶多项式为例，对上述数据控制者密钥的具体生成过程进行说明，那么，对于第/>
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秘密的发送给其他数据控制者。其他数据控制者各自计算对应的临时私钥的共享份额，为：
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个数据控制者的多项式函数。
同时临时私钥的共享份额
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计算临时私钥
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的公钥为：
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，其中，x为椭圆曲线上的横坐标，y为椭圆曲线上的纵坐标。
计算第一签名参数
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为求出两数相除的余数。
将数据删除请求及数据的哈希值
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进行签名，首先进行哈希值的运算：
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为哈希值的运算结果。
每个数据控制者计算第二签名参数：
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进一步，数据生成者加密数据过程为：
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发送给密钥管理智能合约。密钥管理智能合约调用在可信执行环境中的密钥管理系统中根据密钥管理生成系统的密钥材料、公钥/>
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发送给数据生成者。
数据生成者利用数据密钥
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发送到数据存储系统，并将数据存储元数据等信息存储到区块链上。
进一步，基于上述数据控制者密钥生成过程，采用门限签名恢复第二签名参数，记为
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数据控制者根据策略选择多个加密数据进行存在性验证，并生成对应的随机数。将选择的
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数据存在性智能合约首先验证门限签名的合法性：公钥为
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对于消息明文进行哈希运算得到：
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数据存储系统生成证明参数
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数据存在性智能合约验证
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个加密数据对应的密文。
如果验证通过，将删除数据存储系统上的数据。同时，向密钥管理智能合约发送数据密钥销毁指令，在可信执行环境中销毁对应的数据密钥，这样任何人都无法访问数据存储系统上的数据。
基于上述描述，本发明提供的方案具有以下特点：
1.在数据销毁时，进行数据存在性证明。
2.密钥的产生都是在可信执行环境中的密钥管理系统中生成的。
3.整个过程由区块链的智能合约进行控制。
4. 每一个数据密钥由数据生产者的相关信息和存储数据的hash值以及密钥管理生成系统的密钥材料共同生成。
5.数据产生存储由数据生成者控制，数据删除由多个数据控制者控制。
6.数据删除采用门限签名方式。
综上，本发明从数据控制者中选择符合门限原则的数据控制者子集，发出数据销毁请求。数据控制者子集向区块链发出数据存在性查询，验证数据确实存在。区块链进行数据安全销毁。整个过程保证数据的存在性验证，以及实现多人控制的安全数据销毁机制。
进一步，本发明还提供了以下实施结构：
其中一种实施结构为基于区块链的数据安全销毁系统，该系统包括：
数据密钥获取模块，用于获取数据密钥。数据密钥由区块链上的密钥管理系统生成。
数据加密模块，用于分割数据，并采用数据密钥对分割后的数据分别进行加密得到多个加密数据。
数据标签确定模块，用于获取数据生成者的私钥，利用数据生成者的私钥确定分割后的数据的数据标签。
数据存储模块，用于将数据标签和加密数据存储在数据存储系统，并将数据存储信息存储在区块链上。
私钥分割模块，用于分割数据生成者的私钥形成数据控制者密钥。
策略设定模块，用于将数据控制者密钥分发给各个数据控制者，并在区块链的智能合约中设定数据控制者的访问策略和数据密钥的使用策略。
第一验证模块，用于根据设定的数据控制者的访问策略和数据密钥的使用策略选择加密数据，对选择的加密数据进行存在性验证，并在存在性验证过程中生成与选择的加密数据对应的随机数，同时构建门限签名。
第二验证模块，用于区块链上的数据存在性智能合约验证门限签名的合法性，当门限签名合法时，通过选择的加密数据的数据序号以及随机数验证数据存储系统中是否存在与选择的加密数据相对应的数据。
销毁指令生成模块，用于当数据存储系统中存在与选择的加密数据相对应的数据时，删除数据存储系统中与选择的加密数据相对应的数据，同时生成数据密钥销毁指令。当所述数据存储系统中不存在与选择的加密数据相对应的数据时，不做处理。
数据销毁模块，用于基于数据密钥销毁指令销毁区块链上的密钥管理系统中与数据对应的密钥。
另一种实施结构为电子设备，该电子设备包括：
存储器，用于存储计算机程序。
处理器，与存储器连接，用于调取并执行计算机程序，以实施上述提供的基于区块链的数据安全销毁方法。
此外，上述的存储器中的计算机程序通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种基于区块链的数据安全销毁方法，其特征在于，包括：
获取数据密钥；所述数据密钥由区块链上的密钥管理系统生成；
分割数据，并采用所述数据密钥对分割后的数据分别进行加密得到多个加密数据；
获取数据生成者的私钥，利用所述数据生成者的私钥确定分割后的数据的数据标签；
将所述数据标签和所述加密数据存储在数据存储系统，并将数据存储信息存储在所述区块链上；
分割所述数据生成者的私钥形成数据控制者密钥；
将所述数据控制者密钥分发给各个数据控制者，并在区块链的智能合约中设定所述数据控制者的访问策略和数据密钥的使用策略；
根据设定的所述数据控制者的访问策略和数据密钥的使用策略选择所述加密数据，对选择的所述加密数据进行存在性验证，并在存在性验证过程中生成与选择的所述加密数据对应的随机数，同时构建门限签名；
区块链上的数据存在性智能合约验证所述门限签名的合法性，当所述门限签名合法时，通过选择的所述加密数据的数据序号以及所述随机数验证所述数据存储系统中是否存在与选择的加密数据相对应的数据；
当所述数据存储系统中存在与选择的加密数据相对应的数据时，删除数据存储系统中与选择的加密数据相对应的数据，同时生成数据密钥销毁指令；当所述数据存储系统中不存在与选择的加密数据相对应的数据时，不做处理；
基于所述数据密钥销毁指令销毁区块链上的密钥管理系统中与数据对应的密钥；
分割所述数据生成者的私钥形成数据控制者密钥，具体包括：
构造t阶多项式函数；构造的所述t阶多项式函数为：
Figure QLYQS_1
；/>
Figure QLYQS_2
表示函数值，/>
Figure QLYQS_3
表示数据控制者的序号，/>
Figure QLYQS_4
表示多项式系数，/>
Figure QLYQS_5
，/>
Figure QLYQS_6
表示门限值；
基于构造的所述t阶多项式函数确定每一数据控制者占数据生成者的私钥的共享份额；
基于所述共享份额分割所述数据生成者的私钥形成数据控制者密钥。
2. 根据权利要求1所述的基于区块链的数据安全销毁方法，其特征在于，所述区块链上的密钥管理系统运行在可信执行环境中；所述可信执行环境为intel SGX构建的计算环境。
3.一种基于区块链的数据安全销毁系统，其特征在于，包括：
数据密钥获取模块，用于获取数据密钥；所述数据密钥由区块链上的密钥管理系统生成；
数据加密模块，用于分割数据，并采用所述数据密钥对分割后的数据分别进行加密得到多个加密数据；
数据标签确定模块，用于获取数据生成者的私钥，利用所述数据生成者的私钥确定分割后的数据的数据标签；
数据存储模块，用于将所述数据标签和所述加密数据存储在数据存储系统，并将数据存储信息存储在所述区块链上；
私钥分割模块，用于分割所述数据生成者的私钥形成数据控制者密钥；
策略设定模块，用于将所述数据控制者密钥分发给各个数据控制者，并在区块链的智能合约中设定所述数据控制者的访问策略和数据密钥的使用策略；
第一验证模块，用于根据设定的所述数据控制者的访问策略和数据密钥的使用策略选择所述加密数据，对选择的所述加密数据进行存在性验证，并在存在性验证过程中生成与选择的所述加密数据对应的随机数，同时构建门限签名；
第二验证模块，用于区块链上的数据存在性智能合约验证所述门限签名的合法性，当所述门限签名合法时，通过选择的所述加密数据的数据序号以及所述随机数验证所述数据存储系统中是否存在与选择的加密数据相对应的数据；
销毁指令生成模块，用于当所述数据存储系统中存在与选择的加密数据相对应的数据时，删除数据存储系统中与选择的加密数据相对应的数据，同时生成数据密钥销毁指令；当所述数据存储系统中不存在与选择的加密数据相对应的数据时，不做处理；
数据销毁模块，用于基于所述数据密钥销毁指令销毁区块链上的密钥管理系统中与数据对应的密钥；
其中，私钥分割模块中分割所述数据生成者的私钥形成数据控制者密钥，具体包括：
构造t阶多项式函数；构造的所述t阶多项式函数为：
Figure QLYQS_7
；/>
Figure QLYQS_8
表示函数值，/>
Figure QLYQS_9
表示数据控制者的序号，/>
Figure QLYQS_10
表示多项式系数，/>
Figure QLYQS_11
，/>
Figure QLYQS_12
表示门限值；
基于构造的所述t阶多项式函数确定每一数据控制者占数据生成者的私钥的共享份额；
基于所述共享份额分割所述数据生成者的私钥形成数据控制者密钥。
4.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，与所述存储器连接，用于调取并执行所述计算机程序，以实施如权利要求1-2任意一项所述的基于区块链的数据安全销毁方法。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述存储器为计算机可读存储介质。
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