[发明专利]一种基于区块链的遥感影像安全检索方法

说明书

本发明属于信息安全保护领域，具体涉及到一种基于区块链的遥感影像安全检索方法，可用于安全高效的影像检索交易。该交易利用区块链处理金融交易的优点，既可以防止攻击者通过恶意攻击获得检索信息，同时影像所有者与用户之间的每一次检索交易都是准确且可追溯的，使交易双方都能从高信任和公平的交易环境中受益。

技术领域

本发明属于信息安全保护领域，具体涉及到一种基于区块链的遥感影像安全检索方法，可用于安全高效的影像检索交易。

背景技术

由于遥感影像包含有关环境和地理位置等机密信息，故在基于内容的遥感影像的安全检索中，影像所有者将加密影像外包给云服务提供商(Cloud Service Provider，简称CSP)来负责存储和检索工作。然而，CSP作为半可信第三方，可能会为了节省计算资源或欺诈检索费用而返回不完整的检索结果，这对影像检索结果的完整性是一个重大挑战。

区块链是一个去中心化、不可篡改、可追溯的分布式数据库。区块链的每个全节点都保存一个副本以共同维护数据的完整性，同时链式哈希的结构确保数据不能被任意删除或更改。因此，区块链技术实现了链上数据的真实性、安全性和完整性，防止了上述CSP的恶意行为。目前已经开展了一些基于区块链的安全检索研究，但它们主要集中在文本数据上，这与影像检索有本质区别。如何解决基于区块链的遥感影像检索成为当前的研究热点。

发明内容

本发明旨在提出基于区块链的遥感影像检索方法，实现了安全高效的影像检索交易。该交易利用区块链处理金融交易的优点，既可以防止攻击者通过恶意攻击获得检索信息，同时影像所有者与用户之间的每一次检索交易都是准确且可追溯的，使交易双方都能从高信任和公平的交易环境中受益。

首先，遥感影像所有者将遥感影像及其特征加密并外包给CSP。之后，影像所有者针对遥感影像的内容设置属性和访问策略，然后使用基于属性基加密(Attribute-BasedEncryption)对特征密钥进行加密，以实现细粒度的访问控制。即只有当查询影像的属性符合访问策略时，用户才能获得特征密钥。最后，影像所有者将明文影像的哈希值、影像属性的哈希值、存储索引和检索费用这类轻量级信息上传到以太坊区块链以减轻区块链的存储负担。此外，影像所有者可以在区块链上修改遥感影像的检索费用，以满足灵活的定价策略。当用户提交检索请求时，他们需要像影像所有者一样提取查询影像的特征。如果用户的检索请求有效，则智能合约检索与查询影像具有相同属性哈希的加密影像存储索引，并将其发送给CSP执行相似度度量操作。同时，用户利用特征密钥对查询影像特征进行加密并发送给CSP，然后CSP根据区块链发送的索引找出对应的加密的影像特征，并计算具有相同属性的影像特征之间的距离。最终，CSP将计算结果加密返回给区块链和用户，用户可以解密得到最终的检索影像。这种检索方法结合区块链和云计算技术，利用区块链检索出与查询影像具有相同属性哈希的存储索引，可以防止CSP的不可信行为。同时，CSP弥补了区块链在存储海量遥感影像和执行复杂检索计算方面的局限性，具有高效的遥感影像检索。

本发明提供的一种基于区块链的安全遥感影像检索方法，涉及五个参与方：监管机构、影像所有者、CSP、检索用户和区块链。具体包括如下六个阶段：

阶段1：初始化阶段。

步骤1.1，监管机构使用智能合约函数Initialization()注册影像所有者和CSP的区块链账户地址；

步骤1.2，监管机构生成公钥PK和主密钥MSK；

阶段2：加密和部署阶段。假设影像所有者拥有遥感影像集每个影像特征由表示。其中，N是影像数量，M是每个影像特征的维度。

步骤2.1，影像所有者根据遥感影像的内容设定不同属性，从而获得遥感影像属性集

步骤2.2，影像所有者随机选取并基于r_x和r_y生成两个伪随机序列和