基于多时间服务器的时控性加密方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于多时间服务器的时控性加密方法和系统。该方法包括：步骤1：发送方设置解密时间T，对待发送文件M进行加密得到其密文C，在解密时间T之前将所述密文C发送至接收方；步骤2：在解密时间T时，N个时间服务器同时发布时间服务器的时间陷门；步骤3：接收方在解密时间T之前接收到所述密文C；并在解密时间T时，获取N个时间服务器所发布的时间陷门，然后结合自身的时间陷门对所述密文C进行解密。本发明专利技术将时间服务器数量由1个增加到N个，在多时间服务器的场景下，对不诚实的接收方而言，需要腐败全部的时间服务器，而不是仅仅只需腐败一个时间服务器就可以解密，相对于单时间服务器TRE方案来说，本发明专利技术方案的安全性更强。本发明专利技术方案的安全性更强。本发明专利技术方案的安全性更强。

【技术实现步骤摘要】
基于多时间服务器的时控性加密方法和系统


[0001]本专利技术涉及信息安全
，尤其涉及一种基于多时间服务器的时控性加密方法和系统。

技术介绍

[0002]现实生活中，存在着许多类似的应用场景：发送方完成消息的加密操作，并提前发送给接收方，但接收方只能在未来指定的时间解密，比如密封投标、影视作品定期上映等。如何为这些具有时间特性的应用场景提供安全解决方案？具有“向未来发送消息”特性的密码原语，即时控性加密(Timed
‑
Release Encryption，TRE)技术可以解决这一问题。TRE是一种融入时间因素的密码学技术，密文只能在未来时间被解密，同时还具有结合其他密码技术的附加属性。
[0003]最新研究表明，尽管目前TRE构造已经扩展到物理方法和区块链技术，但TRE构造方案大多数仍然都是基于数学问题，比如基于BDH(Bilinear Diffie
‑
Hellman)问题、基于BDHI(Bilinear Diffie
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Hellman Inversion)问题、基于BDHE(Bilinear Diffie
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Hellman Exponent)问题。TRE技术最早由May提出，早期的TRE方案通过解决某些特定规模的非并行计算问题，比如基于因式分解困难问题，但暴露的无法准时解密问题亟需研究者解决。为了解决接收方能够准时解密的问题，研究者的重点主要集中在代理方法上。即在TRE方案中考虑引入一个第三方实体，也称为时间服务器，可以为接收方提供一个精确的公开时间参考。时间服务器方式分为交互式和非交互式两种。交互式时间服务器方式中，当TRE系统用户增多时，时间服务器面临遭受拒绝服务攻击的安全风险。另外，在基于交互式时间服务器方式的TRE方案中，解密工作需要和时间服务器完成双向交互通信过程，可能会泄露发送方、接收方或消息相关的隐私信息。
[0004]为了解决交互式时间服务器方法的隐私泄露问题，非交互式时间服务器方式为进一步研究的目标。非交互式时间服务器方式初始基于二次剩余问题构造，消息的安全性依赖于时间服务器，该方案抵抗攻击能力较弱。后续的基于非交互式时间服务器TRE方案，解密工作需要具备时间陷门(时间服务器对解密时间进行“类似加密”操作所得)和私钥(接收方拥有)才能完成。但是TRE方案均依赖单一时间服务器发布的时间陷门进行解密，假设时间服务器遭到攻击者/不诚实的接收方的腐败，提前非法获取时间陷门解密，那么就无法确保消息的机密性，而容易凸现一定的安全隐患。

技术实现思路

[0005]针对现有的TRE方案因依赖单一时间服务器而存在安全隐患或者接收方无法准时解密的问题，本专利技术提供一种基于多时间服务器的时控性加密方法和系统。
[0006]本专利技术提供一种基于多时间服务器的时控性加密方法，包括：
[0007]步骤1：发送方设置解密时间T，对待发送文件M进行加密得到其密文C，在解密时间T之前将所述密文C发送至接收方；
[0008]步骤2：在解密时间T时，N个时间服务器同时发布时间服务器的时间陷门；
[0009]步骤3：接收方在解密时间T之前接收到所述密文C；并在解密时间T时，获取N个时间服务器所发布的时间陷门，然后结合自身的时间陷门对所述密文C进行解密。
[0010]进一步地，步骤1中，具体包括：发送方使用预先给定的接收方的公钥、N个时间服务器的公钥和解密时间T对所述待发送文件M进行加密得到其密文C。
[0011]进一步地，在步骤2之前，还包括：生成各个时间服务器的私钥；具体包括：
[0012]私钥生成器生成每个时间服务器的临时公私钥对；
[0013]时间服务器管理机构选取参数s，将该参数s作为秘密，根据该秘密s采用基于Shamir秘密共享算法计算得到N个Shamir影子秘密，并使用各个时间服务器的临时公钥通过IBE机制的加密算法对各个所述Shamir影子秘密进行加密，并将生成的各个Shamir影子秘密密文发送至对应的时间服务器；
[0014]每个时间服务器在接收时间服务器管理机构发送的Shamir影子秘密密文后，使用自身的临时私钥通过IBE机制的解密算法对所述Shamir影子秘密密文进行解密得到Shamir影子秘密，并将其作为自身的私钥。
[0015]进一步地，每个时间服务器在使用自身的临时私钥通过IBE机制的解密算法对所述Shamir影子秘密密文进行解密得到Shamir影子秘密后，N个时间服务器之间基于IBE机制进行秘密协商得到一共享随机数，每个时间服务器基于所述共享随机数和各自解密得到的Shamir影子秘密生成各自的私钥。
[0016]进一步地，步骤1中，具体包括：发送方使用预先给定的接收方的公钥、时间服务器管理机构的公钥和解密时间T对所述待发送文件M进行加密得到其密文C。
[0017]进一步地，所述发送方使用预先给定的接收方的公钥、N个时间服务器的公钥和解密时间T对所述待发送文件M进行加密得到其密文C，具体包括：
[0018]发送方随机选取随机数计算加密用中间参数U＝rP；
[0019]发送方按照公式(1)计算加密用中间参数K：
[0020][0021]发送方按照公式(2)对待发送文件M进行加密得到其密文C：
[0022][0023]其中，H1和H2表示哈希函数，H1:{0,1}
*
→
G1，H2:G2→
{0,1}
n
，n表示待发送文件的长度，G1表示q阶有限域上ECDLP循环加法群，G2表示q阶有限域上DLP循环乘法群，q为素数，P表示生成元，P∈G1；e表示双线性映射，e:G1×
G1→
G2；表示时间服务器i的公钥，为随机数，1≤i≤N；upk表示接收方的公钥，upk＝uP，为随机数；表示加密用中间参数。
[0024]进一步地，所述在解密时间T时，获取N个时间服务器的时间陷门，然后结合自身的时间陷门对所述密文C进行解密，具体包括：
[0025]按照公式(3)计算解密用中间参数K'：
[0026][0027]根据所述中间参数K'恢复所述待发送文件
[0028]其中，表示时间服务器i的时间陷门，U
T
表示接收方自身的时间陷门
[0029]进一步地，所述发送方使用预先给定的接收方的公钥、时间服务器管理机构的公钥和解密时间T对所述待发送文件M进行加密得到其密文C，具体包括：
[0030]发送方随机选取随机数计算加密用中间参数X＝rP；
[0031]发送方按照公式(4)计算加密用中间参数K：
[0032][0033]发送方按照公式(5)对待发送文件M进行加密得到其密文C：
[0034][0035]其中，H1和H2表示哈希函数，H1:{0,1}
*
→
G1，H2:G2→
{0,1}
n
，n表示待发送文件的长度，G1表示q阶有限域上EC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多时间服务器的时控性加密方法，其特征在于，包括：步骤1：发送方设置解密时间T，对待发送文件M进行加密得到其密文C，在解密时间T之前将所述密文C发送至接收方；步骤2：在解密时间T时，N个时间服务器同时发布时间服务器的时间陷门；步骤3：接收方在解密时间T之前接收到所述密文C；并在解密时间T时，获取N个时间服务器所发布的时间陷门，然后结合自身的时间陷门对所述密文C进行解密。2.根据权利要求1所述的一种基于多时间服务器的时控性加密方法，其特征在于，步骤1中，具体包括：发送方使用预先给定的接收方的公钥、N个时间服务器的公钥和解密时间T对所述待发送文件M进行加密得到其密文C。3.根据权利要求1所述的一种基于多时间服务器的时控性加密方法，其特征在于，在步骤2之前，还包括：生成各个时间服务器的私钥；具体包括：私钥生成器生成每个时间服务器的临时公私钥对；时间服务器管理机构选取参数s，将该参数s作为秘密，根据该秘密s采用基于Shamir秘密共享算法计算得到N个Shamir影子秘密，并使用各个时间服务器的临时公钥通过IBE机制的加密算法对各个所述Shamir影子秘密进行加密，并将生成的各个Shamir影子秘密密文发送至对应的时间服务器；每个时间服务器在接收时间服务器管理机构发送的Shamir影子秘密密文后，使用自身的临时私钥通过IBE机制的解密算法对所述Shamir影子秘密密文进行解密得到Shamir影子秘密，并将其作为自身的私钥。4.根据权利要求3所述的一种基于多时间服务器的时控性加密方法，其特征在于，每个时间服务器在使用自身的临时私钥通过IBE机制的解密算法对所述Shamir影子秘密密文进行解密得到Shamir影子秘密后，N个时间服务器之间基于IBE机制进行秘密协商得到一共享随机数，每个时间服务器基于所述共享随机数和各自解密得到的Shamir影子秘密生成各自的私钥。5.根据权利要求3所述的一种基于多时间服务器的时控性加密方法，其特征在于，步骤1中，具体包括：发送方使用预先给定的接收方的公钥、时间服务器管理机构的公钥和解密时间T对所述待发送文件M进行加密得到其密文C。6.根据权利要求2所述的一种基于多时间服务器的时控性加密方法，其特征在于，所述发送方使用预先给定的接收方的公钥、N个时间服务器的公钥和解密时间T对所述待发送文件M进行加密得到其密文C，具体包括：发送方随机选取随机数计算加密用中间参数U＝rP；发送方按照公式(1)计算加密用中间参数K：发送方按照公式(2)对待发送文件M进行加密得到其密文C：
C＝＜U,V>＝＜rP,M
⊕
H2(K)>
ꢀꢀꢀ
(2)其中，H1和H2表示哈希函数，H1:{0,1}
*
→
G1，H2:G2→
{0,1}
n
，n表示待发送文件的长度，G1表示q阶有限域上ECDLP循环加法群，G2表示q阶有限域上DLP循环乘法群，q为素数，P表示生成元，P∈G1；e表示双线性映射，e:G1×
G1→
G2；表示时间服务器i的公钥，表...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁科，程自伟，汤茜，何源，杨龙威，翟晨旭，陈曦，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：