專利名稱：基于多方安全協(xié)議的密封式電子拍賣方案與驗(yàn)證方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多方安全計(jì)算、通信安全、電子商務(wù)領(lǐng)域，具體講，涉及基于多方安全協(xié)議的密封式電子拍賣方案與驗(yàn)證方法。
背景技術(shù)：
電子拍賣是電子商務(wù)的一個(gè)重要應(yīng)用，是一個(gè)由拍賣群體決定價(jià)格及分配過(guò)程的特殊現(xiàn)貨交易方式。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和保密系統(tǒng)的完善，拍賣交易逐漸從傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)向基于網(wǎng)絡(luò)的電子模式。電子拍賣系統(tǒng)主要有兩方面的優(yōu)勢(shì):一是精心設(shè)計(jì)電子拍賣協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)分配，達(dá)到資源的合理利用，這個(gè)特點(diǎn)來(lái)源拍賣的經(jīng)濟(jì)學(xué)特點(diǎn)，也正是它受到大量學(xué)者關(guān)注的主要原因；二是電子拍賣系統(tǒng)可以無(wú)需到拍賣現(xiàn)場(chǎng)就可以參與競(jìng)標(biāo)，從而節(jié)約大量的人力物力，最小化交易成本，這個(gè)特點(diǎn)來(lái)源于其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供的強(qiáng)大功能。電子拍賣涉及到多種網(wǎng)絡(luò)和信息安全技術(shù)，這些技術(shù)不僅可以用于電子拍賣，也可以用于其它電子商務(wù)和電子政務(wù)，因此電子拍賣的安全研究對(duì)網(wǎng)絡(luò)與信息安全的研究也有重要意義。電子拍賣協(xié)議一般由拍賣參與者(投標(biāo)者、賣方和拍賣行)、仲裁機(jī)構(gòu)和拍賣協(xié)議組成。拍賣協(xié)議是指在拍賣過(guò)程中大家都必須遵守的協(xié)議規(guī)則，例如拍賣方式的采用、獲勝者和獲勝價(jià)格的產(chǎn)生規(guī)則，同時(shí)，電子拍賣協(xié)議也是多方安全協(xié)議的一種實(shí)際化需要的特例。仲裁機(jī)構(gòu)是負(fù)責(zé)解決投標(biāo)者之間、投標(biāo)者和賣方之間以及他們和拍賣行之間由于各種原因所產(chǎn)生的糾紛。在電子拍賣中仲裁機(jī)構(gòu)一般是非電子化，它是可依賴的第三方，只有在糾紛發(fā)生后，仲裁機(jī)構(gòu)才介入。一般來(lái)說(shuō)，拍賣主體由投標(biāo)者、拍賣服務(wù)器、注冊(cè)中心和賣方所構(gòu)成，如

圖1所示。傳統(tǒng)的單一物品拍賣方式主要有四種:(I)英式拍賣(價(jià)格遞增式拍賣),拍賣行先給出所有拍賣商品的最低價(jià)，每次投標(biāo)時(shí)的標(biāo)價(jià)都比上次的標(biāo)價(jià)要高，指導(dǎo)最后有人出了最高價(jià)為止；(2)荷蘭式拍賣(價(jià)格遞減式拍賣),拍賣行先給出一個(gè)標(biāo)價(jià),價(jià)格隨著時(shí)間變動(dòng)下浮，直到有競(jìng)拍者愿意 出價(jià)；(3)密封式拍賣，在拍賣開(kāi)始后標(biāo)出將有密封的方式發(fā)出，直到賣家宣布結(jié)束，打開(kāi)標(biāo)書(shū)，標(biāo)價(jià)最高者獲勝；(4) Vikrey拍賣，也叫密封式二價(jià)拍賣，與密封式拍賣不同的是成交價(jià)格為第二高出價(jià)者的價(jià)格。當(dāng)在Vikrey拍賣的基礎(chǔ)上，拍賣M個(gè)單位的同一物品時(shí)，如果M個(gè)出高價(jià)者中標(biāo)，每個(gè)中標(biāo)者購(gòu)買一個(gè)單位，統(tǒng)一按照未中標(biāo)者中出的最高價(jià)位(M+1)價(jià)位付款，則為M+1拍賣。經(jīng)濟(jì)學(xué)家Vikrey證明了第二價(jià)位原理支持商品分配最優(yōu)化，并且降低了出價(jià)人串通的可能，因此獲得1996年Nobel經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)。Wumam等人證明了(M+1)價(jià)拍賣同Vikrey拍賣一樣滿足激勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，即投標(biāo)者的最優(yōu)策略為其愿意出的真實(shí)價(jià)。本發(fā)明由拍賣中心進(jìn)行開(kāi)標(biāo)，可以適用于多種物品拍賣方式。所謂協(xié)議就是兩個(gè)或者兩個(gè)以上的參與者為完成某項(xiàng)特定的任務(wù)而采取的一系列步驟。安全協(xié)議是以密碼學(xué)為基礎(chǔ)的消息交換協(xié)議，其目的是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中提供各種安全服務(wù)。多方安全協(xié)議是許多分布式系統(tǒng)的安全基礎(chǔ)，確保這些協(xié)議的安全運(yùn)行是極為重要的。多方安全協(xié)議中采用了多種不同的密碼體制，其層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。從中可以看出，這些協(xié)議建構(gòu)在多種安全手段之上，往往涉及到秘密共享、加密、簽名、承諾、零知識(shí)證明等許多基礎(chǔ)的協(xié)議。一個(gè)安全的電子拍賣協(xié)議必須具有公平競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)制，為了防止投標(biāo)者與拍賣行或賣方合謀等操縱，使投標(biāo)者的隱私在拍賣過(guò)程中和拍賣后能夠得到保密，必須進(jìn)行匿名投標(biāo)。一個(gè)密封式電子拍賣協(xié)議應(yīng)滿足下列要求:(I)公平性，指所有投標(biāo)者地位一樣，沒(méi)有一方比其他方有更有利的條件；(2)不可否認(rèn)性，投標(biāo)者投標(biāo)后不能否認(rèn)其投標(biāo)；(3)不可偽造性，投標(biāo)者的投標(biāo)不能被偽造；(4)可證實(shí)性，可公開(kāi)證明中標(biāo)者標(biāo)價(jià)的合法性:(5)標(biāo)價(jià)保密性，投標(biāo)者的標(biāo)價(jià)必須保密；(6)投標(biāo)者匿名，投標(biāo)參與者的身份(包括中標(biāo)者的身份和未中標(biāo)者的身份)必須保密?，F(xiàn)有的電子拍賣協(xié)議基本上都需要拍賣行的參與，這樣存在著拍賣行與投標(biāo)者謀合獲取利益的威脅，降低了的拍賣系統(tǒng)的安全性，而一些不依賴拍賣行的拍賣協(xié)議往往計(jì)算復(fù)雜，實(shí)用性不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供可公開(kāi)驗(yàn)證的密封式電子拍賣方案，方案滿足交易要求的性質(zhì)，滿足交易的安全性和公平性要求，降低交易的復(fù)雜性，保證通信安全，為此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，基于多方安全協(xié)議的密封式電子拍賣方案與驗(yàn)證方法，包括下列步驟:I)拍賣行建立密鑰系統(tǒng)拍賣行根據(jù)橢圓曲線密碼體制選取橢圓曲線E (a，b)和E(a，b)上的一個(gè)擁有素?cái)?shù)階η的點(diǎn)P (xp, yp)作為加密系統(tǒng)的基本信息，其中，Xp和yp分別代表點(diǎn)P的橫豎坐標(biāo)；并在區(qū)間[l，n-l]之間選擇一個(gè)隨機(jī)整數(shù)屯作為競(jìng)拍者Bi的私鑰，i e [1，η],表示競(jìng)拍者參與拍賣的序列號(hào)，Bi的公鑰為Pk1-Bi = CliP,公布競(jìng)拍者公鑰；2)標(biāo)價(jià)加密及解 密 a)競(jìng)拍者Bi用公鑰Pk1-Bi對(duì)標(biāo)價(jià)進(jìn)行加密競(jìng)拍者Bi首先將自己的原始標(biāo)價(jià)Mi表示成一個(gè)域元素Hii e GF(p)，然后在[I, η-1]之間選擇一個(gè)隨機(jī)整數(shù) Ici,計(jì)算點(diǎn)(X1, Y1) = 和點(diǎn)(x2, y2) = IiiQ, Q = Pk1-Bi,如果X2 = O則重新選擇隨機(jī)整數(shù)k,計(jì)算c = IHiX2,最后將數(shù)據(jù)(X1, Y1, c)發(fā)送給拍賣中心，作為標(biāo)價(jià)加密后的數(shù)據(jù)；b)拍賣中心進(jìn)行解密過(guò)程當(dāng)拍賣中心收到競(jìng)拍者Bi的標(biāo)價(jià)密文(X1, y2, c)后，拍賣中心應(yīng)首先使用競(jìng)拍者Bi的私鑰(Ii計(jì)算點(diǎn)(x2, y2) = (Ii (X1, Y1),然后通過(guò)計(jì)算Hii = c.χ,恢復(fù)競(jìng)拍者Bi的原始標(biāo)價(jià)Hli ；3)競(jìng)拍者數(shù)字簽名及驗(yàn)證競(jìng)拍者使用的數(shù)字簽名方案是橢圓曲線簽名體制；4)競(jìng)拍者進(jìn)行標(biāo)價(jià)驗(yàn)證競(jìng)拍中心基于Parisa Kaghazgaran和Babak Sadeghyan提出的“百萬(wàn)富翁”協(xié)議方案向競(jìng)拍者進(jìn)行標(biāo)價(jià)的公開(kāi)驗(yàn)證，拍賣行執(zhí)行的具體標(biāo)價(jià)驗(yàn)證過(guò)程如下:a)拍賣中心用競(jìng)拍者Bi的公鑰為pk- B ^分別對(duì)標(biāo)價(jià)Hi1和m2進(jìn)行加密，%-βΓ表示為用公鑰Pk-Bi加密的加密函數(shù)，得到加密結(jié)果為
權(quán)利要求
1.一種基于多方安全協(xié)議的密封式電子拍賣方案與驗(yàn)證方法，其特征是，包括下列步驟: 1)拍賣行建立密鑰系統(tǒng) 拍賣行根據(jù)橢圓曲線密碼體制選取橢圓曲線E (a，b)和E(a，b)上的一個(gè)擁有素?cái)?shù)階η的點(diǎn)P)Xp, yp)作為加密系統(tǒng)的基本信息，其中，χρ和yp分別代表點(diǎn)P的橫豎坐標(biāo)；并在區(qū)間[l,n-l]之間選擇一個(gè)隨機(jī)整數(shù)屯作為競(jìng)拍者Bi的私鑰，i e [1，η]，表示競(jìng)拍者參與拍賣的序 列號(hào)，Bi的公鑰為Pk1-Bi = CliP,公布競(jìng)拍者公鑰； 2)標(biāo)價(jià)加密及解密 a)競(jìng)拍者Bi用公鑰Pk1-Bi對(duì)標(biāo)價(jià)進(jìn)行加密 競(jìng)拍者Bi首先將自己的原始標(biāo)價(jià)Mi表示成一個(gè)域元素Hii e GF (P),然后在[1，η-1]之間選擇一個(gè)隨機(jī)整數(shù)ki;計(jì)算點(diǎn)(Xi, Yi) = kiP和點(diǎn)(x2, y2) = IiiQ, Q = Pk1-Bi,如果X2 = O則重新選擇隨機(jī)整數(shù)k,計(jì)算c = IHiX2,最后將數(shù)據(jù)(X1, Y1, c)發(fā)送給拍賣中心,作為標(biāo)價(jià)加密后的數(shù)據(jù)； b)拍賣中心進(jìn)行解密過(guò)程 當(dāng)拍賣中心收到競(jìng)拍者Bi的標(biāo)價(jià)密文(X1, yi，c)后，拍賣中心應(yīng)首先使用競(jìng)拍者Bi的私鑰(Ii計(jì)算點(diǎn)(x2, y2) = (Ii (X1, Y1),然后通過(guò)計(jì)算Hii = c.X2-1恢復(fù)競(jìng)拍者Bi的原始標(biāo)價(jià)Ini ； 3)競(jìng)拍者數(shù)字簽名及驗(yàn)證 競(jìng)拍者使用的數(shù)字簽名方案是橢圓曲線簽名體制； 4)競(jìng)拍者進(jìn)行標(biāo)價(jià)驗(yàn)證 競(jìng)拍中心基于Parisa Kaghazgaran和Babak Sadeghyan提出的“百萬(wàn)富翁”協(xié)議方案向競(jìng)拍者進(jìn)行標(biāo)價(jià)的公開(kāi)驗(yàn)證，拍賣行執(zhí)行的具體標(biāo)價(jià)驗(yàn)證過(guò)程如下: a)拍賣中心用競(jìng)拍者Bi的公鑰為Pk-Bi分別對(duì)標(biāo)價(jià)Hi1和m2進(jìn)行加密，Epk-Sf表示為用公鑰Pk-Bi加密的加密函數(shù)，得到加密結(jié)果為(^pk,Cm1) EpI,—β.0n2)); b)拍賣中心選取一個(gè)隨機(jī)整數(shù)R并且用競(jìng)拍者Bi的公鑰為對(duì)該整數(shù)進(jìn)行加密，得到的加密結(jié)果為Epk-Ζ ,.GO; c)拍賣中心計(jì)算下列值，計(jì)算的目的是為了防止競(jìng)拍者Bi得知標(biāo)價(jià)Hl1和Hl2的真實(shí)值。五pk—Bi (饑I + R) — ^pk-Bi C^l) Θ Epk-Bi(R)Epk-^Crriz + R) = ^k-ZiiCrn2)一 ￡pk_Ui(m2+X) d)拍賣中心向競(jìng)拍者Bi發(fā)送Epk-BiOll++ R); e)D表示用私鑰Cli進(jìn)行解密的解密函數(shù)，競(jìng)拍者Bi用私鑰Cli對(duì)拍賣中心發(fā)送的數(shù)據(jù)解密得到Ddi [Epk^iinl + R)) = 7Π, + R, Ddi (￡pk,02 + R)) = % + R 由于R是相同的隨機(jī)數(shù)，便可以簡(jiǎn)單得到X和I的大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多方安全協(xié)議的密封式電子拍賣方案與驗(yàn)證方法，其特征是，電子拍賣方案的詳細(xì)過(guò)程是:a)準(zhǔn)備階段 拍賣行公布系統(tǒng)參數(shù)，選用的橢圓曲線為E，基點(diǎn)為p，賣家向拍賣行進(jìn)行注冊(cè)，驗(yàn)證為合法用戶后，獲得認(rèn)證身份，然后拍賣商在BBS2上公布參與拍賣的拍賣物品信息并發(fā)布起標(biāo)價(jià)為m,參與的競(jìng)拍者向拍賣行注冊(cè),拍賣行為合法競(jìng)拍者發(fā)放一個(gè)臨時(shí)競(jìng)標(biāo)身份Bi ； 拍賣行向競(jìng)拍者Bi發(fā)送Bi參與競(jìng)拍的公鑰Pk-Bi和私鑰屯，其中未公開(kāi)的私鑰Cli為[I, η-1]之間的隨機(jī)整數(shù)，公鑰Pki=Cli Xp，并在BBSl公布競(jìng)拍者Bi的公鑰pki;用于競(jìng)拍者相互驗(yàn)證簽名和標(biāo)價(jià)加密； b)投標(biāo)階段 投標(biāo)階段主要使用ECDSA簽名體制和橢圓曲線加密體制，在標(biāo)價(jià)驗(yàn)證階段基于百萬(wàn)富翁協(xié)議，向競(jìng)拍者驗(yàn)證加密標(biāo)價(jià)的大??； 如果競(jìng)拍者Bi對(duì)物品M有拍賣興趣，則發(fā)送自己的加密標(biāo)價(jià)消息簽名(ri，Si)至拍賣中心并公布，身份驗(yàn)證通過(guò)后，由拍賣中心進(jìn)行加密標(biāo)價(jià)的公布，由于公告欄BBSl中公布有競(jìng)拍者Bi的公鑰，則所有的參與方可以對(duì)Bi進(jìn)行身份驗(yàn)證； c)開(kāi)標(biāo)階段 當(dāng)達(dá)到拍賣結(jié)束時(shí)刻時(shí)，拍賣中心對(duì)公告欄BBSI中加密后的標(biāo)價(jià)進(jìn)行解密，得到所有競(jìng)拍者的原始標(biāo)價(jià)，選取競(jìng)拍價(jià)較高的前M個(gè)競(jìng)拍者為中標(biāo)者，選取第M+1個(gè)競(jìng)拍者發(fā)送的標(biāo)價(jià)為中標(biāo)標(biāo)價(jià)，在公告欄BBS2中公布中標(biāo)者信息及標(biāo)價(jià)，中標(biāo)者Bx將自己的私鑰dx發(fā)送給拍賣中心X e [1，η],表示中標(biāo)者參與拍賣的序列號(hào),驗(yàn)證中標(biāo)者身份； d)公開(kāi)驗(yàn)證標(biāo)價(jià) 如果競(jìng)標(biāo)者Bj對(duì)自己未中標(biāo)表示懷疑j e [1，η],表示競(jìng)拍者參與拍賣的序列號(hào),可以向拍賣中心提出標(biāo)價(jià)驗(yàn)證申請(qǐng)，利用“百萬(wàn)富翁”協(xié)議驗(yàn)證中標(biāo)的公平性。Bj隨機(jī)選擇兩個(gè)加密競(jìng)標(biāo)價(jià)，Bj除外，拍賣中心用B」的公鑰pk-B]對(duì)原始競(jìng)標(biāo)價(jià)進(jìn)行加密，然后拍賣中心按照協(xié)議進(jìn)行隨機(jī)數(shù)的選取和隨機(jī)數(shù)的加密，最后將得到的信息發(fā)送給Bj, Bj便可以比較出標(biāo)價(jià)的大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多方安全協(xié)議的密封式電子拍賣方案與驗(yàn)證方法，其特征是，競(jìng)拍者使用的數(shù)字簽名方案是橢圓曲線簽名體制，具體為: a)競(jìng)拍者生成消息摘要 假設(shè)競(jìng)拍者的競(jìng)拍ID為Bi, i e [1，η]，表示競(jìng)拍者參與拍賣的序列號(hào)，標(biāo)價(jià)密文為EiO^y1W),由拍賣第二階段標(biāo)價(jià)加密得，用SHA-1散列函數(shù)計(jì)算其散列值e = H(Ei (x1； Y1, c) I IBi), H為哈希散列函數(shù)，則e為競(jìng)拍者的消息摘要； b)競(jìng)拍者進(jìn)行數(shù)字簽名 競(jìng)拍者用私鑰Cli計(jì)算橢圓曲線的點(diǎn)(Xi，yi) = diP，橢圓曲線為E，基點(diǎn)為p，然后轉(zhuǎn)換Xi為十進(jìn)制整數(shù)石，設(shè):r = Jimodn,如果r = 0，則提示重新分配私鑰^接著競(jìng)拍者計(jì)算s=k^He+diiOmodn,如果s = O,則轉(zhuǎn)到計(jì)算(Xi, yj = φρ ;最后競(jìng)拍者B 1獲得的簽名為整數(shù)(r, s)； c)競(jìng)拍者數(shù)字簽名的驗(yàn)證 假設(shè)競(jìng)拍者Bi公布的數(shù)字簽名為(r’，s ‘)，拍賣中心收到的加密后的標(biāo)價(jià)數(shù)據(jù)為Bi ‘。拍賣中心首先根據(jù)競(jìng)拍者ID計(jì)算SHA-1散列值e’ = HCEi ^ | I Bi)，如果公布的數(shù)字簽名參數(shù)r’，s ‘不在區(qū)間[I, η-1]內(nèi)，則拒絕簽名;否則計(jì)算c =(s')^modnjU1 = e丨cmodn和U2 = r ; cmodn, (Xi, Yi) = u iP+u；^,如果(Xi, yj是無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn),則拒絕簽名，最后轉(zhuǎn)換Xi為十進(jìn)制整數(shù)F , V = xlmodn，如果r’ = v則競(jìng)拍者Bi的簽名是真實(shí)的，如果r’古v則競(jìng)拍者Bi^冶息可能被篡改或者使用了不正確的簽名，或者簽名來(lái)自攻擊者的偽造，簽名被認(rèn)為是無(wú) 效的。
全文摘要
本發(fā)明涉及多方安全計(jì)算、通信安全、電子商務(wù)領(lǐng)域，為提供可公開(kāi)驗(yàn)證的密封式電子拍賣方案，方案滿足交易要求的性質(zhì)，滿足交易的安全性和公平性要求，降低交易的復(fù)雜性，保證通信安全，為此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，基于多方安全協(xié)議的密封式電子拍賣方案與驗(yàn)證方法，包括下列步驟1)拍賣行建立密鑰系統(tǒng)；2)標(biāo)價(jià)加密及解密a)競(jìng)拍者Bi用公鑰pki-Bi對(duì)標(biāo)價(jià)進(jìn)行加密；b)拍賣中心進(jìn)行解密過(guò)程；3)競(jìng)拍者數(shù)字簽名及驗(yàn)證競(jìng)拍者使用的數(shù)字簽名方案是橢圓曲線簽名體制；4)競(jìng)拍者進(jìn)行標(biāo)價(jià)驗(yàn)證本發(fā)明主要應(yīng)用于拍賣通信領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G06Q30/08GK103248478SQ20131016763
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者李曉紅, 李笑如, 許光全, 孫達(dá)志, 張程偉 申請(qǐng)人:天津大學(xué)