本文關(guān)鍵詞：云存儲數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證機(jī)制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著云存儲技術(shù)的發(fā)展,為了節(jié)約存儲成本,越來越多的用戶選擇將數(shù)據(jù)存儲在云端,但同時(shí)用戶也失去了對數(shù)據(jù)的控制權(quán),無法確保存儲在云中的數(shù)據(jù)是完整的。云存儲服務(wù)器(Cloud Storage Server, CSS)需要通過一種有效的協(xié)議向用戶提供數(shù)據(jù)完整性證明。在實(shí)際應(yīng)用中,用戶不僅需將大量數(shù)據(jù)存儲在云端,并且可能隨時(shí)需要對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。因此,確保用戶數(shù)據(jù)的完整性,不僅包含靜態(tài)數(shù)據(jù)的完整性驗(yàn)證,還需驗(yàn)證服務(wù)器是否正確更新了用戶的數(shù)據(jù)�，F(xiàn)有方案主要利用短簽名算法實(shí)現(xiàn)公開驗(yàn)證,并通過引入動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來支持?jǐn)?shù)據(jù)更新。但仍存在計(jì)算、存儲和通信開銷較大,無法支持全動態(tài)(插入、修改和刪除)更新,或動態(tài)更新過程復(fù)雜等問題。本文針對上述問題,分析公開驗(yàn)證模型、簽名算法和動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù),提出基于多分支路徑(Large Branching Tree,LBT)的動態(tài)數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證機(jī)制,并對該方案進(jìn)行改進(jìn)。論文主要工作如下：(1)為了降低方案計(jì)算和通信開銷,解決批量數(shù)據(jù)動態(tài)更新問題,本文將多分支路徑樹LBT與默克爾哈希樹(Merkle Hash Tree,MHT)結(jié)構(gòu)的哈希散列樹概念相融合,形成新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),提出基于LBT的動態(tài)數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證機(jī)制。相較于MHT,LBT樹的深度隨出度的增加呈指數(shù)減少,樹的深度降低意味著在挑戰(zhàn)-響應(yīng)過程中,云存儲服務(wù)器所需返回的輔助信息將大大減少,從而減少系統(tǒng)各實(shí)體間的通信和計(jì)算負(fù)擔(dān)。LBT的多分支結(jié)構(gòu)允許多個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊同時(shí)更新,而造成的計(jì)算開銷與單個(gè)數(shù)據(jù)塊的更新是相同的,即方案可以高效地支持批量數(shù)據(jù)更新。(2)針對動態(tài)更新過程中,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要重構(gòu)的問題,本文利用新的樹型結(jié)構(gòu)認(rèn)證方法,提出改進(jìn)的動態(tài)數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證機(jī)制�；贚BT模型,通過引入雙線性映射的技術(shù)對動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的認(rèn)證方法進(jìn)行了改進(jìn)。方案對動態(tài)數(shù)據(jù)持有性證明(Dynamic Provable Data Possession,DPDP)系統(tǒng)模型提出完整的定義,并給出相應(yīng)的安全模型。在方案的預(yù)處理階段,用戶無需預(yù)先構(gòu)造整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),極大地降低了用戶的計(jì)算負(fù)擔(dān)。并且在數(shù)據(jù)動態(tài)更新階段,云存儲服務(wù)器無需對LBT進(jìn)行重構(gòu),計(jì)算開銷僅為O(1)。通過理論和實(shí)驗(yàn)分析,本方案能夠正確地驗(yàn)證云存儲數(shù)據(jù)完整性,同時(shí)能夠高效地支持?jǐn)?shù)據(jù)動態(tài)更新。
【關(guān)鍵詞】：云存儲 數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證 多分支路徑樹 BLS簽名 動態(tài)數(shù)據(jù)持有性證明
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-20
• 1.1 研究背景和意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證機(jī)制14-16
• 1.2.2 動態(tài)數(shù)據(jù)持有性證明機(jī)制16-17
• 1.2.3 經(jīng)典方案性能比較17-19
• 1.3 本文主要工作和組織結(jié)構(gòu)19-20
• 2 相關(guān)基礎(chǔ)知識20-33
• 2.1 密碼學(xué)基礎(chǔ)知識20-22
• 2.1.1 Hash函數(shù)與消息認(rèn)證碼20-21
• 2.1.2 雙線性映射21
• 2.1.3 糾錯(cuò)碼21
• 2.1.4 簽名算法21-22
• 2.2 數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證基本模型22-26
• 2.2.1 POR模型22-24
• 2.2.2 PDP模型24-26
• 2.3 云存儲數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證機(jī)制26-31
• 2.3.1 支持公開驗(yàn)證26-27
• 2.3.2 支持?jǐn)?shù)據(jù)動態(tài)更新27-31
• 2.4 安全性分析相關(guān)基礎(chǔ)知識31-32
• 2.4.1 可證明安全31
• 2.4.2 數(shù)字簽名的安全性31
• 2.4.3 困難問題31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 3 基于LBT的數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證機(jī)制33-53
• 3.1 引言33-36
• 3.2 關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)36-37
• 3.2.1 改進(jìn)的同態(tài)認(rèn)證標(biāo)簽36
• 3.2.2 LBT認(rèn)證結(jié)構(gòu)36-37
• 3.3 方案構(gòu)造37-42
• 3.3.1 系統(tǒng)模型37-39
• 3.3.2 安全模型39
• 3.3.3 數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證39-41
• 3.3.4 RLBT檢索41-42
• 3.4 動態(tài)更新42-48
• 3.4.1 單個(gè)數(shù)據(jù)塊更新42-46
• 3.4.2 批量數(shù)據(jù)塊更新46-48
• 3.5 正確性與安全性分析48-50
• 3.6 性能分析50-52
• 3.7 本章小結(jié)52-53
• 4 改進(jìn)的數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證機(jī)制53-67
• 4.1 引言53
• 4.2 系統(tǒng)改進(jìn)53-56
• 4.2.1 基于LBT的新型認(rèn)證結(jié)構(gòu)53-54
• 4.2.2 DPDP系統(tǒng)模型54-55
• 4.2.3 安全模型55-56
• 4.3 方案實(shí)施具體過程56-60
• 4.3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理56-57
• 4.3.2 數(shù)據(jù)動態(tài)更新57-59
• 4.3.3 數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證59-60
• 4.4 正確性和安全性分析60-63
• 4.4.1 正確性60-61
• 4.4.2 安全性61-63
• 4.5 性能分析63-65
• 4.5.1 存儲開銷63-64
• 4.5.2 計(jì)算開銷64-65
• 4.5.3 通信開銷65
• 4.6 本章小結(jié)65-67
• 5 總結(jié)和展望67-69
• 5.1 全文總結(jié)67
• 5.2 未來展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果72-74
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集74

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