BTDA:基于半可信第三方的动态云数据更新审计方案

云存储由于具有方便和廉价的优点,自诞生以来便得到了广泛应用。但与传统系统相比,云存储中的用户失去了对数据的直接控制,因此用户最关心的是存储在云上的数据是否安全,其中完整性是安全需求之一。公共审计是验证云数据完整性的有效方法。虽然现有方案不仅能够实现云数据的完整性验证,也能够支持动态数据更新审计,但它们也存在缺点,例如在执行多个二级文件块更新任务时,用户需要一直在线进行更新审计,而且在该过程中用户与云服务器的通信量和用户计算量都较大。基于此,提出了一种基于半可信第三方的动态云数据更新审计方案——BTDA。在BTDA中,用户将二级文件块更新审计任务代理给半可信第三方,因此在二级文件块更新审计过程中,用户可以离线,从而减少了用户端的通信量和计算量。另外,BTDA采用了数据盲化和代理重签名技术来防止半可信第三方和云服务器获取用户敏感数据,从而保护了用户隐私。实验表明,与目前的二级文件块更新审计方案相比,BTDA中的用户端无论在计算时间还是通信量方面都有大幅减少。     

基于盲签名的云共享数据完整性审计方案

云端共享数据完整性审计用来验证一个用户群组共享在云端的数据的完整性。传统方式下,成员用户需要为每一个数据块生成认证器,再将数据块和对应的认证器上传到云服务器中保存。然而用户的计算资源有限且计算能力不高,由用户产生数据块认证器需要消耗用户很大的计算开销。为了节省用户的计算资源,提高认证器生成的效率,提出基于盲签名算法的云共享数据完整性审计方案。用户先对数据块进行盲化再发送到认证器生成中心生成相应的认证器,此外,方案中对第三方审计者TPA进行审计授权,有效地避免了攻击者对于云服务器的DDoS攻击。安全性分析和实验结果表明该方案是安全、高效的。     

云存储中基于虚拟用户的数据完整性验证

针对验证数据完整性过程中被撤销用户与云服务器存在共谋的问题,提出基于虚拟用户的数据完整性校验方案。在管理群组用户的过程中,管理员让云服务器作为代理,通过重签名方法将被撤销用户的签名转换为虚拟用户签名,以防止攻击者获取群组用户身份隐私信息。另一方面,管理员在本地存储所有用户的身份隐私信息,用户在访问共享数据之前需要通过管理员的验证,这样既能保证校验者可以正确验证共享数据的完整性,又能保护群组用户的隐私和共享数据的安全。分析证明结果表明,所提方案在用户撤销时不仅能够验证共享数据的完整性,还能降低攻击者精确获取用户身份隐私信息和共享数据内容的概率。     

用户可动态撤销及数据可实时更新的云审计方案

随着云存储的出现,越来越多的用户选择将大量数据存储在远程云服务器上,以节约本地存储资源.如何验证用户远程存储在云端数据的完整性,成为近年来学术界的一个研究热点.虽然现已提出了很多云审计方案,但大多数方案都假设个人和企业在使用云存储系统的整个过程中,用户及其公私钥始终不变,且不能高效地对数据进行实时动态更新.为此,提出一种轻量级的支持用户可动态撤销及存储数据可动态更新的云审计方案.首先,该方案允许用户可高效地动态撤销（包括更换公私钥）,在用户撤销阶段,采用了多重单向代理重签名技术,新用户只需计算重签名密钥,而无需从云端下载数据再重新签名后上传到云端;其次,该方案能够保证数据可实时动态更新（插入、删除、修改）,通过在数据块的身份识别码中引入虚拟索引,数据动态更新时,只有被更新数据块的身份识别码发生变化,其余数据块的身份识别码保持不变;最后,在重签名阶段,云服务器代替新用户进行签名,在审计阶段,第三方审计者代表当前用户对存储在远程云服务器上的数据进行完整性验证,减轻了终端用户的计算开销及系统的通信开销（轻量级）.安全性分析和性能分析进一步说明,该方案是安全的和高效的.     

基于代理重签名的支持用户可撤销的云存储数据公共审计方案

针对用户动态可撤销需要新的数据管理员对其前任所管理的数据进行完整性验证的问题,基于单向代理重签名技术提出了具有隐私保护的支持用户可撤销的云存储数据公共审计方案。首先,该方案中所采用的单向代理重签名算法,其代理重签名密钥由当前用户私钥结合已撤销用户公钥生成,不存在私钥泄露问题,能够安全实现数据所有权的转移;其次,该方案证明了恶意的云服务器不能产生伪造的审计证明响应信息来欺骗第三方审计者（TPA）通过审计验证过程;更进一步,该方案采用了随机掩饰码技术,能够有效防止好奇的第三方审计者恢复原始数据块。和Panda方案相比较,所提方案在增加抗合谋攻击功能的基础上,其审计过程中通信开销与计算代价仍全部低于Panda方案。     

具有紧凑标签的基于身份匿名云审计方案

云存储技术具有效率高、可扩展性强等优点。用户可以借助云存储技术节省本地的存储开销,并与他人共享数据。然而,数据存储到云服务器后,用户失去对数据的物理控制,需要有相应的机制保证云中数据的完整性。数据拥有证明（PDP,provable data possession）机制允许用户或用户委托的第三方审计员（TPA,third party auditor）对数据完整性进行验证。但在实际应用中,数据通常由多个用户共同维护,用户在进行完整性验证请求的同时泄露了自己的身份。匿名云审计支持 TPA 在完成数据完整性验证时保证用户的匿名性。在基于身份体制下,匿名云审计方案通常需要借助基于身份的环签名或群签名技术实现,数据标签的构成元素与用户数量相关,使得数据标签不够紧凑,存储效率较低。为了解决这一问题,提出一种基于身份的匿名云审计方案通用构造,使用一个传统体制下的签名方案和一个传统体制下的匿名云审计方案即可构造一个基于身份的匿名云审计方案。基于该通用构造,使用 BLS 签名和一个传统体制下具有紧凑标签的匿名云审计方案设计了具有紧凑标签的基于身份匿名云审计方案。该方案主要优势在于数据标签短,能够减少云服务器的存储压力,提高存储效率。此外,证明了该方案的不可欺骗性和匿名性。     

云计算中一种对大群组用户的隐私保护公共审计方案

如今,随着科学技术的发展,云计算得到越来越多的关注和应用,随之而来的则是数据存储的安全问题。因此,与云存储有关的密码学研究成为学术界的一个热门领域。使用云存储服务的用户可以享受高质量的按需服务。但是,由于用户不再物理地拥有数据,因此无法保证云计算中数据的正确性和完整性。文章提出了一种隐私保护机制来保护用户存储在云中的数据的隐私,同时引进可信的第三方审计员(TPA)支持公共审计。在执行公共审计时,检查外包数据的完整性。为安全引进有效的TPA,必须保证审计过程对用户数据的隐私不构成新的安全威胁,同时不会给用户带来其他在线压力。特别地,当用户数据要和云中大部分人共享时,为保证数据不被云篡改,就必须委托TPA进行审计,同时TPA可以不检索整个数据。因此,无论是数据块信息还是数据块上的签名信息,对TPA而言仍是保密的。     

高效可撤销的共享数据云存储审计

共享数据的云存储审计是指对群用户共享的云数据的完整性进行审计. 由于在共享数据云存储审计中, 用户可能因各种原因加入和离开用户群, 因此这种方案通常支持群用户撤销. 在大多数现存的共享数据云审计方案中, 用户撤销的计算开销与用户群要上传的文件块总数成线性关系, 造成很大的计算和通信代价, 如何减少用户撤销产生的计算和通...     

群组内基于区块链的匿名可搜索加密方案

公钥可搜索加密技术不仅可以保护云存储中用户的数据隐私,还可以提供数据在不解密的条件下进行密态数据搜索的功能。针对群组内用户进行密文安全搜索的需求,本文以群组为单位使用基于身份的广播加密进行数据的加密与密钥封装,以基于身份的可搜索加密构造关键词密文及关键词陷门,提出了一种群组内的公钥可搜索加密方案,保证了只有群组内的授权用户才可以进行安全搜索并解密数据。此外,为保护用户的身份隐私,通过构造匿名身份,避免了因云服务器好奇行为而造成的用户身份泄露问题。同时,在按需付费的云环境中,为了防止云服务器向用户返回部分或不正确的搜索结果,文章结合区块链技术,使用区块链作为可信第三方,利用智能合约的可信性,在用户验证搜索结果正确后向云服务器支付搜索费用,解决了用户与云服务器之间的公平支付问题。并加入了违规名单机制,防止恶意用户对系统可用性造成影响。在安全性方面,通过基于判定性双线性Diffie-Hellman问题与判定性Diffie-Hellman问题进行安全性分析,证明了在随机谕言机模型与标准模型下方案满足关键词密文与关键词陷门的不可区分性。最后,通过功能对比表明本方案有较强的实用性,利用Charm-crypto密码库对方案进行效率对比,其结果表明本方案与其他相关方案相比具有较低的计算以及通信开销。     

云环境下基于代数签名持有性审计的大数据安全存储方案

针对存储在云端的大数据的安全性和动态更新问题,提出一种基于代数签名持有性审计的大数据安全存储方案。构建可信第三方审计者,利用代数签名(AS)技术对大数据进行数据持有性审计(DPA)以确保数据的完整性。另外,基于分而治之(DC)思想构建一种新型数据结构,使数据拥有者可以动态地进行修改、插入和删除操作,同时通过减少平移数据块的数量来降低操作的计算复杂度。实验结果表明,该方案能够有效地检测恶意操作,提供了较高的数据安全性,同时大大降低了服务器和审计端的计算量。     

可公开定责的密文策略属性基加密方案

属性基加密利用属性集和访问结构之间的匹配关系实现用户解密权限的控制,从功能上高效灵活地解决了“一对多”的密数据共享问题,在云计算、物联网、大数据等细粒度访问控制和隐私保护领域有光明的应用前景。然而,在属性基加密系统中(以密文策略属性基加密为例),一个属性集合会同时被多个用户拥有,即一个解密私钥会对应多个用户,因此用户敢于共享其解密私钥以非法获利。此外,半可信的中心存在为未授权用户非法颁发私钥的可能。针对属性基加密系统中存在的两类私钥滥用问题,通过用户和中心分别对私钥进行签名的方式,提出一个密文策略属性基加密方案。该方案支持追踪性和公开定责性,任何第三方可以对泄露私钥的原始持有者的身份进行追踪,审计中心可以利用公开参数验证私钥是用户泄露的还是半可信中心非法颁发的。最后,可以证明方案的安全性基于其依赖的加密方案、签名方案。     

无证书的共享数据公开审计方案

公钥密码体制中多数公开审计方案存在证书管理问题,会增加存储负荷和通信成本。为有效验证半可信云中数据的完整性,减少证书管理的额外开销,提出一种无证书的公开审计方案。采用同态技术实现批审计,高效完成多个用户的审计需求,通过ELGamal加密体制对用户身份进行追踪,防止用户的恶意行为。安全性和性能分析结果表明,该方案安全高效,能够抵抗类型Ⅰ和类型Ⅱ敌手攻击,并满足签名不可伪造性和签名用户身份隐私性。     

分级安全二维码下区块链溯源方案设计

食品安全溯源体系对食品安全保障以及食品行业自我约束具有重要的意义。现有各类结合区块链的溯源方案,存在各通信节点间的数据存储和验证安全强度不够的问题。部分方案虽然在节点间使用RFID实现访问控制,可防止信息被篡改,但成本过高且缺少节点间的身份验证。另一些方案在节点间使用二维码技术记录溯源信息。该类措施虽然可降低成本,但普通二维码具有信息公开性,不能存储机密数据。针对食品安全溯源,提出了基于区块链技术和二级二维码的新型溯源方案。设计了一个安全的二级二维码,用于解决节点间的数据通信安全问题,进而提出了一种分级安全的二维码下基于区块链的溯源方案。在该方案中,管理者通过溯源成员上传的身份签名来验证其合法性。只有合法成员可上传二维码信息,其他系统参与者可提取合法成员上传的群签名来确认二维码中存储信息的完整性。相较于使用RFID和普通二维码的溯源方案,在节点间实现了信息防篡改和身份认证的功能,以解决节点交易过程中的信息安全问题。     

A novel ID-based group signature

Group signatures, first introduced by Chaum and Heyst at Eurocrypt'91, allow individual members of a group to make signatures on behalf of the group while providing the signer's anonymity. Most of the previously proposed group signature schemes are based on the discrete logarithm problem, the public keys of users are not identity information, except for the ID-based scheme proposed by Park et al. in 1997. However, Park et al.'s scheme has a serious problem, which is that all of the previous group signatures signed by other members will be no longer valid if the group is changed. Moreover, the length of the group signature grows linearly with the number of group members, which makes their proposed scheme inefficient. In this paper, the authors propose a novel ID-based group signature scheme which can solve the problem raised by the inclusion of a new group member or the exclusion of an old group member. Meanwhile, compared to Park et al.'s scheme, our scheme requires less computing time for generating the group signature and verifying the group signature. The security of the proposed ID-based group signature scheme is based on the difficulty of computing the discrete logarithm modulo for a composite number.     

基于教育区块链与无证书签名的身份认证方案

针对当前教育资源共享安全性低和身份认证困难的问题, 提出了一种区块链技术与无证书签名相结合的可跨域身份认证方案, 将无证书签名技术的高安全性、无密钥托管问题等优点应用到区块链的分布式网络中, 实现了身份认证过程中用户安全、跨域认证、恶意用户可追溯、注册信息不可篡改. 首先, 基于教育区块链与无证书签名的身份认证方案是建...     

BB-tree based secure and dynamic public auditing convergence for cloud storage

Cloud computing is a current phrase in marketing for an idea which has been recognized for years: Outsourcing. Cloud computing provides a large amount of gratuities for each customer and enterprise agency. “Cloud model” is a more of a notion in which the data are hosted online and accessed in a time-anywhere manner, on a pay-per-use model. However, the users may not fully trust the cloud service providers (CSPs) in that environment. So, it is hard to decide whether the CSP meet their expectations to provide the proper secrecy to shared data. Moreover, in the environment of outsourcing, users have no longer control and ownership of data which may cause serious major issues related to data integrity. Previously, many researchers have committed themselves to draft auditing protocols for attaining proper public verification schemes through third-party auditor (TPA). On the other hand, these schemes may leak identity or data value to the third-party auditor. Therefore, to deal with these problems, we introduce an efficient public auditing protocol by constructing binary binomial tree (BBT)-like data structure with Boneh–Lynn–Shacham signature-based Homomorphic Verifiable Authenticator (BLS-HVA). This model also consists an index hash table (IHT), situated at TPA to record the information about the data block’s properties for auditing procedure. This model supports sampling blockless verification, batch auditing, and dynamic updating operations. Moreover, with such novel dynamic data structure, the proposed model guarantees that user’s group can easily trace any type of data changes through the designated BBT. Along with this, the users can also easily recover the accurate data blocks whenever the current data blocks are corrupted. The experimental results demonstrate that the proposed auditing model efficiently attains secure auditing for the cloud environment and outperforms the existing models in terms of communication and computation overhead.

     

具有隐私保护功能的移动云服务接入控制

针对移动云服务中的安全和隐私保护问题,提出一种匿名使用云存储服务的机制。在匿名身份注册部分,零知识验证和数字签名技术简化了移动云用户的密钥验证步骤,同时第三方使用户与自己的身份证书绑定,防止用户对移动云服务的恶意使用;在数据共享部分,系统通过提取共享者账号参数,用于解决因共享密钥丢失导致数据安全性降低的问题。结合理论分析的方法对所提出的机制进行安全性验证与评价,结果表明身份证书和共享密钥生成算法对用户隐私安全有很好的保护作用。