CN116318696A - 一种双方无初始信任情况下代理重加密数字资产授权方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双方无初始信任情况下代理重加密数字资产授权方法，包括：初始化、授权的第一方生成并上传加密密文、第一方生成并上传转移秘钥、区块链利用转移秘钥对密文进行重加密和被授权的第二方进行解密等步骤。本发明利用对称加密技术安全加密数字资产消息，没有对称密钥的任意方将无法解密得到数字资产，保证了数字资产的隐私性。本发明的方法使得在双方无初始信任情况下，对于持有数字资产的第一方而言，可以将数字资产经由区块链存储授权给某个无初始信任的第二方。区块链上仅存储对某一方可见的密文，其他的各方包括提供存储服务的区块链节点无法得知数据内容，保证数字资产的隐私性，避免数字资产的泄露。

Description

一种双方无初始信任情况下代理重加密数字资产授权方法
【技术领域】
本发明涉及密码学和信息安全技术领域，具体涉及一种双方无初始信任情况下代理重加密数字资产授权方法。
【背景技术】
区块链技术具有去中心化、信息公开透明且不可篡改等特点，在区块链上存储数据，利用密码学中的代理加密技术，给出了解决以上问题的新思路。在现实应用场景中，第一方将身份、数字资产等证明数据加密后提交到不可篡改的区块上，当需要向第二方提供证明时，需要第一方将证明的查看权授权给第二方。因为证明都已经保存到区块链中，无需重新开具，第二方直接解密区块链上的加密信息即可得到各项证明。这样，在保护数据隐私的同时达到了数字证明转移的目的。例如，买房时需要购房者向房屋机构提供银行流水记录。银行事先将用户的流水记录加密后放到区块链上，当用户需要向房屋机构提供流水记录时，向银行提出证明申请，银行向区块链上发送转移密钥，这个转移密钥由银行和房屋机构的密钥信息计算而来，用于转换密文。链上利用转移密钥将用银行密钥加密的密文转化为用房屋机构密钥加密的密文。房屋机构从链上获取密文后，用自己的私钥解密获取用户的流水记录。此过程中链上不会显示流水记录明文，保证了用户的信息安全，且信息来源真实可靠。
代理重加密技术允许某一方(如Alice)在一个由第三方(如Charlie)控制的数据平台上向另一方(如Bob)传递信息时，可以对受委托存储的密文内容进行密文基础上的变换，而不需要经过解密过程和再加密过程。取而代之的，Alice通过分享一个转移密钥给Charlie可以让Charlie直接对密文进行变换，使密文内容由只有Alice可以解密变为Bob也获得解密的许可，从而完成数据内容的授权。
在许多涉及现实业务的场景中，基于实体物件的证明、许可、身份等在被使用时往往需要流转于各个实体机构，业务流程繁琐，时间成本较高。其根本原因是，基于计算机数据的身份证件信息具有可复制性，需要提出一种电子数据的可靠授权而又不被滥用的技术。在实体的金融产业中，数字资产的信息转移也需要相关的许可技术，需要提出一种基于密码学的保证数据可靠传输，保证私密性质不被第三方窃取的数字资产转移技术。
【发明内容】
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种双方无初始信任情况下代理重加密数字资产授权方法，该方法使得在双方无初始信任情况下，对于持有数字资产的第一方而言，可以将数字资产经由区块链存储授权给某个无初始信任的第二方。区块链上仅存储对某一方可见的密文，其他的各方包括提供存储服务的区块链节点无法得知数据内容，保证数字资产的隐私性，避免数字资产的泄露。
本发明的技术方案如下：
一种双方无初始信任情况下代理重加密数字资产授权方法，包括以下步骤：
步骤1、初始化，具体步骤如下：
步骤S101：参与协议的各方约定并公开使用的椭圆曲线参数：包括椭圆曲线的表示形式y2＝x3+ecc.a·x+ecc.b中的参数ecc.a和ecc.b、模数p、椭圆曲线群阶数q、椭圆曲线加法循环群G、G上的生成元G、以及双线性椭圆曲线映射后的结果Z＝e(G,G)∈G′，其中，e是一个双线性映射对，G′是椭圆曲线乘法循环群，G和G′是双线性映射关系，G和G′的群阶数都是q，Z表示G′上的生成元；
步骤S102：第一方在本地生成一组自己的椭圆曲线非对称公私钥对(skA,pkA)，其中skA是私钥，pkA是公钥；skA＝a，pkA＝skA*G；
步骤S103：第二方在本地生成一组自己的椭圆曲线非对称公私钥对(skB,pkB)，其中skB是私钥，pkB是公钥；skB＝b，pkB＝skB*G；
步骤S104：第一方和第二方公开各自的公钥pkA和pkB；
步骤2、第一方生成并上传数据资产的加密密文，具体步骤如下：
步骤S201：第一方将其数据资产映射到
Figure BDA0004130122090000021
上的点组{Pi}，i＝1,…n；
步骤S202：第一方生成随机数k∈[1,2256-1]，并计算Zk，利用Zk作为流密码的密钥生成密钥流{ki}，i＝1,…n；
步骤S203：第一方利用{Pi}和密钥流{ki}进行加密计算，得到数据资产的密文组{CPi}，
Figure BDA0004130122090000022
步骤S204：第一方计算对称密钥加入其公钥身份信息后的加密元素Zak和Gak；
步骤S205：第一方向区块链上传密文信息(CA,Ck,{CPi})，其中，CA＝Gak，Ck＝Zak；
步骤3、第一方生成并上传转移秘钥，具体步骤如下：
步骤S301：第一方发送授权转移信息到区块链上；
步骤S302：第一方利用第二方的公钥计算数字资产从第一方到第二方的转移密钥
Figure BDA0004130122090000023
步骤S303：第一方将转移密钥rAB发送到区块链上；
步骤4、区块链利用转移密钥rAB执行重加密操作，对步骤S205第一方上传的密文信息(CA,Ck,{CPi})中的CA进行转移计算，得到含有新的身份信息的对称密钥密文C′k，
Figure BDA0004130122090000031
Figure BDA0004130122090000032
步骤5、第二方进行解密，具体步骤如下：
步骤S501：第二方在区块链上获取转移密钥rAB、转移后的包含有新的身份信息的对称密钥密文C′k、以及数据资产的密文组{CPi}；
步骤S502：第二方计算对称密钥密文的密文信息，计算b-1*C′k＝b-1*Zbk＝Zk；
步骤S503：第二方利用Zk计算密钥流{ki}，然后计算
Figure BDA0004130122090000033
得到点组{Pi}；
步骤S504：第二方将点组{Pi}映射回有限域，得到数据资产的明文。
在上述技术方案中，步骤S101中，使用的双线性椭圆曲线映射，是使用国密SM9加密算法中所使用的双线性椭圆曲线映射方法。
在上述技术方案中，步骤S202中，生成密钥流采用国密ZUC流密码算法。
在上述技术方案中，步骤S503中，生成密钥流采用国密ZUC流密码算法。
本发明的优点和有益效果如下：
本发明的方法使得在双方无初始信任情况下，对于持有数字资产的第一方而言，可以将数字资产经由区块链存储授权给某个无初始信任的第二方。区块链上仅存储对某一方可见的密文，其他的各方包括提供存储服务的区块链节点无法得知数据内容，保证数字资产的隐私性，避免数字资产的泄露。
本发明利用区块链技术实现数据的去中心化托管，降低数据分享和授权的复杂性，避免实体授权场景下的复杂流程。本发明利用代理重加密技术实现密文上的转换，使一方的密文可以安全转化为另一方的密文，但在转换过程中无需经过解密过程从而暴露明文内容。
【附图说明】
图1是本发明的双方无初始信任情况下代理重加密数字资产授权方法的模型图。
【具体实施方式】
下面将结合附图介绍本发明的具体实施方式。
参见附图1，给出了本发明的双方无初始信任情况下代理重加密数字资产授权方法的模型图，本发明包括授权的第一方、被授权的第二方和区块链三个实体部分，包括：初始化、第一方生成并上传加密密文、第一方生成并上传转移秘钥、区块链利用转移秘钥对密文进行重加密和第二方进行解密等步骤，下面具体介绍各个步骤。
步骤1、初始化，具体步骤如下。
步骤S101：参与协议的各方约定并公开使用的椭圆曲线参数：包括椭圆曲线的Weierstrass表示形式y2＝x3+ecc.a·x+ecc.b中的参数ecc.a和ecc.b、模数p、椭圆曲线群阶数q、椭圆曲线加法循环群G、G上的生成元G、以及双线性椭圆曲线映射后的结果Z＝e(G,G)∈G′，其中，e是一个双线性映射对，G′是椭圆曲线乘法循环群，G和G′是双线性映射关系，G和G′的群阶数都是q，Z表示G′上的生成元。本实施例中，使用的双线性椭圆曲线映射，可以使用国密SM9加密算法中所使用的双线性椭圆曲线映射方法，并使用SM9所使用之椭圆曲线群参数作为本方案的椭圆曲线参数。
步骤S102：第一方在本地生成一组自己的椭圆曲线非对称公私钥对(skA,pkA)，其中skA是私钥，pkA是公钥；skA是由第一方随机在
Figure BDA0004130122090000041
中选择的元素a，即skA＝a，/>
Figure BDA0004130122090000042
是q的整数，q为大素数；pkA＝skA*G。
步骤S103：第二方在本地生成一组自己的椭圆曲线非对称公私钥对(skB,pkB)，其中skB是私钥，pkB是公钥；skB由第二方随机在
Figure BDA0004130122090000043
中选择的元素b，即skB＝b，pkB＝skB*G。
步骤S104：第一方和第二方公开各自的公钥pkA和pkB。
步骤2、第一方生成并上传数据资产的加密密文，具体步骤如下。
步骤S201：第一方将其数据资产m映射到
Figure BDA0004130122090000044
上的点组{P1,P2,…,Pn}，即{Pi}，i＝1,…n。
步骤S202：第一方生成随机数k∈[1,2256-1]，并计算Zk，利用Zk作为流密码的密钥生成密钥流StreamCipher(Zk)＝k1k2k3…,kn，即{ki}，i＝1,…n，本实施中，流密码采用国密ZUC流密码算法。
步骤S203：第一方利用{Pi}和密钥流{ki}进行加密计算，得到数据资产m的密文组{CPi}，
Figure BDA0004130122090000045
步骤S204：第一方计算对称密钥加入其公钥身份信息后的加密元素Zak和Gak。
步骤S205：第一方向区块链上传密文信息(CA,Ck,{CPi})，其中，CA＝Gak，Ck＝Zak，且i＝1,…n。
步骤3、第一方生成并上传转移秘钥，具体步骤如下。
步骤S301：在第一方和第二方在链外达成信任授权关系下，第一方发送授权转移信息到区块链上。
步骤S302：为将数据资产授权给第二方，第一方利用第二方的公钥计算数字资产从第一方到第二方的转移密钥
Figure BDA0004130122090000046
*代表椭圆曲线数乘。
步骤S303：第一方将转移密钥rAB发送到区块链上。
步骤4、区块链利用转移秘钥执行重加密操作，具体步骤如下。
步骤S401：区块链利用转移密钥rAB执行重加密操作，对步骤S205第一方上传的密文信息(CA,Ck,{CPi})中的CA进行转移计算，得到含有新的身份信息的对称密钥密文C′k，
Figure BDA0004130122090000051
Figure BDA0004130122090000052
步骤5、第二方进行解密，具体步骤如下。
步骤S501：第二方在区块链上获取转移密钥rAB、转移后的包含有新的身份信息的对称密钥密文C′k、以及数据资产的密文组{CPi}。
步骤S502：第二方计算对称密钥密文的密文信息，即计算b-1*C′k＝b-1*Zbk＝Zk。
步骤S503：第二方进行解密操作，利用Zk计算密钥流StreamCipher(Zk)＝k1k2k3…,kn，然后计算
Figure BDA0004130122090000053
得到点组{Pi}。
步骤S504：第二方将点组{Pi}映射回有限域，得到数据资产的明文。

Claims (4)

1.一种双方无初始信任情况下代理重加密数字资产授权方法，包括以下步骤：
步骤1、初始化，具体步骤如下：
步骤S101：参与协议的各方约定并公开使用的椭圆曲线参数：包括椭圆曲线的表示形式y2＝x3+ecc.a·x+ecc.b中的参数ecc.a和ecc.b、模数p、椭圆曲线群阶数q、椭圆曲线加法循环群G、G上的生成元G、以及双线性椭圆曲线映射后的结果
Figure FDA0004130122080000011
其中，e是一个双线性映射对，G′是椭圆曲线乘法循环群，G和G′是双线性映射关系，G和G′的群阶数都是q，Z表示G′上的生成元；
步骤S102：第一方在本地生成一组自己的椭圆曲线非对称公私钥对(skA，pkA)，其中skA是私钥，pkA是公钥；skA＝a，pkA＝skA*G；
步骤S103：第二方在本地生成一组自己的椭圆曲线非对称公私钥对(skB，pkB)，其中skB是私钥，pkB是公钥；skB＝b，pkB＝skB*G；
步骤S104：第一方和第二方公开各自的公钥pkA和pkB；
步骤2、第一方生成并上传数据资产的加密密文，具体步骤如下：
步骤S201：第一方将其数据资产映射到
Figure FDA0004130122080000015
上的点组{Pi}，i＝1，...n；
步骤S202：第一方生成随机数k∈[1，2256-1]，并计算Zk，利用Zk作为流密码的密钥生成密钥流{ki}，i＝1，...n；
步骤S203：第一方利用{Pi}和密钥流{ki}进行加密计算，得到数据资产的密文组{CPi}，
Figure FDA0004130122080000016
i＝1，...n；
步骤S204：第一方计算对称密钥加入其公钥身份信息后的加密元素Zak和Gak；
步骤S205：第一方向区块链上传密文信息(CA，Ck，{CPi})，其中，CA＝Gak，Ck＝Zak；
步骤3、第一方生成并上传转移秘钥，具体步骤如下：
步骤S301：第一方发送授权转移信息到区块链上；
步骤S302：第一方利用第二方的公钥计算数字资产从第一方到第二方的转移密钥
Figure FDA0004130122080000012
步骤S303：第一方将转移密钥rAB发送到区块链上；
步骤4、区块链利用转移密钥rAB执行重加密操作，对步骤S205第一方上传的密文信息(CA，Ck，{CPi})中的CA进行转移计算，得到含有新的身份信息的对称密钥密文C′k，
Figure FDA0004130122080000013
Figure FDA0004130122080000014
步骤5、第二方进行解密，具体步骤如下：
步骤S501：第二方在区块链上获取转移密钥rAB、转移后的包含有新的身份信息的对称密钥密文C′k、以及数据资产的密文组{CPi}；
步骤S502：第二方计算对称密钥密文的密文信息，计算b-1*C′k＝b-1*Zbk＝Zk；
步骤S503：第二方利用Zk计算密钥流{ki}，然后计算
Figure FDA0004130122080000021
i＝1，2，...，n，得到点组{Pi}；
步骤S504：第二方将点组{Pi}映射回有限域，得到数据资产的明文。
2.根据权利要求1所述的一种双方无初始信任情况下代理重加密数字资产授权方法，其特征在于：步骤S101中，使用的双线性椭圆曲线映射，是使用国密SM9加密算法中所使用的双线性椭圆曲线映射方法。
3.根据权利要求1所述的一种双方无初始信任情况下代理重加密数字资产授权方法，其特征在于：步骤S202中，生成密钥流采用国密ZUC流密码算法。
4.根据权利要求1所述的一种双方无初始信任情况下代理重加密数字资产授权方法，其特征在于：步骤S503中，生成密钥流采用国密ZUC流密码算法。
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