基于信譽(yù)的云計(jì)算身份管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及身份簽名、盲簽名、零知識認(rèn)證、云計(jì)算匿名訪問、信譽(yù)管理技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 云計(jì)算以資源池的形式為公眾提供基礎(chǔ)設(shè)施、平臺、軟件等服務(wù)。其開放性使得用 戶可以在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)、以任何方式（比如工作站、筆記本、智能手機(jī)等）通過互聯(lián)網(wǎng) 訪問云服務(wù)。開放性為云計(jì)算身份管理帶來了新的問題：
[0003] -、數(shù)據(jù)外包帶來隱私泄露。在開放的環(huán)境中，用戶訪問云服務(wù)時(shí)需要進(jìn)行驗(yàn) 證。如果用戶以真名（或固定用戶名）登錄，由于數(shù)據(jù)的外包，云計(jì)算服務(wù)提供者（Cloud ComputingServiceProvider，CSP)對用戶數(shù)據(jù)具有控制權(quán)。那么用戶的敏感信息比如登 錄名、長期的行為等都可能被CSP非法利用，如挖掘用戶隱私等。
[0004] 二、多租戶帶來管理問題。為防止泄露隱私，用戶以假名登錄，那么需要針對每一 個(gè)云服務(wù)，每一個(gè)具體應(yīng)用，每一次會話都使用不同的假名才能保證用戶的隱私。如果由用 戶管理對應(yīng)的假名及密碼，該管理工作將是十分繁瑣的。且不具有連續(xù)性的假名使用戶無 法積累在CSP端的彳目譽(yù)。
[0005] 三、多租戶給CSP帶來威脅。如果任何用戶都可以訪問云服務(wù)，則惡意用戶可能會 借機(jī)對云服務(wù)本身進(jìn)行破壞，比如盜取數(shù)據(jù)、執(zhí)行漏洞掃描、發(fā)起拒絕服務(wù)攻擊（Denialof Service，DoS)等。特別是如果允許用戶以假名登錄，惡意用戶可以進(jìn)行漂白攻擊，即有過 破壞行為的惡意用戶，只要在下一次訪問該服務(wù)時(shí)使用新的假名，仍然能進(jìn)行正常訪問，甚 至繼續(xù)實(shí)施破壞行為。
[0006] 針對以上問題，現(xiàn)有的云計(jì)算身份管理方法雖然實(shí)現(xiàn)了用戶身份的隱藏，但存在 一些問題：
[0007] -是現(xiàn)有的用戶匿名管理方法中用戶的歷史行為與固定的用戶相關(guān)聯(lián)，分析者可 以通過挖掘用戶的歷史行為，獲取用戶隱私。
[0008] 二是現(xiàn)有群簽名技術(shù)不利于動態(tài)的成員加入與離開，與云計(jì)算的開放性相沖突。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了解決上述云計(jì)算身份管理問題，實(shí)現(xiàn)真正的用戶身份與假名不可關(guān)聯(lián)的匿名 性，適應(yīng)云計(jì)算環(huán)境的要求，本發(fā)明提供了一種基于信譽(yù)的云計(jì)算身份管理方法。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：基于信譽(yù)的云計(jì)算身份管理方法，該方法對現(xiàn)有的匿名訪 問方法進(jìn)行改進(jìn)，并引入了信譽(yù)機(jī)制，解決了信譽(yù)記錄與匿名性之間的矛盾。用戶在訪問云 服務(wù)過程中，不同的會話使用不同的假名，并且該假名不可追蹤，實(shí)現(xiàn)了真正的匿名訪問。 信譽(yù)的引入便于云計(jì)算服務(wù)提供者識別惡意用戶，對云服務(wù)能夠起到保護(hù)作用。具體模型 設(shè)計(jì)如下：
[0011] 模型的設(shè)計(jì)首先需要做一些合理的假定，以便能正常的運(yùn)行。首先假設(shè)存在一個(gè) 仲裁機(jī)構(gòu)，其職能類似一個(gè)政府權(quán)威部門，能夠打開用戶的匿名信息；其次假設(shè)在每個(gè)實(shí)體 之間的通信信道是安全的。
[0012] R頂將實(shí)際交互中參與的各方抽象為四個(gè)角色：用戶（User，U)、CSP、身份注冊機(jī) 構(gòu)（IdentityProvider，IdP)及去匿名化機(jī)構(gòu)（De-anonymizingAuthority，DA)〇
[0013]:>用戶：云服務(wù)的訪問者，也是匿名的要求者與受益者，承受CSP對自己的評價(jià)， 從IdP獲取自身信譽(yù)值；
[0014]灸CSP:給用戶提供服務(wù)，對用戶的表現(xiàn)進(jìn)行評價(jià)；
[0015] :>IdP:提供用戶注冊服務(wù)，給用戶提供身份證書及信譽(yù)證書，根據(jù)反饋計(jì)算用戶 信譽(yù)值；
[0016] >DA :打開用戶的假名，提供用戶身份相關(guān)的信息。
[0017] 本發(fā)明包括5個(gè)階段，即環(huán)境建立階段、用戶注冊階段、身份認(rèn)證階段、信譽(yù)值處 理階段及打開假名階段。
[0018] 環(huán)境建立階段：初始建立時(shí)，首先創(chuàng)建IdP、DA及CSP公共參數(shù)，然后產(chǎn)生簽名所需 的公私密鑰；密鑰產(chǎn)生操作如下所示，其中A表示安全系數(shù)，PK表示公開密鑰，SK表示私 有密鑰；
[0019]>產(chǎn)生用戶的身份簽名密鑰操作：（PKId_s，SKId_s) -Setup_IdP_IdSign(lA)，在輸 入安全系數(shù)為A的前提下，輸出IdP用于簽署用戶Id證書的公鑰與私鑰，其中PKId_s，SKId_ 3分別表示Id證書的公鑰與私鑰；
[0020]> 產(chǎn)生用戶的盲簽名密鑰操作：(PKIdb，SKIdb) -Setup_IdP_blind(lA)，產(chǎn)生IdP 用于盲簽名的公鑰與私鑰，其中PKId_b，SKId_b*別表示IdP用于盲簽名的公鑰與私鑰；
[0021] :>產(chǎn)生反饋簽名密鑰操作：(PKesP，SKesP) -Setup_CSP(1A)，產(chǎn)生CSP簽署反饋信 息的公鑰與私鑰，其中PKesP，SKesP分別表示CSP簽署反饋信息的公鑰和私鑰；
[0022] >產(chǎn)生仲裁簽名密鑰操作：(PKDA，SKDA) -Setup_DA(lA)，產(chǎn)生DA關(guān)于用戶假名操 作的公鑰與私鑰，其中PKDA，SKDA*別表示DA用于假名操作的公鑰和私鑰。
[0023] 身份簽名密鑰及盲簽名密鑰可以合二為一，此情況下如果密鑰泄露則系統(tǒng)會全部 崩潰。如果二者分開，當(dāng)一個(gè)密鑰泄露，比如盲簽名密鑰泄露，則只會影響到信譽(yù)值更新部 分，其他簽名還是有效的。出于這種考慮，本發(fā)明將二者分開。本發(fā)明的假名其實(shí)是用戶簽 署的一個(gè)數(shù)字簽名。
[0024] 用戶注冊階段：包含注冊操作及驗(yàn)證操作，如下所示：
[0025]主冊操作：（CId，r印，Crep) -Register(SKId_s，Id)，用戶向IdP注冊，用戶輸入身 份標(biāo)識Id，獲得關(guān)于身份的證書CId，信譽(yù)值r印及信譽(yù)證書C"p;這里的信譽(yù)值是IdP給予 新用戶的初始信譽(yù)值，其中CId表示身份證書，C"p表示信譽(yù)證書；
[0026] 驗(yàn)證操作：，1/丄一CheckReg(PKId_s, CId, rep, Crep)用戶對證書進(jìn)行驗(yàn)證，輸入 信譽(yù)證書、身份證書及IdP的公鑰，確認(rèn)證書的合法來源。驗(yàn)證通過返回1，否則返回丄。
[0027] 用戶首次進(jìn)入系統(tǒng)訪問云服務(wù)時(shí)，利用注冊操作，以自己Id向IdP注冊。IdP檢測 用戶Id不是重復(fù)的且沒有在黑名單之列，檢測通過之后，設(shè)置用戶初始信譽(yù)值，頒發(fā)證明 身份的證書及信譽(yù)值證書。用戶用于注冊的Id是公開的，比如URL或者電子郵件地址。公 開的Id攜帶較少的用戶隱私信息，同時(shí)也便于IdP驗(yàn)證其真實(shí)性。云服務(wù)是開放的，不能 設(shè)置太嚴(yán)格的準(zhǔn)入條件，所以只要符合基本的安全要求都允許訪問。用戶注冊之后，利用驗(yàn) 證操作，驗(yàn)證身份證書及信譽(yù)證書來自于合法的IdP。整個(gè)過程對應(yīng)圖1(a)中的步驟1。
[0028] 身份認(rèn)證階段：用戶具有了可辨識的合法身份之后，便可訪問CSP，主要過程如圖 1(a)中步驟2和3。包括產(chǎn)生假名操作及身份認(rèn)證操作，如下所示：
[0029] 產(chǎn)生假名操作：PU-Gen_pny(Id,CId,rep)利用用戶身份，身份證書，信譽(yù)值產(chǎn)生 用戶假名，Pu表示用戶訪問CSP時(shí)所呈現(xiàn)的唯一身份標(biāo)識；
[0030] 身份認(rèn)證操作：1/丄一Authenticate(Pu,Crap)CSP通過假名驗(yàn)證用戶的合法身份， 并驗(yàn)證用戶的信譽(yù)值，能確定該信譽(yù)值確實(shí)是該用戶的信譽(yù)值，且來源可靠。
[0031] 產(chǎn)生假名操作對用戶Id及證書進(jìn)行匿名化處理，用戶Id的匿名化是利用DA公鑰 將Id加密，所以當(dāng)產(chǎn)生糾紛時(shí)DA能用私鑰解密，還原用戶Id。身份認(rèn)證操作通過" 2 -協(xié) 議"在CSP與用戶之間進(jìn)行認(rèn)證，確認(rèn)用戶的合法性及信譽(yù)值的真實(shí)性。在此過程中，CSP 不知道用戶的真實(shí)身份，但能獲取用戶的信譽(yù)值，此信譽(yù)值可作為安全策略的依據(jù)，對用戶 權(quán)限進(jìn)行限制。
[0032] 圖1對應(yīng)匿名訪問及信譽(yù)更改過程流程。
[0033] 信譽(yù)值處理階段：在用戶訪問完CSP提供的服務(wù)之后，模型根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行信 譽(yù)值相關(guān)的一系列操作，包括信譽(yù)反饋操作、盲化處理操作、申請更改信譽(yù)操作、盲簽名操 作、確認(rèn)更改信譽(yù)操作，如下所示：
[0034] 1)信譽(yù)反饋操作：(rep_new,Crap_new) -Gran(Pu)，CSP針對Pu的表現(xiàn)給出信譽(yù)反 饋rep_new及其證書Crap_new，該證書證明了反饋來源于CSP，其中Pu表示用戶訪問CSP時(shí)所 呈現(xiàn)的唯一身份標(biāo)識；
[0035]2)盲化處理操作：Nonce_blind-Blind(Nonce)，Pu隨機(jī)選擇盲化值Nonce，并進(jìn) 行盲化處理得到盲化值Nonce_blind;
[0036]3)申請更改信譽(yù)操作：1/ 丄一Update(rep_new,Crep_new,Nonce_blind)，IdP對Pu 提交的信譽(yù)值反饋進(jìn)行驗(yàn)證，通過則返回1，否則返回丄；
[0037]4)盲簽名操作：Cblind-Blind_sign(Nonce_blind)，IdP對盲化的隨機(jī)數(shù)Nonce_ blind進(jìn)行簽名，產(chǎn)生一個(gè)盲簽名Cblind;
[0038]5)確認(rèn)更改信譽(yù)操作：1/丄一ConfirmJJpdate(CNcmJ，用戶將Cblind去盲化得到 CNci_，并以此向IdP提交更新用戶信譽(yù)值確認(rèn)，IdP更新成功返回1，否則返回丄。
[0039]CSP利用信譽(yù)反饋操作給予Pu反饋，如圖1 (b)中步驟5所示。申請更改信譽(yù)操作 將反饋值連同一個(gè)經(jīng)過盲化過的隨機(jī)值Nonce_blind提交給IdP，申請更新信譽(yù)值，對應(yīng)圖 1 (b)中步驟6。IdP對反饋進(jìn)行驗(yàn)證，確定其合法性，但不能確定該反饋針對哪個(gè)用戶，因?yàn)?IdP無法將Pu映射到其真實(shí)身份。IdP利用盲簽名操作對N〇nce_blind簽名，將簽名結(jié)果 返回給Pu，如圖1(b)中步驟7。因?yàn)橛脩糁苯赢a(chǎn)生了Pu，所以用戶可以定位自己的Pu。用 戶通過Pu，獲取Cblind，將Cbl