[发明专利]基于隐私计算的物联网数据采集系统、方法、介质及设备

权利要求书

1.一种基于隐私计算的物联网数据采集系统，其特征在于，包括：

权威机构：制定技术参数标准供各设备商使用，包括设备的状态，在[10，20]为合理值，不在该范围内为不合理值；为设备分配身份ID；提供Proof证明验证接口；原始数据查询授权；

物联网设备制造商：向权威机构申请设备身份ID，并获得技术参数标准；将设备身份ID烧录到设备中；

物联网设备：集成BulletProof证明生成算法；使用软硬件接口，通过物联网传输协议，采集下联传感器和其它待测设备数据；将采集到的数据，利用BulletProof算法，生成Proof证明；将Proof证明及原始数据区块链存证，并获得存证ID；将Proof证明及区块链存证ID，发送给物联网平台；

物联网平台：将技术参数标准以动态配置形式，下发给不同物理网设备；接收物联网设备发送来的Proof证明及区块链存证ID；集成BulletProof算法；提供Proof证明获取以及原始数据区块链查询接口；

数据应用：从物联网平台获取Proof证明；分析Proof证明，以获得设备的状态信息；若对Proof证明产生怀疑，则向权威机构进行验证；向权威机构申请数据原文，若获得批准，则通过物联网平台向区块链查询数据原文；

BulletProof算法原理：使验证者相信承诺V中包含一个在一定范围内的数字v，而不揭露v的值，此算法证明了如下的关系：

{(g,h∈G,V,n；v,γ∈Z_p):V＝h^γg^v∩v∈[0,2ⁿ-1]}

为了使验证者相信以上关系，数据提供方构造：

a_L＝(a₁,...,a_n)∈{0,1}ⁿ

a_L，2ⁿ＝v

因此，如果知道了a_L，就意味着知道了v，同时a_L满足以下的关系：

a_L,2ⁿ＝v

a_L×a_R＝0ⁿ

a_R＝a_L-1ⁿ

对于一个全零的向量b，满足以下的公式：

b,yⁿ＝0，y为随机数∈Z_p；

若满足以上条件，则b为一个全零向量，a_L满足以下关系：

a_L,a_R×yⁿ＝0

为了证明a_L满足关系，采用如下的等式进行验证：

z²·a_L，2ⁿ+z·a_L-1ⁿ-a_R，yⁿ+a_L，a_R×yⁿ＝z²·v

将等式重写：

a_L-z·1ⁿ,yⁿ×(a_R+z·1ⁿ)+z²·2ⁿ＝z²·v+δ(y,z)

其中，δ(y,z)＝(z-z²)·1ⁿ,yⁿ-z³1ⁿ,2ⁿ，采用一个零知识证明协议，避免关于v的信息被泄露，引入两个盲因子s_L和s_R，并对上面等式中的a_L和a_R进行替换：

a_L:a_L+s_L·X

a_R:a_R+s_R·X

经过盲因子的混淆，上面的等式重写成：

l(X)＝(a_L-z·1ⁿ)+s_L·X

r(X)＝yⁿ×(a_R+z·1ⁿ+s_R·X)+z²·2ⁿ

t(X)＝l(X),r(X)＝t₀+t₁·X+t₂·X²

t₀＝z²·v+δ(y,z)

只要满足t(X)＝l(X),r(X)，就代表满足a_L的关系；

算法证明生成过程：

1、构造a_L和a_R，使a_L满足a_L,2ⁿ＝v，a_R＝a_L-1ⁿ；

2、构造一个a_L，a_R的承诺

3、随机选取盲因子s_L,s_R；

4、构造一个s_L，s_R的承诺

5、根据A和S选取y,z两个值；

6、随机选取τ₁，τ₂用于做t(x)中一次项和二次项系数的特征值；

7、构造关于t(X)一次项和二次项系数的承诺$T_i＝g^{t_i}h{\tau_i},i＝\left{1,2\right}$；

8、根据T₁，T₂随机选取x；

9、根据verifier给定的x，计算l(x)和r(x)；

10、计算t(x)＝l(x),r(x)；

11、计算τ_x＝τ₂·x²+τ₁·x+z²·γ，其中，γ为随机值；

12、计算μ＝α+ρ·x；

13、生成关于v的承诺V：V＝g^vh^γ；

上述算法过程中产生的参数A，S，T₁，T₂，τ_x，μ，t(x)，l(x)，r(x)，V，序列化产生一个字符串序列，该序列为最终proof值；

算法证明验证过程：

1、验证者收到proof字符串序列之后，反序列化之后得到A，S，T₁，T₂，τ_x，μ，t(x)，l(x)，r(x)，V参数；

2、验证t(x)：判断是否等于V^z2·^δ(y，z)·T₁^x·T₂^x2；

3、根据a_L、a_R、s_L、s_R生成的承诺A、S，生成L(x)和R(x)的承诺P：

P＝A·S^x·g^-z·(h‘)^z·yn+z²·2ⁿ

其中，h‘＝(h₁,h₂^y-1,h₃^y-2,...,h_n^y-n+1)；

4、利用生成的承诺P，判断l(x)和r(x)是否正确：判断P是否等于h^μ·g^l·(h‘)^r；

5、判断t(x)是否等于l(x),r(x)；

如果以上的判断全部正确，则验证者承认数据提供方的v的范围在[0,2ⁿ-1]内。