一种基于数字指纹和区块链的数据共享追踪方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数字指纹和区块链的数据共享追踪方法，包括数据拥有者、数据消费者、区块链、第三方云服务平台和追踪机构多个实体，所述方法包括如下步骤：1）初始化阶段；2）数据处理阶段；3）数据发布阶段；4）访问请求和授权阶段；5）数据获取与指纹重组阶段；6）数据解密与合成阶段；7）数据泄露追踪阶段。这种方法支持在多方数据共享场景中，数据拥有者只需生成少量种子数据，即可将数据共享给大量数据消费者，一旦发生数据泄露，数据拥有者可以从大量数据消费者中识别具体数据泄露者。从大量数据消费者中识别具体数据泄露者。从大量数据消费者中识别具体数据泄露者。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字指纹和区块链的数据共享追踪方法


[0001]本专利技术涉及区块链、数字指纹等
，具体是一种基于数字指纹和区块链的数据共享追踪方法。

技术介绍

[0002]图像、音频、视频等多媒体数据是物联网数据重要组成部分，共享这些数据可提高人类社会生产效率和治理能力。跨域共享智能制造和智能运输的业务数据可帮助仓库和物流完成智慧化管理，而收集和共享多种物联网数据可加快智慧城市的建设。当前，物联网数据共享模型主要分为两种：(i)基于集中式架构的数据共享模型；(ii)基于区块链的去中心化数据共享模型。集中式的数据共享模型依赖于第三方，存在第三方作恶泄露和破坏数据的风险；去中心数据共享模型利用区块链技术解决了集中式数据共享过度依赖第三方问题，并且在一定程度上提高了物联网的可扩展性。
[0003]虽然基于区块链的物联网数据共享模型解决了第三方作恶的问题，但是依然存在一些问题有待解决。例如，在目前物联网数据共享模型中，数据所有者将数据与多个数据消费者共享后会失去对数据访问控制权。一旦发生数据泄露，数据所有者难以从多个消费者中追踪识别谁是数据泄露者。此外，在一些场景中，数据拥有者(发送者)只允许数据消费者(接收者)使用数据，不允许数据消费者未经许可共享给他人。
[0004]区块链技术起源于中本聪的比特币，是集成分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链本质上是一种分布式账本技术，具有去中心化、防篡改、可追溯等特征，因此区块链是解决资源共享中信任问题的一种有效手段。区块链在物联网的设备身份认证、数据共享、安全和隐私方面具有巨大的应用价值和潜力。
[0005]数字指纹是信息隐藏的一个重要分支技术，主要用于数字版权保护和数据泄露追踪。数字指纹将不同的特殊信息(主要与数据消费者的身份信息相对应)嵌入到数据中。一旦发生数据盗版和泄露，数据拥有者可以根据泄露的数据提取数据泄露者的身份信息。DNA启发数字指纹系统(又称为P2P指纹分发系统)是一种结合了单播和多播优势的指纹系统，该指纹系统的主要特点是数据消费者通过组合来自不同源(指已经拥有数据的实体)的数据块获取完整数据。数据所有者只需生成少量带不同指纹的数据副本，即可在多播场景中实现可追踪的数据共享。该系统将指纹和数据分别切割为数量相等的指纹片段和数据块，然后将指纹片段一一嵌入数据块中。DNA启发数字指纹系统利用P2P系统进行数据分发，每一次分发都促使带指纹片段的数据块随机重组，从而生成带新指纹数据副本。新指纹具有唯一性，与数据消费者的身份相关联。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对物联网数据在多方共享中缺乏数据泄露问责追踪机制，而提供一种基于数字指纹和区块链的数据共享追踪方法。这种方法支持在多方数据共享场景中，数据拥有者只需生成少量种子数据，即可将数据共享给大量数据消费者，一旦发生数据
泄露，数据拥有者可以从大量数据消费者中识别具体数据泄露者。
[0007]实现本专利技术目的的技术方案是：
[0008]一种基于数字指纹和区块链的数据共享追踪方法，包括数据拥有者、数据消费者、区块链、第三方云服务平台和追踪机构多个实体，所述方法包括如下步骤：
[0009]1)初始化阶段：假设有一个区块链，该平台为数据拥有者、数据消费者以及第三方云服务平台提供数据上链存证、不可篡改服务；数据拥有者、数据消费者、第三方云服务平台分别通过非对称密码算法生成密钥对(sk,pk)，其中私钥sk由相关实体秘密保存，公钥pk则对外公开，获得密钥对后，数据拥有者、数据消费者、第三方云服务平台通过提交(ID,pk)给追踪机构进行注册，其中ID是数据拥有者、数据消费者、第三方云服务平台的身份信息，追踪机构验证对应实体的相关信息后，将公钥pk加入成员公开列表，所有密钥对(sk,pk)主要用于两方面：(i)区块链交易签名以及签名验证；(ii)区块链数据加密和解密；
[0010]2)数据处理阶段：数据拥有者在将数据D共享给大量数据消费者之前，先对数据进行正交分解、加密以及指纹嵌入处理：首先，数据拥有者通过正交分解将数据D分解为D1和D2两个部分；其次，数据拥有者利用加密算法加密数据D1，获得密文D
1e
；再次，数据拥有者选择N个不相关的数字指纹f
i
(i＝1,...,N)，N是一个小于10的整数，并且将指纹f
i
(i＝1,...,N)和数据D2分别切割为M份指纹片段和数据块其中i＝1,...,N,j＝1,...M；最后，数据拥有者将指纹片段的哈希值一一嵌入到数据块获得带指纹片段的数据块对应带不同指纹的D2,即其中i＝1,...,N；
[0011]3)数据发布阶段：完成数据处理阶段后，数据拥有者将分别发给N个第三方云服务平台进行存储，并在区块链中提交一笔数据发布交易，交易格式如下所示：(ID
Tx
,ID
D
,Sig
DPT
,PK
DO
,Type,DD,Other)，
[0012]其中ID
Tx
是交易唯一标识符，由交易内容哈希生成，ID
D
是数据唯一标识符，Sig
DPT
是交易签名，PK
DO
是交易发起者公钥，用于验证交易签名Sig
DPT
，DD是数据描述，Type是交易类型，当前取值DPT，即意味着这是一笔数据发布交易,Other是交易的其他信息；在其他交易中都会包括交易唯一标识符、交易签名、交易发起者公钥、交易其他信息，这些内容在每一笔交易中的作用类似，所以不再重复介绍；
[0013]4)访问请求和授权阶段：假设DC1是第一个想要获得数据D的数据消费者，需要在区块链网络提交一笔访问请求交易，交易格式如下所示：
[0014](ID
Tx
,ID
D
,Sig
ART
,PK
DC
,Type,Other)，
[0015]其中ID
D
是DC1想要访问数据D的唯一标识符，与DPT交易中的ID
D
保持一致，Type当前取值ART，即意味着这是一笔访问请求交易；
[0016]数据访问请求交易记录在区块链全局账本后，数据拥有者通过同步区块链最新区块获取该交易，数据拥有者首先检查PK
DC
是否存在于追踪机构的成员公开列表中，若存在则用PK
DC
验证签名Sig
ART
，验证通过后只能证明DC1身份的合法性以及ART是一笔有效的访问请求交易；假设数据拥有者最终同意授权DC1访问数据D，则在区块链网络中发布一笔授权交易，交易格式如下所示：
[0017](ID
Tx
,ID
Auth
,Sig
AAT
,PK
DO
,EK
e
,Type,Other)，
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字指纹和区块链的数据共享追踪方法，其特征在于，包括数据拥有者、数据消费者、区块链、第三方云服务平台和追踪机构多个实体，所述方法包括如下步骤：1)初始化阶段：假设有一个区块链，该平台为数据拥有者、数据消费者以及第三方云服务平台提供数据上链存证、不可篡改服务；数据拥有者、数据消费者、第三方云服务平台分别通过非对称密码算法生成密钥对(sk,pk)，其中私钥sk由相关实体秘密保存，公钥pk则对外公开，获得密钥对后，数据拥有者、数据消费者、第三方云服务平台通过提交(ID,pk)给追踪机构进行注册，其中ID是数据拥有者、数据消费者、第三方云服务平台的身份信息，追踪机构验证对应实体的相关信息后，将公钥pk加入成员公开列表，所有密钥对(sk,pk)用于两方面：(i)区块链交易签名以及签名验证；(ii)区块链数据加密和解密；2)数据处理阶段：数据拥有者在将数据D共享给大量数据消费者之前，先对数据进行正交分解、加密以及指纹嵌入处理：首先，数据拥有者通过正交分解将数据D分解为D1和D2两个部分；其次，数据拥有者利用加密算法加密数据D1，获得密文D
1e
；再次，数据拥有者选择N个不相关的数字指纹f
i
(i＝1,...,N)，N是不超过10的整数，并且将指纹f
i
(i＝1,...,N)和数据D2分别切割为M份指纹片段和数据块其中i＝1,...,N,j＝1,...M；最后，数据拥有者将指纹片段的哈希值一一嵌入到数据块获得带指纹片段的数据块对应带不同指纹的D2,即其中i＝1,...,N；3)数据发布阶段：完成数据处理阶段后，数据拥有者将分别发给N个第三方云服务平台进行存储，并在区块链中提交一笔数据发布交易，交易格式如下所示：(ID
Tx
,ID
D
,Sig
DPT
,PK
DO
,Type,DD,Other)，其中ID
Tx
是交易唯一标识符，由交易内容哈希生成，ID
D
是数据唯一标识符，Sig
DPT
是交易签名，PK
DO
是交易发起者公钥，用于验证交易签名Sig
DPT
，DD是数据描述，Type是交易类型，当前取值DPT，即意味着这是一笔数据发布交易,Other是交易的其他信息；在其他交易中都会包括交易唯一标识符、交易签名、交易发起者公钥、交易其他信息，这些内容在每一笔交易中的作用类似；4)访问请求和授权阶段：假设DC1是第一个想要获得数据D的数据消费者，需要在区块链网络中提交一笔访问请求交易，交易格式如下所示：(ID
Tx
,ID
D
,Sig
ART
,PK
DC
,Type,Other)，其中ID
D
是DC1想要访问数据D的唯一标识符，与DPT交易中的ID
D
保持一致，Type当前取值ART，即意味着这是一笔访问请求交易；数据访问请求交易记录在区块链全局账本后，数据拥有者通过同步区块链最新区块获取该交易，数据拥有者首先检查PK
DC
是否存在于追踪机构的成员公开列表中，若存在则用PK
DC
验证签名Sig
ART
，验证...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春培，李先贤，刘鹏，王博仪，李东城，霍浩，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：