【摘要】：云計算作為一種新型的計算模式,為組織和個人提供了高效、廉價和專業(yè)的信息服務(wù)及相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施。云存儲是云計算平臺提供的諸多服務(wù)中應(yīng)用最為廣泛的服務(wù)之一然而,在云存儲中存在的數(shù)據(jù)安全問題也是最為突出和顯著的。同時,隨著移動終端智能化水平的提高,人們使用移動終端訪問云服務(wù)日趨成熟。但是,相對于傳統(tǒng)的PC設(shè)備,移動終端依然具有計算通信能力較弱,續(xù)航時間受限等問題。因此,研究適用于移動云環(huán)境的數(shù)據(jù)共享機制迫在眉睫。隨著云存儲服務(wù)的深入,基于云的協(xié)同工作將越來越成為可能。此時,不同的數(shù)據(jù)擁有者會共享自己的數(shù)據(jù)到一個協(xié)同工作環(huán)境中提供給其他用戶使用。為了保障數(shù)據(jù)的隱私性,對多擁有者的數(shù)據(jù)共享機制的研究也非常重要。另一方面,由于大量用戶的數(shù)據(jù)集中到了云計算平臺中,于是,數(shù)據(jù)的完整性和可用性成為大家日益關(guān)注的問題。因此,研究數(shù)據(jù)中心在遭受到數(shù)據(jù)丟失的情況下如何進行高效安全的修復(fù)也有重要意義。本論文針對云計算環(huán)境中數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)修復(fù)存在的安全與效率問題及相關(guān)技術(shù)進行了深入研究。主要工作包括以下三個方面：(1)提出了基于屬性基加密的支持外包撤銷和加解密代理的數(shù)據(jù)共享機制,該機制針對移動云中終端設(shè)備計算通信能力受限的特點和傳統(tǒng)屬性基密碼機制效率較低的特性而提出。為了解決移動云計算環(huán)境中終端設(shè)備計算和通信能力受限的問題,在系統(tǒng)模型中引入了加密和解密代理。為了防止作為半可信的加密和解密代理以及云服務(wù)提供商解密用戶隱私數(shù)據(jù),設(shè)計了密鑰盲化技術(shù)并引入了代理重加密技術(shù)。此外,系統(tǒng)中對傳統(tǒng)屬性基密碼體制進行改進并結(jié)合代理重加密技術(shù)以實現(xiàn)在對共享數(shù)據(jù)的細(xì)粒度訪問控制的同時能將系統(tǒng)中的用戶撤銷操作外包至云服務(wù)提供商處。通過安全性和性能的理論分析與相關(guān)實驗驗證,該機制可以完成高效安全的移動云中數(shù)據(jù)共享。同時,該數(shù)據(jù)共享機制能有效的防止包括加密和解密代理在內(nèi)的非授權(quán)用戶解密用戶數(shù)據(jù)并且能在用戶撤銷時能有效地保障數(shù)據(jù)的前向安全性。(2)提出了安全高效大規(guī)模多擁有者的數(shù)據(jù)共享機制,該機制針對云計算環(huán)境中傳統(tǒng)的基于屬性密碼體制實現(xiàn)面向群組應(yīng)用中數(shù)據(jù)共享時效率較低的問題而提出。為了實現(xiàn)云計算中面向群組的數(shù)據(jù)共享,引入了非對稱群組密鑰協(xié)商技術(shù)。該技術(shù)的群組公鑰與私鑰數(shù)量的非對稱性還能有效的抵抗密鑰泄漏等安全威脅。為了實現(xiàn)多數(shù)據(jù)擁有者之間進行多對多的數(shù)據(jù)共享,結(jié)合了基于身份加密技術(shù)和非對稱群組密鑰協(xié)商技術(shù)并設(shè)計了雙向密鑰-密文同態(tài)技術(shù)。該技術(shù)能有效地實現(xiàn)以上兩種密碼體制下密文數(shù)據(jù)的雙向轉(zhuǎn)換。同時,該技術(shù)的雙向性也為動態(tài)群組的系統(tǒng)在成員退出與加入時提供了前向安全性和后向安全性保障。通過安全性和性能的理論分析與相關(guān)實驗驗證,該機制能實現(xiàn)云計算中面向群組應(yīng)用的安全高效的多擁有者數(shù)據(jù)共享。(3)提出了高效安全的云端數(shù)據(jù)修復(fù)機制,該機制針對云計算環(huán)境下分布式存儲系統(tǒng)容易遭受數(shù)據(jù)丟失等故障而提出。為了實現(xiàn)存儲故障后的數(shù)據(jù)修復(fù),該機制的系統(tǒng)模型中將分布在不同地點的多個數(shù)據(jù)中心組合成一個相互備份的群組。群組中的每一個節(jié)點都將自己的冗余信息存放到其他數(shù)據(jù)中心節(jié)點上。一旦其中的某個數(shù)據(jù)中心節(jié)點發(fā)生數(shù)據(jù)丟失時可以從群組中其他節(jié)點處獲得備份的冗余數(shù)據(jù)從而進行原始數(shù)據(jù)的重構(gòu)。為了提高數(shù)據(jù)修復(fù)的效率,引入了基于完全圖的高效再生編碼技術(shù)。而為了解決這些冗余數(shù)據(jù)在廉價的公開信道上傳輸時面臨的諸如竊聽攻擊、篡改攻擊以及污染攻擊等安全威脅,引入了緊致的無證書簽密技術(shù)。同時,為了對這些冗余數(shù)據(jù)提供機密性、完整性和真實性保護,設(shè)計了enc2-mac-signcryption"模式。通過安全性和性能的理論分析與相關(guān)實驗驗證,該機制能在云計算中遠距離分布式存儲系統(tǒng)中實現(xiàn)高效而安全數(shù)據(jù)修復(fù)。
【圖文】：

一云計彝撼架