云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證機(jī)制研究.pdf

1、隨著云存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，為了節(jié)約存儲(chǔ)成本，越來越多的用戶選擇將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，但同時(shí)用戶也失去了對(duì)數(shù)據(jù)的控制權(quán)，無法確保存儲(chǔ)在云中的數(shù)據(jù)是完整的。云存儲(chǔ)服務(wù)器(Cloud Storage Server，CSS)需要通過一種有效的協(xié)議向用戶提供數(shù)據(jù)完整性證明。在實(shí)際應(yīng)用中，用戶不僅需將大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，并且可能隨時(shí)需要對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。因此，確保用戶數(shù)據(jù)的完整性，不僅包含靜態(tài)數(shù)據(jù)的完整性驗(yàn)證，還需驗(yàn)證服務(wù)器是否正確更新了用戶的數(shù)據(jù)。現(xiàn)有

2、方案主要利用短簽名算法實(shí)現(xiàn)公開驗(yàn)證，并通過引入動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來支持?jǐn)?shù)據(jù)更新。但仍存在計(jì)算、存儲(chǔ)和通信開銷較大，無法支持全動(dòng)態(tài)（插入、修改和刪除）更新，或動(dòng)態(tài)更新過程復(fù)雜等問題。
　　本文針對(duì)上述問題，分析公開驗(yàn)證模型、簽名算法和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)，提出基于多分支路徑(Large BranchingTree，LBT)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證機(jī)制，并對(duì)該方案進(jìn)行改進(jìn)。論文主要工作如下:
　　(1)為了降低方案計(jì)算和通信開銷，解決批

3、量數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新問題，本文將多分支路徑樹LBT與默克爾哈希樹(Merkle Hash Tree，MHT)結(jié)構(gòu)的哈希散列樹概念相融合，形成新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提出基于LBT的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證機(jī)制。相較于MHT，LBT樹的深度隨出度的增加呈指數(shù)減少，樹的深度降低意味著在挑戰(zhàn)-響應(yīng)過程中，云存儲(chǔ)服務(wù)器所需返回的輔助信息將大大減少，從而減少系統(tǒng)各實(shí)體間的通信和計(jì)算負(fù)擔(dān)。LBT的多分支結(jié)構(gòu)允許多個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊同時(shí)更新，而造成的計(jì)算開銷與單個(gè)數(shù)據(jù)

4、塊的更新是相同的，即方案可以高效地支持批量數(shù)據(jù)更新。
　　(2)針對(duì)動(dòng)態(tài)更新過程中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要重構(gòu)的問題，本文利用新的樹型結(jié)構(gòu)認(rèn)證方法，提出改進(jìn)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證機(jī)制?；贚BT模型，通過引入雙線性映射的技術(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的認(rèn)證方法進(jìn)行了改進(jìn)。方案對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)持有性證明(Dynamic Provable Data Possession，DPDP)系統(tǒng)模型提出完整的定義，并給出相應(yīng)的安全模型。在方案的預(yù)處理階段，用戶無需預(yù)先構(gòu)造整