基于区块链与代理重加密的数据共享方案

doi:10.3969/j.issn.1671-1122.2020.08.003

信息网络安全 ›› 2020, Vol. 20 ›› Issue (8): 16-24.doi: 10.3969/j.issn.1671-1122.2020.08.003

基于区块链与代理重加密的数据共享方案

李莉¹(), 曾庆贤¹, 文义红², 王士成²

1.武汉大学国家网络安全学院,武汉 430072
2.中国电子科技集团公司第五十四研究所,石家庄 050081

收稿日期:2020-06-28 出版日期:2020-08-10 发布日期:2020-10-20
通讯作者: 李莉 E-mail:lli@whu.edu.cn
作者简介:李莉（1976—）,女,湖北,副教授,博士,主要研究方向为应用密码安全、区块链、物联网安全等|曾庆贤（1996—）,男,江西,硕士研究生,主要研究方向为区块链、物联网安全|文义红（1977—）,男,湖北,高级工程师,博士,主要研究方向为遥感图像视频分析处理、航天区块链应用、航天系统仿真及应用等|王士成（1976—）,男,河北,研究员,硕士,主要研究方向为人工智能与大数据、空间态势感知、航天地面应用等
基金资助:
国家重点研发计划(2018YFC1315404)

Data Sharing Scheme Based on the Blockchain and the Proxy Re-encryption

LI Li¹(), ZENG Qingxian¹, WEN Yihong², WANG Shicheng²

1. School of Cyber Science and Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China
2. The 54th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Shijiazhuang 050081, China

Received:2020-06-28 Online:2020-08-10 Published:2020-10-20
Contact: LI Li E-mail:lli@whu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

在不可信环境下实现安全的数据共享一直是一个难题,传统中心化方案存在数据容易被泄露、数据容易被篡改、数据去向难以追踪、监管难度大等问题。公钥体制下的数据共享方案则存在通信代价、计算开销大,实用性差等问题。针对上述问题,文章提出一个基于区块链的数据共享方案。该方案通过区块链维护一个可信账本来保证数据的可追溯性,同时也保证了访问控制权限的不可篡改。在此基础上构建了基于Schnorr的代理重加密方案,通过一个代理重加密密钥实现了数据的安全共享。文章所提方案相比传统方案有较好的安全性和可追溯性,且已成功应用于医疗数据共享项目中。

关键词: 区块链, 代理重加密, 数据共享, Schnorr签名

Abstract:

Achieving secure data sharing in an untrusted environment is always a difficult problem. Traditional centralized solutions have problems that data is easily leaked, data is easily tampered, data destination is difficult to track, and supervision is difficult. Data sharing scheme based on public-key system has some problems such as high communication cost, high computation cost and poor practicability. To solve the above problems, this paper proposes a data sharing scheme based on blockchain. The scheme maintains a credible ledger through the blockchain to ensure the traceability of data and immutability of the access control authority. On this basis, a proxy re-encryption scheme based on Schnorr is constructed, which realizes the secure data sharing by a proxy re-encryption secret key. Compared with the traditional schemes, the proposed scheme has better security and traceability, and has been successfully applied in the medical data sharing project.

Key words: blockchain, proxy re-encryption, data sharing, Schnorr algorithm

中图分类号:

TP309

李莉, 曾庆贤, 文义红, 王士成. 基于区块链与代理重加密的数据共享方案[J]. 信息网络安全, 2020, 20(8): 16-24.

LI Li, ZENG Qingxian, WEN Yihong, WANG Shicheng. Data Sharing Scheme Based on the Blockchain and the Proxy Re-encryption[J]. Netinfo Security, 2020, 20(8): 16-24.

图/表 10

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参考文献 17

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符号	含义
A	数据拥有者
B	数据请求者
CA	证书颁发机构
l	系统安全参数
q	lbit的大素数
G	阶为q的加法循环群
P	群G的生成元
$\text{F}_{q}^{*}$	模q的正整数域
id_A,id_B	用户A、B的身份标识,可以唯一确定用户的公钥

密钥	含义
P_CA	CA的公钥
P_A	用户A的公钥
P_B	用户B的公钥
d_CA	CA的私钥
d_A	用户A的私钥
d_B	用户B的私钥
file	待加密数据文件
filekey	用于加密file的对称密钥,与file一一对应
rk_A_→_B	用户A授权给用户B的重加密密钥

密码操作	含义
${{E}_{filekey}}(file)$	使用filekey对file进行加密保护,生成密文C_file
${{E}_{{{P}_{A}}}}(filekey)$	使用P_A对filekey进行加密保护,生成密文C_filekey
$DE{{C}_{{{d}_{B}}}}({{C}^{\prime }}_{filekey})$	使用d_B解密密文C'_filekey,得到filekey
$DE{{C}_{fikekey}}({{C}_{file}})$	使用filekey解密C_file,得到明文file
$Re-Enc({{C}_{filekey}})$	重加密C_filekey,得到C'_filekey

基于区块链与代理重加密的数据共享方案

Data Sharing Scheme Based on the Blockchain and the Proxy Re-encryption

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