基于數(shù)據(jù)重復(fù)性驗(yàn)證的云存儲數(shù)據(jù)完整性證明方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于云存儲技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了基于數(shù)據(jù)重復(fù)性驗(yàn)證的云存儲數(shù)據(jù)完整性證明方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在云存儲環(huán)境下，當(dāng)用戶將其數(shù)據(jù)外包給云服務(wù)器上后就失去了對這些數(shù)據(jù)的物理控制。為保證外包數(shù)據(jù)的完整性，2007年ACM計(jì)算機(jī)與通信安全會議(CCS’ 07)上，Ateniese等人提出了云環(huán)境下數(shù)據(jù)存在性證明TOP的概念。此后，多種可驗(yàn)證的云存儲數(shù)據(jù)完整性證明方法被提出。但是，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，云服務(wù)器中大約75%的數(shù)據(jù)是重復(fù)的，為提高存儲的效率，研宄者提出了重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)(data deduplicat1n)。從有效性和安全性兩方面綜合考慮，需要將這方面技術(shù)結(jié)合起來，既能提高云存儲的效率同時(shí)又能提供數(shù)據(jù)完整性的驗(yàn)證。在 2012 年，Zheng 等提出了 Proof of Storage with Deduplicat1n (POSD)方案，第一次從有效性和安全性兩方面綜合考慮云存儲數(shù)據(jù)的安全性。隨后Shin等人對其安全性進(jìn)行了改進(jìn)。2013年Yuan等人提出了 Public and Constant cost storageintegrity Auditing scheme with secure Deduplicat1n PCAD)方案。但是這些方案都是帶有去除重復(fù)數(shù)據(jù)功能的數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證方案，只是簡單把數(shù)據(jù)擁有性證明和數(shù)據(jù)完整性審計(jì)疊加在一起，沒有充分利用數(shù)據(jù)重復(fù)化操作的優(yōu)勢，而且大量使用了運(yùn)算效率低下的雙線性對運(yùn)算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述【背景技術(shù)】提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供基于數(shù)據(jù)重復(fù)性驗(yàn)證的云存儲數(shù)據(jù)完整性證明方法，利用數(shù)據(jù)重復(fù)性驗(yàn)證，重點(diǎn)對不重復(fù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性驗(yàn)證，大大提高了數(shù)據(jù)完整性審計(jì)的效率。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
基于數(shù)據(jù)重復(fù)性驗(yàn)證的云存儲數(shù)據(jù)完整性證明方法，包括以下步驟:
(1)數(shù)據(jù)擁有者A對數(shù)據(jù)文件F’使用糾刪碼進(jìn)行編碼，得到編碼后的數(shù)據(jù)文件F，對數(shù)據(jù)文件F進(jìn)行分塊，即F=In^m2,….，mn}，并對每個(gè)數(shù)據(jù)塊叫進(jìn)行加密和標(biāo)記，得到相應(yīng)的密文Ci和標(biāo)記Ti,將密文的集合{CJ和標(biāo)記的集合{TJ上傳給云服務(wù)器，其中，i為數(shù)據(jù)塊的編號，1 = 1,2,...，!!；
(2)數(shù)據(jù)擁有者B對數(shù)據(jù)文件F’進(jìn)行分塊，即F’= {m’ 1； m’ 2，….，m’ J，并對每個(gè)數(shù)據(jù)塊m’ 1進(jìn)行加密和標(biāo)記，得到相應(yīng)的密文C’ i和標(biāo)記T’ i，將標(biāo)記的集合IT’ J上傳至云服務(wù)器，云服務(wù)器將IT’ J與已存儲的ITJ進(jìn)行比較，若標(biāo)記相等，則說明數(shù)據(jù)塊重復(fù)，云服務(wù)器通知數(shù)據(jù)擁有者B僅上傳不重復(fù)的數(shù)據(jù)塊密文，數(shù)據(jù)擁有者B對數(shù)據(jù)塊是否重復(fù)進(jìn)行記錄；
(3)數(shù)據(jù)擁有者B從不重復(fù)的數(shù)據(jù)塊中隨機(jī)選擇需要進(jìn)行完整性驗(yàn)證的數(shù)據(jù)塊編號，將數(shù)據(jù)塊編號的集合發(fā)送給云服務(wù)器，云服務(wù)器檢索數(shù)據(jù)塊編號對應(yīng)的密文并發(fā)送回?cái)?shù)據(jù)擁有者B，數(shù)據(jù)擁有者B計(jì)算由云服務(wù)器發(fā)回的密文的標(biāo)記，并將計(jì)算出的標(biāo)記與本地存儲的標(biāo)記進(jìn)行比較，若標(biāo)記相等，則說明數(shù)據(jù)塊是完整的，否則說明數(shù)據(jù)塊不完整。
[0005]進(jìn)一步地，步驟(I)中所述糾刪碼為Reed-Solomon。
[0006]進(jìn)一步地，步驟(I)中對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行加密和標(biāo)記的具體步驟:計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)塊11^的密鑰ki=h Oni)，然后使用加密方法計(jì)算出密文Ci，并計(jì)算出標(biāo)記Ti=H (Ci)，其中，h ()和H ()均為hash運(yùn)算。
[0007]進(jìn)一步地，上述加密方法為message-locked encrypt1n，即 Ci=Eki (Iiii)，其中，Eki ()為對稱加密算法。
[0008]進(jìn)一步地，上述對稱加密算法為AES。
[0009]采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果:
(1)驗(yàn)證一次數(shù)據(jù)是否重復(fù)，其實(shí)就是進(jìn)行了一次數(shù)據(jù)完整性審計(jì)的工作。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，大約云存儲中有75%的數(shù)據(jù)是重復(fù)的，因此本發(fā)明先通過數(shù)據(jù)重復(fù)性驗(yàn)證來提供數(shù)據(jù)完整性審計(jì)的工作，然后重點(diǎn)對不重復(fù)的25%的數(shù)據(jù)進(jìn)行云存儲數(shù)據(jù)完整性證明方法來驗(yàn)證其完整性，大大提尚了數(shù)據(jù)完整性審計(jì)的效率；
(2)本發(fā)明僅僅使用hash函數(shù)和對稱加密算法，在一臺IntelCore 2 2.5GHz的工作站上，能以超過100MB/秒的速度運(yùn)行，來產(chǎn)生和驗(yàn)證數(shù)據(jù)塊的標(biāo)記，運(yùn)算效率非常高，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的基本流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0012]如圖1所示本發(fā)明的基本流程圖，基于數(shù)據(jù)重復(fù)性驗(yàn)證的云存儲數(shù)據(jù)完整性證明方法，包括以下步驟:
(1)數(shù)據(jù)擁有者A對數(shù)據(jù)文件F’使用糾刪碼進(jìn)行編碼，得到編碼后的數(shù)據(jù)文件F，對數(shù)據(jù)文件F進(jìn)行分塊，即F=In^m2,….，mn}，并對每個(gè)數(shù)據(jù)塊叫進(jìn)行加密和標(biāo)記，得到相應(yīng)的密文Ci和標(biāo)記Ti,將密文的集合{CJ和標(biāo)記的集合{TJ上傳給云服務(wù)器，其中，i為數(shù)據(jù)塊的編號，1 = 1,2,...，!!；
(2)數(shù)據(jù)擁有者B對數(shù)據(jù)文件F’進(jìn)行分塊，即F’= {m’ 1； m’ 2，….，m’ J，并對每個(gè)數(shù)據(jù)塊m’ 1進(jìn)行加密和標(biāo)記，得到相應(yīng)的密文C’ i和標(biāo)記T’ i，將標(biāo)記的集合IT’ J上傳至云服務(wù)器，云服務(wù)器將IT’ J與已存儲的ITJ進(jìn)行比較，若標(biāo)記相等，則說明數(shù)據(jù)塊重復(fù)，云服務(wù)器通知數(shù)據(jù)擁有者B僅上傳不重復(fù)的數(shù)據(jù)塊密文，數(shù)據(jù)擁有者B對數(shù)據(jù)塊是否重復(fù)進(jìn)行記錄；
(3)數(shù)據(jù)擁有者B從不重復(fù)的數(shù)據(jù)塊中隨機(jī)選擇需要進(jìn)行完整性驗(yàn)證的數(shù)據(jù)塊編號，將數(shù)據(jù)塊編號的集合發(fā)送給云服務(wù)器，云服務(wù)器檢索數(shù)據(jù)塊編號對應(yīng)的密文并發(fā)送回?cái)?shù)據(jù)擁有者B，數(shù)據(jù)擁有者B計(jì)算由云服務(wù)器發(fā)回的密文的標(biāo)記，并將計(jì)算出的標(biāo)記與本地存儲的標(biāo)記進(jìn)行比較，若標(biāo)記相等，則說明數(shù)據(jù)塊是完整的，否則說明數(shù)據(jù)塊不完整。
[0013]上述步驟(I)-步驟(3)采用相同的加密方法和標(biāo)記方法。
[0014]在本實(shí)施例中，步驟(I)中所述糾刪碼為Reed-Solomon。
[0015]在本實(shí)施例中，步驟(I)中對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行加密和標(biāo)記的具體步驟:計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)塊叫的密鑰ki=h (Iiii)，然后使用加密方法計(jì)算出密文Ci,并計(jì)算出標(biāo)記Ti=H(Ci)，其中，h()和H()均為hash運(yùn)算。
[0016]在本實(shí)施例中，上述加密方法為message-locked encrypt1n，即Ci=Eki (Iiii)，其中，Eki ()為對稱加密算法。
[0017]在本實(shí)施例中，上述對稱加密算法為AES (Advanced Encrypt1n Standard)。
[0018]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于數(shù)據(jù)重復(fù)性驗(yàn)證的云存儲數(shù)據(jù)完整性證明方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)數(shù)據(jù)擁有者A對數(shù)據(jù)文件F’使用糾刪碼進(jìn)行編碼，得到編碼后的數(shù)據(jù)文件F，對數(shù)據(jù)文件F進(jìn)行分塊，即F=In^m2,….，mn}，并對每個(gè)數(shù)據(jù)塊叫進(jìn)行加密和標(biāo)記，得到相應(yīng)的密文Ci和標(biāo)記Ti,將密文的集合{CJ和標(biāo)記的集合{TJ上傳給云服務(wù)器，其中，i為數(shù)據(jù)塊的編號，1 = 1,2,...，!!； (2)數(shù)據(jù)擁有者B對數(shù)據(jù)文件F’進(jìn)行分塊，即F’= {m’ 1； m’ 2，….，m’ J，并對每個(gè)數(shù)據(jù)塊m’ 1進(jìn)行加密和標(biāo)記，得到相應(yīng)的密文C’ i和標(biāo)記T’ i，將標(biāo)記的集合IT’ J上傳至云服務(wù)器，云服務(wù)器將IT’ J與已存儲的ITJ進(jìn)行比較，若標(biāo)記相等，則說明數(shù)據(jù)塊重復(fù)，云服務(wù)器通知數(shù)據(jù)擁有者B僅上傳不重復(fù)的數(shù)據(jù)塊密文，數(shù)據(jù)擁有者B對數(shù)據(jù)塊是否重復(fù)進(jìn)行記錄； (3)數(shù)據(jù)擁有者B從不重復(fù)的數(shù)據(jù)塊中隨機(jī)選擇需要進(jìn)行完整性驗(yàn)證的數(shù)據(jù)塊編號，將數(shù)據(jù)塊編號的集合發(fā)送給云服務(wù)器，云服務(wù)器檢索數(shù)據(jù)塊編號對應(yīng)的密文并發(fā)送回?cái)?shù)據(jù)擁有者B，數(shù)據(jù)擁有者B計(jì)算由云服務(wù)器發(fā)回的密文的標(biāo)記，并將計(jì)算出的標(biāo)記與本地存儲的標(biāo)記進(jìn)行比較，若標(biāo)記相等，則說明數(shù)據(jù)塊是完整的，否則說明數(shù)據(jù)塊不完整。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于數(shù)據(jù)重復(fù)性驗(yàn)證的云存儲數(shù)據(jù)完整性證明方法，其特征在于:步驟(I)中所述糾刪碼為Reed-Solomon03.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于數(shù)據(jù)重復(fù)性驗(yàn)證的云存儲數(shù)據(jù)完整性證明方法，其特征在于:步驟(I)中對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行加密和標(biāo)記的具體步驟:計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)塊Hli的密鑰k Fh(Hli)，然后使用加密方法計(jì)算出密文Ci,并計(jì)算出標(biāo)記Ti=H(Ci),其中，h()和H()均為hash運(yùn)笪并ο4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于數(shù)據(jù)重復(fù)性驗(yàn)證的云存儲數(shù)據(jù)完整性證明方法，其特征在于:所述加密方法為message-locked encrypt1n，即Ci=Eki (Iiii)，其中，Eki ()為對稱加密算法。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于數(shù)據(jù)重復(fù)性驗(yàn)證的云存儲數(shù)據(jù)完整性證明方法，其特征在于:所述對稱加密算法為AES。
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于數(shù)據(jù)重復(fù)性驗(yàn)證的云存儲數(shù)據(jù)完整性證明方法，其過程是：當(dāng)用戶外包數(shù)據(jù)到云服務(wù)器時(shí)，云服務(wù)器首先對數(shù)據(jù)是否重復(fù)進(jìn)行檢查，如果該數(shù)據(jù)重復(fù)，服務(wù)器就對數(shù)據(jù)塊的重復(fù)率進(jìn)行標(biāo)記，并通知用戶該數(shù)據(jù)已經(jīng)存在不需要上傳，用戶將該重復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，當(dāng)用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)的完整性審計(jì)時(shí)，重點(diǎn)對不重復(fù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性驗(yàn)證工作。本發(fā)明利用數(shù)據(jù)重復(fù)性驗(yàn)證，重點(diǎn)對不重復(fù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性驗(yàn)證，大大提高了數(shù)據(jù)完整性審計(jì)的效率。
【IPC分類】H04L29/06, H04L9/06, H04L29/08
【公開號】CN104994069
【申請?zhí)枴緾N201510272790
【發(fā)明人】任勇軍, 季賽, 韓進(jìn), 王偉
【申請人】南京信息工程大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年5月25日