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专利号: 2023107261124
申请人: 江西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种工业物联网数据的安全共享方法,其特征在于,包括:

数据所有者和数据使用者向证书代理机构发起注册请求,并在区块链上发布注册信息,获取初始声誉值;

数据所有者将加密的文件数据存储在数据库中,同时向区块链提交一个数据存储事务;数据存储事务包括:数据的存储地址、索引值、数据所有者的声誉值、共享声誉阈值;

数据使用者在区块链中根据索引值进行数据检索,通过数据所有者的声誉值判断数据的可靠性;确定需要获取的数据文件后,数据使用者检查自身的声誉值是否大于数据所有者设定的共享声誉阈值,若满足,则向数据所有者发起一个数据共享请求;

数据所有者获得共享请求后验证数据使用者的身份并检验数据使用者的声誉值,若满足共享条件,则将数据的加密密钥返回给数据使用者,并向区块链提交一个数据共享事务;

数据使用者通过区块链中的数据存储地址和加密密钥获取数据文件,完成一次数据共享交易;

所述数据所有者和数据使用者向证书代理机构发起注册请求,并在区块链上发布其注册信息,获取初始声誉值;包括:系统管理员设定一个安全参数λ;

证书代理机构CA根据参数λ选取椭圆曲线密码学参数params,params的有限域为Fp;

*

CA选择一个单向哈希函数H:{0,1} →Fp,选择随机数skCA∈Fp作为私钥,计算公钥PKCA,计算完成后,CA发布公共参数{params,PKCA,H};

根据公共参数,区块链成员 选取随机数 作为其私

钥,进一步计算其公钥 计算完成后,区块链成员共同运行和维护一个区块链账本并将区块链成员的公钥信息发布在区块链上;

工业物联网中的用户Ui,利用公共参数生成私钥ski和公钥PKi,向CA发起一个注册请求(DIDi,PKi),其中DIDi表示一个唯一的身份识别码;CA收到请求后,利用私钥skCA为用户签署一个身份证书Certi=sign((DIDi,PKi),skCA)并发送给用户;

用户Ui向区块链成员发起一个注册请求(DIDi,PKi,Certi),区块链成员在验证用户的身份后,为其初始化一个声誉值RSi,并通过共识机制在区块链上发布其注册信息(PKi,RSi);

所述数据所有者将加密的文件数据存储在数据库中,同时向区块链成员提交一个数据存储事务,包括:对于一项数据文件Mi,数据所有者DO提取此数据文件的索引关键词为KWi,利用对称加密保护数据Mi,得到密文CTi=EncS(Mi,K),K为此次加密使用的对称加密密钥;

DO将密文CTi存储在分布式数据库中,分布式数据库返回其存储地址为DO向区块链成员提交一个数据存储事务,包括(KWi,PKDO,CertDO, RSDO,RST),其中RSDO表示DO的声誉值,RST表示DO设定的共享声誉阈值;

区块链成员运行智能合约检验事务的正确性,若完成检验,则通过共识机制在区块链上发布数据存储事务;

DO选择一个随机数rs∈Fp,计算α=H(transid||rs),利用盲签名技术,DO将α盲化为Blind(α)并将结果发送给数据使用者DU;

DU收到Blind(α)后,利用盲签名技术和私钥skDU对消息进行签名,得到σ'=sign(Blind(α),skDU),并将结果返回给DO;

DO解盲化UnBlind(sign(Blind(α),skDU)),得到DU对消息的签名σ=sign(α,skDU),DO即得到DU签署的评级令牌TKDO=(α,σ);

DO根据DU在此次数据交互的行为,对其进行一个声誉评级反馈rei∈{0,1},其中:1表示DU正常且可信的完成了数据共享交易,0则表示DU在此过程中泄露了DO的隐私数据;在DU向DO的声誉评级的过程中,1表示DO提供了正确的工业物联网数据,0表示其提供了低质量或错误的数据;

DO利用同态加密保护反馈值的隐私,即Ci=EncT(rei,PKA),其中用于同态加密的秘钥PKA由全体区块链成员共同生成并发布, 此外,DO利用无交互的零知识证明πDO→ZkPoK{(Ci,rei):Ci=EncT(rei,PKA)∧rei∈{0,1}};

计算完成后,DO向区块链成员提交一个声誉评级反馈事务(PKDU,TKDO,Ci,πDO);

区块链成员验证声誉评级反馈事务的正确性,包括验证盲签名TKDO和无交互零知识证明πDO,将正确的声誉反馈事务通过共识机制记录在区块链中;

区块链定期对用户的声誉值进行更新,对于一个用户Ui,在一定时间间隔后,区块链成员选举一个领导者节点,领导者节点运行智能合约对此时间段对Ui的声誉反馈值进行聚合,聚合结果为CT,区块链领导者将此结果向全体区块链成

员发布;

根据聚合结果CT,每个区块链成员分别计算部分解密参数 将解

密参数发送至领导者节点,领导者节点聚合全部解密参数, 获得最后的聚合结果区块链领导者根据声誉聚合结果更新用户Ui的声誉值,更新公式为其中PR表示正向声誉反馈, 表示DU诚实的完成了数据交互过程,NR表示消极声誉反馈;

表示DU在数据交互过程中存在欺诈行为,RSold和Nold表示DU在此时间段前的声誉值和总声誉反馈数目,正整数μ1和μ2分别表示奖励系数和惩罚系数;

区块链领导者将(PKDU,RSnew,Nnew,CT, De1,…, )作为一个声誉聚合更新交易提交至区块链账本。

2.根据权利要求1所述的一种工业物联网数据的安全共享方法,其特征在于,所述数据使用者从区块链中根据索引值进行数据检索,通过数据所有者的声誉值判断数据的可靠性;包括:数据使用者DU从区块链成员中下载最新的区块链的交易区块,通过关键词KWi检索相关信息,通过数据所有者的声誉值RSDO确定确定需要获取的数据文件。

3.根据权利要求2所述的一种工业物联网数据的安全共享方法,其特征在于,所述数据共享请求包括:(PKDU,CertDU,transid),其中transid表示此数据存储事务在区块链上的事务序列号。

4.根据权利要求3所述的一种工业物联网数据的安全共享方法,其特征在于,所述数据所有者验证数据使用者的身份并检验数据使用者的声誉值后,若满足共享条件,则将数据的加密密钥返回给数据使用者,并向区块链成员提交一个数据共享事务,包括:DO收到请求后,通过CertDU验证DU的身份,并利用PKDU向区块链成员发起一个声誉查询请求,检验是否RSDU>RST,若验证成立,则向DU返回一个共享授权信息,共享授权信息包括(EncS(K,Ks));其中K为数据的加密密钥,Ks为双方协商的共享秘钥;

DO向区块链成员上传一个数据共享事务(PKDO,PKDU,CertDO,CertDU,transid)。

5.根据权利要求4所述的一种工业物联网数据的安全共享方法,其特征在于,所述数据使用者通过数据存储地址和加密密钥获取数据文件,完成一次数据共享交易,包括:DU收到授权信息后,利用ECDH协议计算Ks,解密EncS(K,Ks)得到共享数据的加密密钥K;

DU根据数据存储事务中的存储地址 从分布式数据库获取密文CTi后,利用密钥K和解密函数DecS(CTi,K)完成解密,得到明文Mi;

区块链成员在收到DO发送的数据共享事务后,验证事务的正确性,成员间通过共识机制将此交易写入区块链。