一种白盒可追责内积函数加密方法及系统与流程

专利2026-08-25  6


本发明涉及加密,具体而言,涉及一种白盒可追责内积函数加密方法及系统。


背景技术:

1、随着各类新兴技术的不断涌现和快速迭代,极大地推动了社会信息化发展。社会信息化达到了前所未有的高度。随着社会信息化程度的不断加深,数据作为重要的生产要素,其产生量也不断增多。据预测分析,未来数据量将以指数形式爆发式增长。在这个大数据时代,数据是重要的生产要素,只有数据流通才能创造价值。因此在享受各类新兴技术为用户带来便利和高效率的同时,也对用户数据隐私安全带来了新的挑战。密码学作为信息安全方向的核心技术之一,是较为重要的保证数据隐私安全的必要方法和手段。

2、传统的公钥加密体制的提出虽然很好地解决了必须对密钥进行安全传输这一不便的限制,但仍是一件“all-or-nothing”的事情。函数加密作为一种新的加密范式,它以一种更加灵活的方式扩展了传统的公钥加密要求。函数加密体制允许具有相关权限的解密者学习到加密数据的相关函数值,而得不到任何其他的信息:对于函数f,生成其对应的函数解密密钥skf;给定任何消息空间中的明文信息m的密文c,通过解密密钥skf都可以成功解密得到函数计算结果f(m),而不会获得任何其他关于m的附加信息。

3、而内积函数加密作为函数加密体系中的一个特例,其函数对应于向量内积的计算,具有更加广泛的应用场景。例如,计算学生的期末成绩则是对其各科目成绩进行加权平均值的计算,在建立内积函数加密体制后,学生各科成绩可以看成原始明文向量x,教务处为保障学生隐私,需要将学生成绩加密上传。教师计算学生期末成绩时,可将各科成绩权重看成函数向量y,通过使用其对应的函数解密密钥来获得最终解密结果<x,y>,即为该学生各科成绩的加权平均值。

4、2015年,m.abdalla等人首先提出内积函数加密的概念,并给出了实际构造方案。在这近十年间,内积函数加密体制逐渐发展成熟,基于内积加密的不同功能的密码原语层出不穷。例如,多输入内积函数加密、分布式内积函数加密等。

5、然而,虽然函数加密的提出实现了精细地控制密文所透漏给接收者的信息量,但仍存在一个安全性问题:传统的函数加密定义中每个函数关联到一个特定的函数解密密钥,因此所有希望计算相同函数的用户都可以使用同一个密钥来获得解密结果。而这则会导致一个严重的安全威胁:如果其中一个恶意用户(或密钥生成中心)泄露或出售函数解密密钥,在实际仲裁环节中无法获得有效证据来追溯其身份。


技术实现思路

1、本发明旨在提供一种白盒可追责内积函数加密方法及系统,以解决函数加密体制中对盗版密钥无法识别制造者的安全问题。

2、本发明提供的一种白盒可追责内积函数加密方法,包括如下步骤:

3、s1,系统初始化:密钥生成中心kgc根据设定的系统安全参数,进行系统初始化阶段,生成系统的主公私钥对(mpk,msk),主公钥mpk公开,任何用户均能够获取公开参数;主私钥msk则被秘密保存;

4、s2,用户密钥生成:由密钥生成中心kgc和身份为id的数据使用者du交互生成函数向量对应的函数解密密钥;首先,密钥生成中心kgc在收到数据使用者du向其提交的关于函数向量y=(y1,...,yl)的密钥请求后为其生成部分解密密钥t′id并返回给数据使用者du;在数据使用者du利用系统主公钥mpk验证部分解密密钥t′id的正确格式后,数据使用者du选择随机数计算得到最终函数解密密钥tid;

5、s3,加密阶段:由数据拥有者do执行,输入主公钥mpk、授权解密的身份id、消息向量x和随机值s,输出密文结果ct;

6、s4,解密阶段:数据使用者du将获得到的函数解密密钥tid、函数向量y以及系统主公钥mpk作为输入,执行解密算法,输出内积结果ip;

7、s5,追责阶段:由仲裁结构执行,利用系统主公钥mpk、身份id的函数解密密钥tid及对应的秘密随机值rid、一个关联相同id的盗版密钥pt′id及对应随机值r′id和函数向量y=(y1,...,yl)作为输入,首先检查嫌疑用户提供的密钥是否完整,若完整则执行追责算法,返回追责结果,否则,终止运行。

8、本发明提供的一种白盒可追责内积函数加密系统,包括密钥生成中心kgc、数据拥有者do、数据使用者du和仲裁机构;

9、所述密钥生成中心kgc用于对系统参数进行初始化,生成主公私钥对,并与数据使用者du进行交互,生成对应函数解密密钥;

10、所述数据拥有者do用于执行函数加密算法,输出消息密文;

11、所述数据使用者du用于与密钥生成中心kgc交互生成函数解密密钥,并对密文进行解密运算;

12、所述仲裁机构根据系统主公钥,身份id的解密私钥及对应的秘密随机值、一个关联相同id的盗版密钥及对应随机值和函数向量作为输入,来区分盗版密钥的真正制造者。

13、综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:

14、1、本发明由于在密钥生成阶段需要用户和kgc交互式运行生成函数解密密钥,使得kgc并非完全生成和掌握着用户的解密密钥,且kgc得到用户正确的解密私钥的概率可忽略,因此有效保障了用户的隐私性。

15、2、本发明引入密钥验证算法,使得用户可以保证所接收到的可追责密钥的格式正确性,不仅能够保证解密结果的正确性,同时还能够保证在以后密钥追责纠纷中,证明自己的清白。

16、3、本发明提出的可追责算法,主要基于解密密钥需要用户与kgc交互来生成,而削弱了kgc的可信任性,能够有效保障追责的安全性,即用户和kgc不会被彼此所陷害。



技术特征:

1.一种白盒可追责内积函数加密方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的白盒可追责内积函数加密方法,其特征在于,步骤1包括:

3.根据权利要求2所述的白盒可追责内积函数加密方法,其特征在于,步骤2包括:

4.根据权利要求3所述的白盒可追责内积函数加密方法,其特征在于,在执行步骤2前,如果id=α,则终止密钥生成。

5.根据权利要求3所述的白盒可追责内积函数加密方法,其特征在于,步骤3包括:

6.根据权利要求1所述的白盒可追责内积函数加密方法,其特征在于,步骤4包括:

7.根据权利要求6所述的白盒可追责内积函数加密方法,其特征在于,需要对内积结果进行离散对数求解获得所需内积函数计算结果。

8.根据权利要求6所述的白盒可追责内积函数加密方法,其特征在于,步骤5中,通过验证以下等式是否成立来检查嫌疑用户提供的密钥是否完整:

9.根据权利要求8所述的白盒可追责内积函数加密方法,其特征在于,步骤5中追责算法如下:

10.一种白盒可追责内积函数加密系统,用于执行如权利要求1-9任一项所述的白盒可追责内积函数加密方法,其特征在于,所述系统包括密钥生成中心kgc、数据拥有者do、数据使用者du和仲裁机构;


技术总结
本发明提供一种白盒可追责内积函数加密方法及系统,密钥生成中心KGC初始化系统参数,生成主公私钥对,并与数据使用者DU交互,生成函数解密密钥;数据拥有者DO执行函数加密算法,输出消息密文;数据使用者DU与KGC交互生成函数解密密钥,并对密文进行解密运算;仲裁机构根据系统主公钥,身份ID的解密私钥及对应的秘密随机值、一个关联相同ID的盗版密钥及对应随机值和函数向量作为输入,来区分盗版密钥的真正制造者。本发明中用户与KGC交互生成函数解密密钥,避免了KGC对用户解密私钥的完全掌握,削弱了密钥生成中心的可信性,用户和KGC不会被彼此所陷害,能够解决函数加密体制中对盗版密钥无法识别制造者的安全问题。

技术研发人员:赵伟,黄宝盛,詹宇,朱朝熹,李宗泽,曹云飞
受保护的技术使用者:中国电子科技集团公司第三十研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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