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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113626859A(43)申请公布日2021.11.09(21)申请号202110845708.7(22)申请日2021.07.26(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号西安电子科技大学(72)发明人苏锐丹田向奎丁浩樊凯李晖(74)专利代理机构西安长和专利代理有限公司61227代理人何畏(51)Int.Cl.G06F21/62(2013.01)G06F21/78(2013.01)G06F21/60(2013.01)权利要求书3页说明书9页附图4页(54)发明名称支持密钥托管个人文件加密保护方法、系统、设备、介质(57)摘要本发明属于云盘加密技术领域,公开了一种支持密钥托管个人文件加密保护方法、系统、设备、介质,所述支持密钥托管个人文件加密保护方法,包括虚拟文件、密钥管理、文件加密、目录加密、文件解密以及文件恢复。本发明通过将国密算法对个人文件进行加密之后,将受保护的文件上传到用户所要使用的云服务,理论上可以配合任何同步型网盘进行使用。本发明解决了用户将文件保存到云存储时的隐私问题。用户在本地计算机对数据进行加密,然后上传到云端服务以密文的形式保存在云存储网盘中,只有掌握文件保管库密码的人才能打开保管库,读取或者更改库中的文件内容。本发明保证了用户的隐私安全,降低了云提供商或第三方未经许可访问存储在云中的数据的风险。CN113626859ACN113626859A权利要求书1/3页1.一种支持密钥托管个人文件加密保护方法,其特征在于,所述支持密钥托管个人文件加密保护方法包括以下步骤:步骤一,虚拟文件:通过虚拟文件系统提供虚拟驱动器,创建保管库,用户使用任何磁盘驱动器即可在所述保管库中添加、编辑和删除文件;步骤二,密钥管理:CA为用户签发独有的密钥交换证书并保存至USBkey,经过该证书的公钥生成主密钥KEK,并由主密钥生成加密密钥和MAC密钥;步骤三,文件加密:将文件内容的明文分为多个块,使用带有文件内容密钥的SM4‑CTR进行加密;使用规范化格式C中的UTF‑8对文件的明文名称进行编码,以获取唯一的二进制表示形式,使用SM4‑SIV加密名称;步骤四,目录加密:每个目录都有唯一的ID,使用SM4‑SIV加密目录ID;步骤五,文件解密:用户使用USBkey进行身份验证,解密时系统根据主密钥KEK加密生成的加密密钥和MAC密钥使用相应的解密算法对文件进行解密;步骤六,文件恢复:将密钥交换证书托管至国密CA,当用户USBKey丢失或损坏时,从CA处恢复密钥交换证书,并找回保存至云服务的全部文件。2.如权利要求1所述支持密钥托管个人文件加密保护方法,其特征在于,步骤一中,所述虚拟文件,包括:用户在创建的保管库中使用任何磁盘驱动器添加、编辑和删除个人文件;文件被透明地加密和解密,不存在未加密的副本;每次打开保管库访问虚拟驱动器内的文件时,均即时加密和解密所述文件。3.如权利要求1所述支持密钥托管个人文件加密保护方法,其特征在于,步骤一中,用户在创建保险库时,随机生成一个加密密钥和一个身份验证的MAC主密钥,同时由可信任的国密CA为用户签发独有的密钥交换证书和数字签名证书,将证书导出并存储至USBkey,并将密钥交换证书托管至CA,使用密钥交换证书中的公钥生成主密钥KEK,并按照SM4‑WRAP使用KEK对加密密钥和MAC主密钥进行Wrap加密;加密后的密钥记录在Json文件中,该文件即可相当于保险库的密码表;用户需要打开保险库时,提供口令并依照Json文件中的参数实现对加密文件的解密;在具体的加密过程中,对文件的名称、头文件和文件本身分别进行加密。4.如权利要求1所述支持密钥托管个人文件加密保护方法,其特征在于,步骤二中,所述密钥管理,还包括:随机生成一个加密密钥和一个身份验证的MAC密钥,由可信任的国密CA为用户签发独有的密钥交换证书,将证书导出并存储至USBkey,并将密钥交换证书托管至CA,使用密钥交换证书中的公钥加密生成用户独有的主密钥KEK,并按照SM4‑WRAP算法使用KEK对加密密钥和MAC主密钥进行Wrap加密。5.如权利要求1所述支持密钥托管个人文件加密保护方法,其特征在于,步骤三中,所述文件加密,包括文件内容加密和文件名加密;其中,所述文件内容加密,文件头存储文件内容加密所需的某些元数据可用于文件内容加密,由72个字节组成;在报头有效载荷加密期间使用的16字节随机数;24字节SM4‑CTR加密有效载荷,包括8字节填充1以供将来使用和16字节的文件内容密钥;32字节的前40字节头部MAC;将明文分解成多个块,每个块最多32KiB+48字节,包括16字节随机数,使用SM4‑CTR和文件内容密钥最多32KiB加密有