【摘要】：隨著大數(shù)據(jù)時代的到來,全球數(shù)據(jù)呈爆炸式增長,云存儲系統(tǒng)中數(shù)據(jù)規(guī)模已經(jīng)達到ZB級別。相關(guān)研究表明,這些海量數(shù)據(jù)中存在大量的重復(fù)數(shù)據(jù),這些重復(fù)數(shù)據(jù)消耗了大量的存儲資源。為減輕云存儲系統(tǒng)的存儲壓力,節(jié)省存儲空間,數(shù)據(jù)去重復(fù)化刪除技術(shù),作為一種行之有效的“數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)”得到廣泛地應(yīng)用。該技術(shù)可以刪除云存儲系統(tǒng)中的冗余數(shù)據(jù),其中,去重粒度越小,則去重比率越高,而且客戶端去重技術(shù)還可以有效地減少用戶上傳帶寬,節(jié)省上傳時間。現(xiàn)階段的云存儲數(shù)據(jù)去重技術(shù)需要考慮保護用戶數(shù)據(jù)的私密性,并提供云備份數(shù)據(jù)的更新操作,以更好地滿足用戶的現(xiàn)實需求。因此,可更新的密文塊去重技術(shù)將成為數(shù)據(jù)去重領(lǐng)域的研究熱點。然而,實現(xiàn)可更新密文塊去重方案存在以下三大挑戰(zhàn):(1)如何實現(xiàn)跨文件的密文塊去重;(2)如何安全高效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新操作;(3)如何處理文件所有權(quán)回退問題,防止用戶數(shù)據(jù)被非法訪問。雖然現(xiàn)有的消息鎖定式加密算法可以初步解決挑戰(zhàn)一,但目前沒有方案可以同時解決這三大挑戰(zhàn)。對此,本文提出一種支持?jǐn)?shù)據(jù)更新和文件所有權(quán)動態(tài)管理的加密文件塊去重方案UBLDe(Updatable Block-level Deduplication with Dynamic Ownership Management on Encrypted Data),能夠同時解決上述三大挑戰(zhàn)。在UBLDe方案中,我們設(shè)計了一種支持結(jié)構(gòu)更新的文件所有權(quán)認(rèn)證結(jié)構(gòu),即動態(tài)平衡跳躍表DBSL(Dynamic Balanced Skip List),以實現(xiàn)對數(shù)級的高效更新操作。此外,我們提出了一種快速混雜分離算法MIX,服務(wù)器利用文件群密鑰和MIX算法對一個文件中的所有密文塊和密鑰文件密文進行安全快速地混雜操作,以確保只有文件擁有者可以通過群密鑰正確地分離出密文塊和密鑰文件密文,從而實現(xiàn)文件所有權(quán)的管理。最后,我們給出了UBLDe方案的安全性證明,并設(shè)計實驗評估了UBLDe方案的性能,實驗結(jié)果表明,UBLDe方案與現(xiàn)有的去重方案相比,具有計算量低、通信帶寬少和實用性強等優(yōu)點,適用于文件長度量級較大的云存儲系統(tǒng)去重。UBLDe方案重點解決了加密文件塊的去重和更新操作,以及文件所有權(quán)的管理問題。UBLDe方案能減少重復(fù)文件的上傳帶寬,但對于不重復(fù)文件中的重復(fù)密文塊仍需要上傳到服務(wù)器端進行去重操作,而且該方案沒有明確地說明云服務(wù)器對文件和文件塊的元數(shù)據(jù)存儲管理問題。對此,我們在UBLDe方案的基礎(chǔ)上,提出了一種支持文件塊客戶端去重和服務(wù)器端存儲管理的密文去重方案BL-CDSM(Block-level Client-side Deduplication with Server-side Storage Management on Encrypted Data)。該方案同時實現(xiàn)了不同文件中細(xì)粒度的文件塊客戶端去重以及相同文件的粗粒度文件客戶端去重,極大地減少了用戶的上傳帶寬。為有效地提高服務(wù)器的管理效能,我們提出了一種高效的存儲管理結(jié)構(gòu)HTT(Hash Table Tree),該結(jié)構(gòu)具有可擴展性,能夠?qū)崿F(xiàn)對文件/文件塊元數(shù)據(jù)的存儲、快速查找和更新操作,并構(gòu)建“用戶-文件-文件塊”三者的關(guān)聯(lián)關(guān)系,實現(xiàn)文件和文件塊的管理。最后,我們給出了BL-CDSM方案的安全性證明,并設(shè)計實驗評估了BL-CDSM方案的性能,實驗結(jié)果表明,與UBLDe方案相比,BL-CDSM方案大大地減少用戶上傳帶寬。在文件塊去重比率較小的情況下,BL-CDSM方案會消耗較多的計算資源,但是當(dāng)文件塊去重比率達到90%以上時,該方案在客戶端所產(chǎn)生的計算開銷將大大減少,要優(yōu)于UBLDe方案。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP333;TP309

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本文編號：2801978