發(fā)布時(shí)間：2017-12-09 22:28

  本文關(guān)鍵詞：云數(shù)據(jù)完整性與可用性研究

  更多相關(guān)文章： 云存儲(chǔ) 完整性驗(yàn)證 用戶可撤銷 密鑰可更新 代理重加密 代理重簽名

【摘要】：近年來,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,個(gè)人、公司、組織產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)規(guī)模的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了計(jì)算機(jī)處理和存儲(chǔ)能力的增長速度。面對(duì)這樣的現(xiàn)實(shí)和趨勢(shì),為了方便數(shù)據(jù)訪問,不受制于本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)和維護(hù)代價(jià),用戶不得不將海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程云服務(wù)器上。然而,數(shù)據(jù)的外包存儲(chǔ)為保障用戶數(shù)據(jù)的完整性與可用性帶來了諸多挑戰(zhàn),例如不可避免的數(shù)據(jù)損壞、云服務(wù)提供商惡意篡改等完整性挑戰(zhàn),以及面向數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證的驗(yàn)證效率、用戶可撤銷、密鑰更新、針對(duì)不同訪問終端密文類型可修改等可用性挑戰(zhàn)阻止了云存儲(chǔ)服務(wù)的迅速推廣應(yīng)用。因此,本論文開展云數(shù)據(jù)完整性與可用性研究,所取得的研究成果主要體現(xiàn)在四個(gè)方面:1.高效安全的云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證方案研究(1)提出了一個(gè)輕量級(jí)的云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)自審計(jì)方案�；跈E圓曲線數(shù)字簽名算法(ECDSA),構(gòu)造了線性同態(tài)標(biāo)簽,使得數(shù)據(jù)所有者可以在不取回?cái)?shù)據(jù)的前提下,檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性,從而顯著地減少了通信代價(jià)和計(jì)算開銷。(2)設(shè)計(jì)了一個(gè)高效的云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)公開完整性驗(yàn)證方案。該方案利用變型的Schnorr簽名算法與同態(tài)消息認(rèn)證碼技術(shù),減少存儲(chǔ)認(rèn)證信息的存儲(chǔ)空間、審計(jì)證明響應(yīng)信息的計(jì)算開銷以及驗(yàn)證者與云服務(wù)器之間的通信代價(jià)。并使用隨機(jī)掩飾碼技術(shù)確保第三方審計(jì)者不能通過審計(jì)信息恢復(fù)用戶的原始數(shù)據(jù)塊,有效的保護(hù)了用戶的隱私。文中對(duì)兩個(gè)方案的安全性進(jìn)行了嚴(yán)格證明,并對(duì)方案功能進(jìn)行了擴(kuò)展,使其能夠分別支持?jǐn)?shù)據(jù)動(dòng)態(tài)操作與同時(shí)處理批量審計(jì)任務(wù)。提出的新方案由于未使用雙線性對(duì)運(yùn)算,因而效率更高,能夠有效應(yīng)用于分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)等計(jì)算、存儲(chǔ)和帶寬受限的應(yīng)用環(huán)境。2.支持用戶可撤銷的云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證方案研究(1)利用聚合簽名技術(shù)提出了一個(gè)支持用戶可撤銷的云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)公開完整性驗(yàn)證方案,有效地實(shí)現(xiàn)了當(dāng)前用戶在不取回?cái)?shù)據(jù)的前提下對(duì)云服務(wù)器上所有歷史用戶的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行審計(jì),滿足了因當(dāng)前用戶離職而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)移交需求。同時(shí)云用戶可以委托第三方審計(jì)者執(zhí)行安全審計(jì)任務(wù)。本文在隨機(jī)預(yù)言機(jī)模型下證明了方案的安全性,并證明了該方案可以有效抵御撤銷用戶與惡意云服務(wù)的合謀攻擊。(2)利用單向代理重簽名技術(shù)提出了一個(gè)具有隱私保護(hù)功能的支持用戶可撤銷的云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)公開完整性驗(yàn)證方案。該方案中的代理重簽名密鑰由當(dāng)前用戶私鑰結(jié)合已撤銷用戶公鑰生成,避免了私鑰泄露問題,能夠安全地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)所有權(quán)的轉(zhuǎn)移。方案采用了隨機(jī)掩飾碼技術(shù)能有效防止好奇的第三方審計(jì)者恢復(fù)原始數(shù)據(jù)塊。該方案同樣在隨機(jī)預(yù)言機(jī)模型下證明了安全性,可以抵制由于已撤銷用戶與云服務(wù)商合謀而產(chǎn)生的攻擊。3.支持密鑰更新的高效云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)公開完整性驗(yàn)證方案研究設(shè)計(jì)了支持密鑰更新功能的高效云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)公開完整性驗(yàn)證方案,該方案由零知識(shí)證明系統(tǒng)、代理重簽名技術(shù)以及線性同態(tài)驗(yàn)證標(biāo)簽組合設(shè)計(jì)而成,有效地解決了密鑰更新的問題。當(dāng)云用戶的密鑰到期需要更新時(shí),不再需要從云端下載他的數(shù)據(jù)。而是,從云端下載一個(gè)與整個(gè)文件相比非常小的認(rèn)證符作為替代。這樣用戶可以有效地更改驗(yàn)證標(biāo)簽,從而大大地降低了通信和計(jì)算代價(jià)。方案同時(shí)被證明在隨機(jī)預(yù)言機(jī)模型下是可證明安全的。最后提出了一個(gè)方案的實(shí)施原型,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析相吻合,表明該方案適用于嵌入式云存儲(chǔ)系統(tǒng)等計(jì)算、存儲(chǔ)、帶寬受限的應(yīng)用環(huán)境。4.密文類型可修改的云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可用性方案研究此外在對(duì)云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)完整性研究的同時(shí)還對(duì)云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可用性進(jìn)行了研究。針對(duì)不同訪問終端密文類型可修改問題,首先指出了Liu等人所提方案的兩個(gè)安全漏洞,即類型修改缺乏驗(yàn)證以及類型修改引起的新的條件性選擇明文攻擊問題。其次,進(jìn)一步設(shè)計(jì)了一個(gè)云計(jì)算環(huán)境下支持類型可修改的基于身份代理重加密方案。該方案在具有傳統(tǒng)代理重加密方案的核心功能的同時(shí),密文的擁有者還可以隨時(shí)修改密文的類型信息。與相關(guān)研究工作比較,該方案更加安全實(shí)用。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP309

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本文編號(hào)：1272106