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支持动态操作的可恢复云数据审计方案研究

支持动态操作的可恢复云数据审计方案研究

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作者：朱奎南京信息工程大学

学位级别：硕士

随着通讯技术与互联网技术的快速发展,形式多样的数据已渗入到人们日常生活中的方方面面,越来越多的用户选择将数据外包存储至云服务器中,如何确保外包数据的完整性成为了云存储中亟需解决的关键问题。云数据审计方案能够通过辅助信息... 详细信息

随着通讯技术与互联网技术的快速发展,形式多样的数据已渗入到人们日常生活中的方方面面,越来越多的用户选择将数据外包存储至云服务器中,如何确保外包数据的完整性成为了云存储中亟需解决的关键问题。云数据审计方案能够通过辅助信息对数据进行验证以判断数据的完整性是否被破坏,为用户外包于云服务器中的数据安全性提供了一定的保障。然而,传统的云数据审计方案着重于判断外包数据的完整性,而忽略了数据动态操作的性能需求和审计失败后续操作的功能需求。一方面,现有的数据结构在面对大文件数据时无法支持高效动态审计的需求,并且,基于这些结构的云数据审计方案不能够同时支持用户数据的隐私保护以及抵抗恶意云服务器发动的重放攻击和代替攻击。另一方面,在传统的云数据审计方案中,用户密钥更新会导致数据块验证标签的重计算,也缺乏对审计结果的公平仲裁,并且损坏的数据也无法高效的定位与恢复,最终导致方案的实际应用可行性较差。针对以上问题,本文给出了相应的解决方案,具体如下:（1）支持隐私保护的云数据动态审计方案针对当前方案中数据动态操作效率较低、数据隐私保护缺失等问题,本文设计了一个支持隐私保护的云数据动态审计方案,完善了云数据审计的“横向”功能属性。该方案首先设计了一个新型的数据结构,优化了数据的动态操作,提高了动态审计的效率。其次,为保证用户数据的隐私性,利用随机掩码技术对数据聚合做了掩盖处理,使得审计者无法获取数据原始内容。最后,通过对每个数据块的验证标签中嵌入唯一随机掩码值,使得云服务器发动的重放攻击与代替攻击无法通过审计验证。理论和模拟分析对比结果可表明,上述方案能够减少数据动态操作开销,进一步提高用户数据的安全性。（2）支持密钥更新的可恢复云数据动态审计方案针对用户密钥更新效率较低、审计结果仲裁缺失、损坏数据难以高效定位及恢复的问题,本文在上述研究中支持数据动态操作的基础上设计了一个支持密钥更新的可恢复云数据动态审计方案,对云数据审计进行了“纵向”功能属性的扩充。首先,该方案改进了密钥更新机制,避免了密钥更新导致数据验证标签的重计算,提高了密钥更新效率。其次,设计了一个公平仲裁机制,能够抵抗恶意TPA和恶意云服务器的诬陷攻击与共谋攻击,提高审计系统的公平性。最后,该方案在公平仲裁机制中,利用改进的布谷鸟过滤器技术和纠删码技术实现了损坏数据的快速定位与安全恢复,提高了用户数据获取的可靠性。通过安全性分析、理论和模拟分析对比结果可知,所设计的方案是安全的,并且性能上是较优的。

关键词：云数据审计数据动态操作隐私保护密钥更新公平仲裁

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实用的云数据审计协议研究

实用的云数据审计协议研究

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作者：臧力电子科技大学

学位级别：硕士

云存储提供了远程管理和备份文件的服务。这种特性使得用户通过任意网络连接点随时随地存取数据成为可能。这种存储模式为用户提供定制化的服务,不但减少了用户管理数据的开销,还使得用户对数据的访问和恢复更为便捷。但是让用户将自己... 详细信息

云存储提供了远程管理和备份文件的服务。这种特性使得用户通过任意网络连接点随时随地存取数据成为可能。这种存储模式为用户提供定制化的服务,不但减少了用户管理数据的开销,还使得用户对数据的访问和恢复更为便捷。但是让用户将自己的数据交给第三方管理同样存在着诸多风险,特别是对于公司或企业用户来说,仅仅将托管的文件进行加密是不够的。为了能让用户安心的将数据交给云服务提供商,必须赋予用户验证自己存储在云服务器上数据完整性的权利。与此同时,数据的动态操作在真实的云环境中发生的也尤为频繁,必须赋予用户动态更新自己存储在云服务器上数据的权利。因此设计出能够将看似矛盾的数据完整性验证与数据动态操作两种技术完美地融合起来的云数据审计协议是一项巨大的挑战。解决这一挑战兼具理论和现实意义。本文的主要目标就是设计出实用的云数据审计协议,主要工作如下:1.回顾并分析了现有的云数据审计协议的优缺点,学习各个方案中使用的构造技巧,同时避免自己设计的方案发生同样的安全漏洞。结合应用中的实际需求,期望为上述问题提供一个完美的解决方案。2.构建一个基于同态消息认证码的云数据审计协议,在方案的构造中,利用代数单向函数解决了在数据域较小的情况下,安全性缺失的问题。在不增加太多计算和存储代价的情况下,构建出安全的云数据审计协议。我们不但完成了方案的理论构建与详尽的安全性证明,还利用编程语言实现了一个系统原型,对方案各个算法的性能进行测试与分析,并辅以图表加以详细说明。3.在实际生活中,用户并不只是简单的将数据存储在云服务器上,更多的时候用户会对存储在云服务器上的数据进行动态的操作。我们改进了Merkle Hash Tree(MHT)这一数据认证结构,让树中的节点包含更多的信息。这样每个文件块自身的动态操作对其他的块不会产生任何影响,特别是文件块的标签不再需要重新计算,将文件块标签的计算与文件块位置信息的验证彻底分离开。在不影响方案原本效率的情况下,实现了数据的动态操作。在该方案构建中,将本应用户保存的与文件块相关的密钥,以加密的形式串联上密文的消息认证码存储云服务器上,减轻了用户的存储开销。用户只需在本地保存加解密密钥,消息认证码的密钥,极大地减轻了用户的负担,使得方案更为实用。

关键词：云存储私有验证数据动态操作完整性验证可证明安全

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