[发明专利]工业物联网环境下安全的无证书可搜索公钥加密方案

权利要求书

1.一种在工业物联网环境下安全的无证书可搜索公钥加密方案，其特征在于，包括以下步骤：

首先，数据拥有者使用服务器的公钥和数据使用者的公钥对关键字进行加密并上传至云端；

然后，数据使用者使用服务器的公钥对关键字进行运算，生成用于检索的陷门并通过公开信道发送到云服务器，云服务器收到陷门之后，会对密文进行检索并将结果返回给用户。

2.根据权利要求1所述的一种在工业物联网环境下安全的无证书可搜索公钥加密方案，其特征在于，该方案具体包括以下步骤：

A、注册阶段：数据使用者与云服务器在密钥生成中心）的协助下生成各自的公钥与私钥；

A1: 设置：该函数由密钥生成中心执行，用来生成一些系统参数；

1）输入：一个安全参数k，选择一个双线性映射e: G₁×G₁→G₂；

2）随机选择s∈Z_q^*和P∈G₁，并计算出P_pub=sP；

3）设置主密钥msk=s，并输出公开参数param：

param ={k, G₁, G₂, e, q, P,P_pub, H₁, H₂ }，其中H₁, H₂是2个不同的哈希函数；H₁: {0,1}^*→G₁, H₂: {0,1}^*→G₁；

A2: 生成部分私钥：该函数由密钥生成中心执行，用来生成服务器或用户的部分私钥；

1）计算：Q_S=H₁(ID_S), Q_R=H₁(ID_R)；

2）计算D_S=s∙Q_S, D_R=s∙Q_R；

3）分别发送D_S, D_R给服务器和用户；

A3: 生成秘密值：该函数由服务器或用户执行，用来生成服务器或用户的另一部分私钥；

1）服务器随机选择一个数x_S；

2）用户随机选择一个数x_R；

A4: 设定私钥：该函数由服务器或用户执行，用来生成服务器或用户的私钥；

1）服务器设置自己的私钥为：SK_S={SK_S,1,SK_S,2 }={x_S, D_S }；

2）用户设置自己的私钥为：SK_R={SK_R,1,SK_R,2 }={x_R, D_R }；

A5: 设定公钥：该函数由服务器或用户执行，用来生成服务器或用户的公钥；

1）服务器设置自己的公钥为：PK_S=x_S∙P；

2）用户设置自己的公钥为：PK_R=x_R∙P；

B、数据加密阶段：

加密关键字（SCF-MCLPEKS⁺）：该函数由数据拥有者执行，用来加密关键字；如果数据拥有者想发送他的数据给数据使用者，则他可以用下面的方法对关键字集合W进行加密：

1）对每个关键字w_i∈W，选择一个随机数r_i，

2）计算Q_R=H₁(ID_R)；

3）计算U_i,V_i, K_i如下：

U_i=e(r_iH₂(w_i), PK_R)∙e(r_iQ_R, P_pub),

V_i=r_iPK_S,

K_i=r_iP；

4）设置密文为：C={C_i}，其中C_i={U_i, V_i, K_i }；

C、检索阶段：

C1：生成陷门：该函数由数据使用者执行，用来生成检索用的陷门；如果数据的使用者想要检索带有关键字w的某个密文，则他可以按照下面的方法生成检索用的陷门：

1）计算选择一个随机数r；

2）设置陷门T_w为：T_w={T₁,T₂}，其中，T₁,T₂如下：

T₁= D_R+ x_R∙H₂(w)+rP,

T₂=rPK_S；

(8) 测试: 该函数由服务器执行，用来测试密文C和陷门T_w是否匹配；

1) 对每一个密文C_i∈C，计算U=(U_i)^xS；

2) 验证：e(T₁,V_i)=U∙e(K_i, T₂)；如果成立，返回1，否则，返回0；

如果w=w_i，则我们可以得到：

e(T₁,V_i)

= e(D_R+ x_R∙H₂(w)+rP,r_iPK_S)

= e(x_R∙H₂(w),r_iPK_S)∙ e(D_R,r_iPK_S)∙ e(rP,r_iPK_S)

= e(r_i∙H₂(w),x_RPK_S)∙ e(sQ_R,r_iPK_S)∙ e(r_iP,rPK_S).

= [e(r_i∙H₂(w),x_RP)∙ e(r_iQ_R,sP)]^xS∙ e(K_i, T₂)

= (U_i)^xS∙e(K_i, T₂)。