【技术实现步骤摘要】
本申请涉及数据加密，具体涉及一种基于区块链的可验证外包加密方法。
技术介绍
1、云计算作为一种新的计算模式，可以为用户提供无所不在的服务，降低用户存储和计算的成本，提高使用的便利性。特别地，伴随着云计算的快速发展，边缘计算和雾计算也得到了广泛关注。大量智能设备通过互联网与云、边缘、雾结点等设备相连接，设备通过互联网收集和交换数据，以帮助人们监测变化并对其做出反应，从而提高效率。目前，它已应用于许多领域，如汽车网络、智能电网行业、智能家居，其中，由于人们对健康的逐步重视，智慧医疗得到了越来越多的关注。
2、智慧医疗与云、边缘、雾节点相连接以打破地理限制以实现远程监控，进行疾病风险评估，并构建疾病预测系统。然而，传统的访问控制机制不适用于智慧医疗与云计算相结合的场景。主要原因之一是智能设备和云服务器不在同一个信任域中。为了解决这个信任问题，sahai和water提出了基于属性的加密(abe)，它可以通过数据加密实现细粒度访问控制。密文策略abe(cp-abe)在云数据共享中有许多应用。具体来说，数据所有者可以使用属性访问策略对数据进行加密。如果属性集满足访问策略，则具有包含所分配属性的密钥的数据消费者可以解密密文
3、与传统医疗系统相比，智慧医疗与云、边缘、雾节点相连接提高了效率并降低了成本。然而，应该注意的是，该系统仍存在许多缺点：1)大多数系统仅利用云服务器降低数据使用者客户端解密负担，提高解密效率，而数据拥有者客户端加密时仍需要执行大量模幂运算，部分方案设计数据拥有者客户端将数据外包到云服务器执行加密计
技术实现思路
1、本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：
2、第一方面，本申请实施例提供了一种基于区块链的可验证外包加密方法，应用于一个可信中心kgc、数据拥有者客户端do、数据使用者客户端du、一个边缘服务器es、一个云服务器cs和一个区块链构成的互联网环境，所述kgc用于生成和管理密钥；在do设置一个es，并由es执行数据外包加密功能，所述方法，包括：
3、所述kgc生成并公布系统参数，生成系统公钥spk和系统私钥ssk；
4、输入spk并为do和du生成相应的公钥pk和私钥sk；
5、输入spk、ssk及用户属性集合l，kgc为每个用户生成相应的属性密钥ak；
6、将ak分为云密钥ck与用户密钥uk；
7、输入spk、do的公钥pk和数据明文m，do首先进行对称加密，得到密文cm，并对此密文进行数字签名σ，随后do设置访问策略，并再次加密得到密文ct，且向es发送密文策略组件λ'i；
8、输入spk、do制定的密文策略组件λ'i，执行属性加密得到密文d，并向区块链发送密文d执行验证功能；
9、云服务器对于接收的由du发送的数字签名σ和验证信息块ver进行验证计算，并返回相应的验证证明p到du；
10、du收到由云服务器发来的验证证明p，与数字签名σ进行联合验证；若验证通过，输出结果为1，否则，输出结果为0且终止进行解密程序；
11、输入属性密文c1,i，c2,i及ck执行预解密功能，并向数据使用者发送解密得到的密文cout；
12、输入cout、ct及uk解密得到最终明文m’。
13、在一种可能的实现方式中，所述kgc生成并公布系统参数，生成系统公钥spk和系统私钥ssk，包括：
14、令g和gt是两个阶为大素数p的乘法循环群，g是群g上的一个生成元，e:g×g→gt是一个双线性映射，定义两个哈希函数h1:{0,1}*→g,h2:zp→g，伪随机排列(prp)π:zp×{1,...,n}→{1,...,n}和伪随机函数
15、假定系统中用户的属性集合为s＝{attr1,attr2,...attru}，随机选择群g上的元素f1,f2...fn并分别与属性集合中的属性一一对应，随机挑选两个指数α,a∈zp,计算生成系统公钥系统私钥为ssk＝gα，其中h1＝ga,h2＝e(g,g)α。
16、在一种可能的实现方式中，所述输入spk并为do和du生成相应的公钥pk和私钥sk，包括：
17、kgc为系统中的每位用户计算生成公私钥对，用于数字签名的计算和验证，kgc为用户随机挑选私钥，并计算相对应的pk和sk，其中：
18、
19、在一种可能的实现方式中，所述输入spk、ssk及用户属性集合l，kgc为每个用户生成相应的属性密钥ak，包括：
20、假设du所具有的属性列表为kgc接收到du发送的属性列表，为每个用户随机选择t∈zp，并计算输出属性密钥ak：
21、
22、在一种可能的实现方式中，所述将ak分为云密钥ck与用户密钥uk，包括：输入du的属性密钥，并随机选择，经计算得到uk＝{k1＝gαgat,ψ}，最后分别输出ck和uk给云服务器和du。
23、在一种可能的实现方式中，所述输入spk、do的公钥pk和数据明文m，do首先进行对称加密，得到密文cm，并对此密文进行数字签名σ，随后do设置访问策略，并再次加密得到密文ct，且向es发送密文策略组件λ'i，包括：
24、首先do生成一个随机密钥k，使用它对其明文数据进行对称算法加密得到密文cm，并对明文进行哈希计算得到hash：
25、
26、do为每个密文cm生成一个可聚合的数字签名其中tid表示该密文的唯一标识，且将tid存储在由do维护的公共日志文件；其中，数字签名σ是用来证明数据是由do发布的，而哈希hash是用来证明数据在共享过程中没有被篡改；
27、do选择一个随机的秘密值s∈zp，计算密文ct＝{c＝ke(g,g)αs,c′＝gs}；
28、do随机生成一个列向量且随机选择β1,β2,...,βn生成向量然后计算得到并发送λ'i到边缘服务器es与区块链，分别用于接下来的加密操作和es加密后的验证操作；策略矩阵a是大小为l×n的布尔矩阵，do挑选所有的非零元素，wi＝{j|aij＝1}，其中1≤i≤l,1≤j≤n，计算得到上传到区块链用于后续的策略计算；
29、do将cm,ct上传至云服务器，并获得一个可访问的地址addr；
30、do可以调用上传合约，将addr,fi,σ,hash,λ'i公开上传到区块链。
31、在一种可能的实现方式中，所述输入spk、do制定的密文策略组件λ'i，执行属性加密得到密文d，并向区块链发送密文d执行验证功能，包括：
32、es本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，应用于一个可信中心KGC、数据拥有者客户端DO、数据使用者客户端DU、一个边缘服务器ES、一个云服务器CS和一个区块链构成的互联网环境，所述KGC用于生成和管理密钥；在DO设置一个ES，并由ES执行数据外包加密功能，所述方法，包括：
2.根据权利要求1所述的基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，所述KGC生成并公布系统参数，生成系统公钥SPK和系统私钥SSK，包括：
3.根据权利要求2所述的基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，所述输入SPK并为DO和DU生成相应的公钥pk和私钥sk，包括：
4.根据权利要求2所述的基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，所述输入SPK、SSK及用户属性集合L，KGC为每个用户生成相应的属性密钥AK，包括：
5.根据权利要求4所述的基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，所述将AK分为云密钥CK与用户密钥UK，包括：输入DU的属性密钥ψ∈Zp，并随机选择，经计算得到UK＝{K1＝gαgat,ψ}，最后分别输出CK和UK给云服务器
6.根据权利要求3所述的基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，所述输入SPK、DO的公钥pk和数据明文M，DO首先进行对称加密，得到密文CM，并对此密文进行数字签名S，随后DO设置访问策略，并再次加密得到密文CT，且向ES发送密文策略组件λi'，包括：
7.根据权利要求6所述的基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，所述输入SPK、DO制定的密文策略组件λi'，执行属性加密得到密文D，并向区块链发送密文D执行验证功能，包括：
8.根据权利要求7所述的基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，所述云服务器对于接收的由DU发送的数字签名σ和验证信息块Ver进行验证计算，并返回相应的验证证明P到DU，包括：
9.根据权利要求8所述的基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，所述DU收到由云服务器发来的验证证明P，与数字签名σ进行联合验证；若验证通过，输出结果为1，否则，输出结果为0且终止进行解密程序，包括：
10.根据权利要求9所述的基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，所述输入属性密文C1,i，C2,i及CK执行预解密功能，并向数据使用者发送解密得到的密文Cout，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，应用于一个可信中心kgc、数据拥有者客户端do、数据使用者客户端du、一个边缘服务器es、一个云服务器cs和一个区块链构成的互联网环境，所述kgc用于生成和管理密钥；在do设置一个es，并由es执行数据外包加密功能，所述方法，包括：
2.根据权利要求1所述的基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，所述kgc生成并公布系统参数，生成系统公钥spk和系统私钥ssk，包括：
3.根据权利要求2所述的基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，所述输入spk并为do和du生成相应的公钥pk和私钥sk，包括：
4.根据权利要求2所述的基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，所述输入spk、ssk及用户属性集合l，kgc为每个用户生成相应的属性密钥ak，包括：
5.根据权利要求4所述的基于区块链的可验证外包加密方法，其特征在于，所述将ak分为云密钥ck与用户密钥uk，包括：输入du的属性密钥ψ∈zp，并随机选择，经计算得到uk＝{k1＝gαgat,ψ}，最后分别输出ck和uk给云服务器和du。
6.根据权利要求3...
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