一种基于区块链的隐私数据共享系统的制作方法

本发明涉及数据共享，尤其涉及一种基于区块链的隐私数据共享系统。

背景技术：

1、随着数据共享需求的持续增长，政务协同、医疗服务、金融风控、工业互联等场景中产生了大量具有流通价值的数据资源。该类数据通常同时具有敏感性和关联性，在跨主体共享过程中既需要保证共享效率，又需要避免原始数据被越权访问、非法复制或脱离授权范围扩散，因此隐私数据共享机制逐渐成为数据安全利用领域的重要研究方向。

2、现有技术中，一类方案通常采用中心化服务器完成身份认证、访问控制和数据下发。该类方案虽然能够实现基础权限管理，但共享规则、授权过程和访问记录主要集中在单一管理节点中，一旦中心节点被篡改、绕过或失效，数据调用路径、授权边界以及共享结果的真实性难以持续验证，难以满足多主体协同环境下对可追溯性和抗篡改性的要求。

3、另一类方案通常采用传统加密机制对敏感数据进行保护，并在共享时通过密钥分发或会话解密方式向目标主体开放数据内容。该类方案虽然能够降低明文暴露风险，但在多轮共享、细粒度共享以及动态授权场景下，往往存在共享边界静态固定、授权状态变化后共享能力难以及时失效的问题，难以实现对共享范围和共享结果的持续约束。

4、还有一类方案尝试将区块链引入隐私数据共享过程，通过链上存证记录共享行为或通过智能合约执行授权判定。该类方案虽然提升了共享记录的透明度和不可篡改性，但多数情况下区块链仅参与记录和审计，未能直接作用于密文转换、释密许可和输出范围控制，导致链上状态与链下密文共享过程结合不紧，难以兼顾共享可信性、隐私保护性和共享边界可控性。

5、因此，如何提供一种基于区块链的隐私数据共享系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出一种基于区块链的隐私数据共享系统，本发明充分利用了共享状态矩阵构建、拉普拉斯谱重整、门限代理重加密、默克尔认证路径校核以及区间树约束定位等技术，详细描述了隐私数据在链上状态承诺约束下的密文共享、释密输出和状态更新过程，具备共享过程可追溯、共享边界可控和隐私数据保护性强的优点。

2、根据本发明实施例的一种基于区块链的隐私数据共享系统，包括：

3、密文构建模块，用于获取待共享隐私数据并进行预处理，形成源密文块集；

4、状态承诺模块，用于对源密文块集执行哈希映射和状态编码，构建共享状态矩阵和默克尔哈希树，并将矩阵根值提交至区块链节点完成共识登记，形成链上状态承诺；

5、算子构造模块，用于基于链上状态承诺，对共享状态矩阵进行拉普拉斯谱重整，结合认证路径对有效密文块进行状态锁定，并采用门限代理重加密机制对重加密密钥分片进行插值重构，构造代理重加密算子；

6、重加密模块，用于使用代理重加密算子对源密文块集进行门限重加密驱动，对完成驱动的密文分量实施条件解耦和定向重构，并与链上状态承诺执行约束绑定，固化目标密文块集的受限可解关系；

7、释密输出模块，用于对目标密文块集执行默克尔认证路径回溯和状态根值校核，基于校核结果实施条件释密和范围截断，并对未通过校核的密文分量执行失效隔离，输出受约束共享结果；

8、状态更新模块，用于基于受约束共享结果，对共享状态矩阵进行状态迁移和根值更新，并提交至区块链节点完成共识登记。

9、可选的，所述密文构建模块包括：

10、接收待共享隐私数据，对待共享隐私数据执行结构归整和连续化重组，形成连续数据载荷；

11、对连续数据载荷执行基于rabin指纹的滚动扫描，依据指纹值与预设边界判定规则定位分块边界，并按照分块边界对连续数据载荷执行内容定义分块，形成原始数据块集；

12、对原始数据块集执行块标识构造，将各原始数据块的摘要值与位置序号组合为块标识，并依据块标识对原始数据块执行块级封装，形成待加密数据块集；

13、基于块标识对初始密钥执行密钥派生运算，得到与待加密数据块集对应的块级密钥，并采用块级密钥对待加密数据块集执行分块加密，形成源密文块集。

14、可选的，所述状态承诺模块包括：

15、对源密文块集中的各源密文块分别执行哈希计算，得到与各源密文块对应的块哈希值，并按照各源密文块的块序对块哈希值进行顺序编排，形成块哈希值序列；

16、依据预设状态编码规则对各源密文块分别执行状态量化，将量化结果按照固定比特位宽进行二进制编码，并按块序排列形成状态编码序列，其中预设状态编码规则用于依据各源密文块对应的块哈希值和块序，对各源密文块执行区间划分和位置映射，并将区间划分结果和位置映射结果组合为固定长度二进制编码值；

17、将块哈希值序列与状态编码序列按对应块序执行一一配对，对每一组配对结果进行首尾拼接和位置标定，形成状态映射码元序列，并按照预设矩阵维度对状态映射码元序列执行分组排列和交错排布，构建共享状态矩阵；

18、对共享状态矩阵中的每一行分别执行哈希压缩，得到行压缩值序列，对行压缩值序列中的相邻压缩值执行两两拼接和再次哈希压缩，形成列压缩值序列，并对列压缩值序列继续执行层级哈希折叠，得到共享状态矩阵的矩阵根值；

19、将矩阵根值广播至区块链节点，并由区块链节点采用pbft共识算法对矩阵根值依次执行预准备、准备、提交和区块确认，形成链上状态承诺。

20、可选的，所述共享状态矩阵的构建包括：

21、将块哈希值序列中的各块哈希值与状态编码序列中的对应状态编码按照相同块序执行一一对位，形成配对码组；

22、对各配对码组中的块哈希值和状态编码执行首尾拼接，并在拼接结果中嵌入对应块序的位置标识，形成状态映射码元序列；

23、按照预设矩阵维度对状态映射码元序列执行窗口划分，将每个窗口内的状态映射码元划分为连续码元组，并对连续码元组执行长度规整，形成待排布码元组；

24、采用z字形扫描算法对待排布码元组执行矩阵路径编排，将各待排布码元组沿共享状态矩阵的对角方向交替展开，形成矩阵排布路径；

25、按照矩阵排布路径将各待排布码元组依次嵌入共享状态矩阵的对应位置，并对嵌入后的相邻状态映射码元执行邻接换位和顺序重整，形成共享状态矩阵。

26、可选的，所述算子构造模块包括：

27、基于链上状态承诺对共享状态矩阵执行拉普拉斯矩阵构造，采用lanczos迭代算法对拉普拉斯矩阵实施主谱提取；

28、将主谱分量对应的特征向量按块序投影至共享状态矩阵，对投影结果执行阈值压缩和连通分量剥离，形成锁定状态子矩阵；

29、依据锁定状态子矩阵，对源密文块集对应的默克尔哈希路径进行自叶节点至根节点的逐层回溯，将各路径节点的哈希值与锁定状态子矩阵中的对应状态分量执行同位绑定，对绑定结果执行路径截取和分支筛除，形成与锁定状态子矩阵对应的有效密文块组；

30、对有效密文块组对应的重加密密钥分片执行门限聚合和插值复原，并对复原结果实施块序配准，形成密钥分量序列，具体包括：

31、依据有效密文块组中的各有效密文块对应的块序，从重加密密钥分片中提取与相同块序对应的候选分片，并按块序对候选分片实施归组整列，形成分片候选组；

32、对各分片候选组中的重加密密钥分片执行门限筛定，将分片数量达到门限数量的重加密密钥分片聚束为分片组合，并对各分片组合中的分片索引值和分片取值执行坐标绑定，形成插值分片组；

33、对各插值分片组中的分片索引值构造拉格朗日基函数，对各拉格朗日基函数对应的分片取值执行乘性展开和加性汇聚，复原与各分片组合对应的重加密密钥分量；

34、对复原得到的各重加密密钥分量执行块序回标和顺序配准，将块序相同的重加密密钥分量定位至对应序列位置，形成与有效密文块组一一对应的密钥分量序列；

35、将锁定状态子矩阵中的状态分量与密钥分量序列中的重加密密钥分量按对应块序执行块对角组装，对组装结果执行参数压缩和位置固化，形成算子单元序列，并将各算子单元序列沿块序拼接为代理重加密算子。

36、可选的，所述锁定状态子矩阵的形成包括：

37、依据共享状态矩阵中各矩阵单元的块序邻接关系和对应状态值，构建邻接矩阵，并对各矩阵单元的邻接权值执行度值汇聚，形成与邻接矩阵对应的拉普拉斯矩阵；

38、将拉普拉斯矩阵沿krylov子空间实施lanczos递推，对递推生成的基向量组施加三项递推约束，形成与拉普拉斯矩阵对应的三对角投影矩阵；

39、对三对角投影矩阵执行主特征值区间辨识，将处于预设主特征值区间内的谱分量沿块序方向投影至共享状态矩阵的对应块位，形成主谱投影层；

40、对主谱投影层执行谱间隙阈值筛分，并依据共享状态矩阵中的块序邻接关系保留连续投影分量、剥离离散投影分量，形成锁定状态子矩阵。

41、可选的，所述重加密模块包括：

42、将代理重加密算子按块序展开为驱动算子单元序列，对源密文块集中的各密文分量实施门限拉格朗日加权驱动，使各密文分量在对应驱动算子单元作用下完成分量级重加密激活，形成候选重加密分量簇；

43、对候选重加密分量簇执行条件解耦和伴随项消隐，沿代理重加密算子中的锁定状态约束剥离非目标耦合分量，并对保留分量实施块内重整，形成净化重加密分量簇；

44、对净化重加密分量簇按块序执行定向折叠和位置复配，将同一块序下的净化重加密分量压接为对应的重构密文单元，并将各重构密文单元沿块序编排为目标密文块集；

45、将目标密文块集与链上状态承诺执行根值锁附，对各重构密文单元实施状态约束固着和块序绑定，使目标密文块集的可解范围受限于对应的链上状态承诺，固化目标密文块集的受限可解关系。

46、可选的，所述候选重加密分量簇的形成包括：

47、将代理重加密算子沿块序展开为与源密文块集对应的驱动算子单元，对各驱动算子单元中的状态分量和重加密参数执行块内配列，形成与各源密文块对应的驱动基元；

48、对各驱动基元对应的重加密密钥分量执行门限聚束，采用拉格朗日基函数对达到门限数量的重加密密钥分量构造插值权值，并将插值权值压接至对应的驱动基元，形成门限驱动核；

49、调用门限驱动核对源密文块集中的各密文分量实施分量级重加密乘载，对乘载后的密文分量执行伴随项抑制和有效分量牵引，使保留的有效分量进入重加密激发状态，形成候选重加密分量；

50、对各候选重加密分量执行块序收束和同位固排，将同一块序下的候选重加密分量沿分量位置关系编排为对应的候选重加密分量簇。

51、可选的，所述释密输出模块包括：

52、基于目标密文块集中的各目标密文块沿对应的默克尔认证路径，进行自叶节点至根节点的逐层返演哈希折叠，将路径节点的哈希值按层级次序实施递推重组，形成与各目标密文块对应的路径根值组；

53、对路径根值组与链上状态承诺中的状态根值实施块序同位锁验，将锁验通过的目标密文块张成释密许可域，并将锁验未通过的目标密文块张成失效隔离域；

54、对释密许可域内的目标密文块执行释密参数逆向解算和门控释密，并对释密结果实施块序重组，形成候选明文块组，具体包括：

55、将释密许可域内的各目标密文块按块序展开为密文分量序列，并将各密文分量与对应的释密核按相同块序执行同位装载，形成释密驱动组；

56、对各释密驱动组执行门控释密展开，采用高斯消元法对释密核中的分量变换关系执行逆向解算，得到与各密文分量对应的逆释密参数组；

57、将逆释密参数组沿对应分量位置加载至各密文分量，对各密文分量执行受门控约束的逆向释密和分量域释放，形成与各目标密文块对应的候选明文分量组；

58、对各候选明文分量组按原分量位置关系执行位段回拼和块序收束，形成候选明文块组；

59、对候选明文块组采用区间树约束定位方法执行输出区间裁定，将落入预设输出区间的候选明文分量沿块序释放为受限明文块集，并对失效隔离域内的目标密文块实施隔离屏蔽，输出受约束共享结果。

60、可选的，所述状态更新模块包括：

61、将受约束共享结果按块序压接至共享状态矩阵，对受约束共享结果与共享状态矩阵中对应矩阵单元执行同位配准，形成状态回灌项；

62、对状态回灌项执行偏移残差展开，采用递推最小二乘法对受约束共享结果与对应矩阵单元之间的残差偏移实施递推收敛，形成状态迁移增量矩阵；

63、将状态迁移增量矩阵嵌入共享状态矩阵，对共享状态矩阵中的对应矩阵单元执行增量替换和块序约束收束，形成更新后的共享状态矩阵；

64、对更新后的共享状态矩阵执行行向哈希折叠和列向哈希折叠，形成更新后的矩阵根值，并将更新后的矩阵根值提交至区块链节点完成共识登记，形成更新后的链上状态承诺。

65、本发明的有益效果是：

66、首先，本发明通过构建共享状态矩阵并将矩阵根值提交至区块链节点完成共识登记，将链上状态承诺引入隐私数据共享过程，不再仅依赖中心化节点完成授权和记录，使共享过程中的状态变化和结果输出具备可追溯性与抗篡改性，增强了多主体协同场景下的数据共享可信度。

67、其次，本发明通过拉普拉斯谱重整、门限代理重加密和默克尔认证路径校核，将链上状态承诺与链下密文块流转过程联动，使有效密文块锁定、重加密算子构造、释密输出控制形成连续技术链，避免了现有技术中授权记录与实际密文共享行为脱节的问题。

68、最后，本发明通过条件释密、区间约束输出以及共享状态矩阵的状态迁移更新，使共享结果能够在预设范围内受控释放，并将本轮共享结果继续作用于后续状态承诺过程，兼顾了隐私保护性、共享可控性和系统运行稳定性。