基于区块链的数据属性隐藏与细粒度共享机制

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数据作为当代互联的智慧城市生活中的一项关键资产,越来越多机构通过共享数据来推进科技发展。但由于数据本身敏感性,在共享的同时必须考虑到数据隐私保护的问题。在利用属性权限共享数据的过程中隐私问题可以被大致分为数据隐私、属性隐私和权限策略隐私三类。现有的方案主要基于区块链、密码学等技术实现数据共享,但都侧重于数据共享过程的访问控制与记录审计,仅保护了用户的数据隐私,忽略了属性和权限策略隐私。因此如何在数据共享过程中有效保护数据的三种隐私是一个亟待解决的问题。针对上述问题,提出了一种基于区块链的数据属性隐藏与细粒度共享机制(a blockchain-based Data Attribute Hiding and Fine-grained Sharing mechanism,DAHFS),将零知识证明、区块链和分布式属性加密结合实现数据安全细粒度加密共享与隐私保护。首先,针对隐私保护目标,提出了四个威胁模型,并分析出共享机制需要满足不可绕过权限验证、不可区分隐私属性和不可随意篡改隐私属性三点属性要求。其次,提出了一种新型的数据访问控制策略——属性隐藏的零知识证明,结合零知识证明和分布式属性加密来隐藏授权过程中的用户身份和属性。最后,提出了基于区块链的属性权限验证与审计机制,利用区块链的分布式、数据不可修改以及可溯源特性防止伪造零知识证明验证结果。此外,基于以太坊实现了属性隐藏的数据细粒度共享机制,并通过安全性证明表明了整个机制能同时保护数据、属性和特权策略的隐私。使用HCUP数据集测试系统功能,结果表明DAHFS能安全共享敏感的医疗数据。性能测试表明DAHFS共享机制产生的额外权限验证开销仅4.9 ms。
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