【摘要】：云計(jì)算作為一種新型的計(jì)算模式,為組織和個(gè)人提供了高效、廉價(jià)和專業(yè)的信息服務(wù)及相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施。云存儲(chǔ)是云計(jì)算平臺(tái)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(chǔ)中存在的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題也是最為突出和顯著的。同時(shí),隨著移動(dòng)終端智能化水平的提高,人們使用移動(dòng)終端訪問(wèn)云服務(wù)日趨成熟。但是,相對(duì)于傳統(tǒng)的PC設(shè)備,移動(dòng)終端依然具有計(jì)算通信能力較弱,續(xù)航時(shí)間受限等問(wèn)題。因此,研究適用于移動(dòng)云環(huán)境的數(shù)據(jù)共享機(jī)制迫在眉睫。隨著云存儲(chǔ)服務(wù)的深入,基于云的協(xié)同工作將越來(lái)越成為可能。此時(shí),不同的數(shù)據(jù)擁有者會(huì)共享自己的數(shù)據(jù)到一個(gè)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(duì)多擁有者的數(shù)據(jù)共享機(jī)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(jì)算平臺(tái)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(wèn)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(jìn)行高效安全的修復(fù)也有重要意義。本論文針對(duì)云計(jì)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(wèn)題及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了深入研究。主要工作包括以下三個(gè)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(jī)制,該機(jī)制針對(duì)移動(dòng)云中終端設(shè)備計(jì)算通信能力受限的特點(diǎn)和傳統(tǒng)屬性基密碼機(jī)制效率較低的特性而提出。為了解決移動(dòng)云計(jì)算環(huán)境中終端設(shè)備計(jì)算和通信能力受限的問(wèn)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(jì)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(duì)傳統(tǒng)屬性基密碼體制進(jìn)行改進(jìn)并結(jié)合代理重加密技術(shù)以實(shí)現(xiàn)在對(duì)共享數(shù)據(jù)的細(xì)粒度訪問(wèn)控制的同時(shí)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(guò)安全性和性能的理論分析與相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該機(jī)制可以完成高效安全的移動(dòng)云中數(shù)據(jù)共享。同時(shí),該數(shù)據(jù)共享機(jī)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(shí)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(jī)制,該機(jī)制針對(duì)云計(jì)算環(huán)境中傳統(tǒng)的基于屬性密碼體制實(shí)現(xiàn)面向群組應(yīng)用中數(shù)據(jù)共享時(shí)效率較低的問(wèn)題而提出。為了實(shí)現(xiàn)云計(jì)算中面向群組的數(shù)據(jù)共享,引入了非對(duì)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(duì)稱性還能有效的抵抗密鑰泄漏等安全威脅。為了實(shí)現(xiàn)多數(shù)據(jù)擁有者之間進(jìn)行多對(duì)多的數(shù)據(jù)共享,結(jié)合了基于身份加密技術(shù)和非對(duì)稱群組密鑰協(xié)商技術(shù)并設(shè)計(jì)了雙向密鑰-密文同態(tài)技術(shù)。該技術(shù)能有效地實(shí)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(shí),該技術(shù)的雙向性也為動(dòng)態(tài)群組的系統(tǒng)在成員退出與加入時(shí)提供了前向安全性和后向安全性保障。通過(guò)安全性和性能的理論分析與相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該機(jī)制能實(shí)現(xiàn)云計(jì)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(jī)制,該機(jī)制針對(duì)云計(jì)算環(huán)境下分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)容易遭受數(shù)據(jù)丟失等故障而提出。為了實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)故障后的數(shù)據(jù)修復(fù),該機(jī)制的系統(tǒng)模型中將分布在不同地點(diǎn)的多個(gè)數(shù)據(jù)中心組合成一個(gè)相互備份的群組。群組中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都將自己的冗余信息存放到其他數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)上。一旦其中的某個(gè)數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失時(shí)可以從群組中其他節(jié)點(diǎn)處獲得備份的冗余數(shù)據(jù)從而進(jìn)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(jià)的公開(kāi)信道上傳輸時(shí)面臨的諸如竊聽(tīng)攻擊、篡改攻擊以及污染攻擊等安全威脅,引入了緊致的無(wú)證書(shū)簽密技術(shù)。同時(shí),為了對(duì)這些冗余數(shù)據(jù)提供機(jī)密性、完整性和真實(shí)性保護(hù),設(shè)計(jì)了enc2-mac-signcryption"模式。通過(guò)安全性和性能的理論分析與相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該機(jī)制能在云計(jì)算中遠(yuǎn)距離分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高效而安全數(shù)據(jù)修復(fù)。
【圖文】：

一云計(jì)彝撼架