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。     

一种基于同态标签的动态云存储数据完整性验证方法

在云存储服务中,为使用户可以随时验证存储在云存储服务器上数据的完整性,提出一种基于同态标签的动态数据完整性验证方法。通过引入同态标签和用户随机选择待检测数据块,可以无限次验证数据是否完好无损,并支持数据动态更新;可信第三方的引入解决了云用户与云存储服务供应商因数据完整性问题产生的纠纷,实现数据完整性的公开验证;然后给出该方法的正确性和安全性分析,以及该方法的性能分析;最后通过实验验证了该方法是高效可行的。     

面向云存储的多副本文件完整性验证方案

文件完整性验证是云存储服务的一项重要安全需求.研究者已经提出多项针对云存储文件完整性验证的机制,例如数据持有性验证(prove of data possession,PDP)或者数据可恢复证明(proof of retrievability,POR)机制.但是,现有方案只能够证明远程云存储持有一份正确的数据,不能检验其是否保存多份冗余存储.在云存储场景中,用户需要验证云存储确实持有一定副本数的正确文件,以防止部分文件意外损坏时无法通过正确的副本进行恢复.提出的多副本文件完整性验证方案,能够帮助用户确定服务器正确持有的文件副本数目,并能够定位出错的文件块位置,从而指导用户进行数据恢复.实验证明,充分利用了多服务器分布式计算的优势,在验证效率上优于单副本验证方案.     

面向资源受限用户的高效动态数据审计方案

物联网（IoT）设备推动着云存储外包数据服务的快速发展,从而使云存储外包数据服务得到越来越多终端用户的青睐,因此如何确保云服务器中用户数据的完整性验证成为一个亟待解决的热点问题。针对资源受限的用户,目前的云数据审计方案存在运算复杂、开销高和效率低等问题。为了解决这些问题,提出一个面向资源受限用户的高效动态数据审计方案。首先提出一个支持动态审计的NCBF-M-MHT数据结构,其中：新颖的计数布隆过滤器（NCBF）结构能在O（1）时间内实现数据的动态更新请求,从而保证审计的高效性;多棵Merkle哈希树（M-MHT）结构的根节点则通过用户身份验证进行签名,进而保证数据的安全性。然后对审计各实体采用不同的分配方式,并使用数据证据和标签证据来验证数据的正确性和完整性。实验结果表明,相比基于动态哈希表的审计方案（DHT Audit）、基于MHT的审计方案（MHT Audit）和基于位置数组双向链接信息表的审计方案（LA-DLIT Audit）,所提出的方案在审计验证阶段的时间开销分别降低了45.40%、23.71%和13.85%,在动态更新阶段的时间开销分别降低了43.33%、27.50%和17.58%。     

一种采用签名与哈希技术的云存储去重方案

针对单一云存储服务提供商可能对数据进行垄断控制和现有云存储去重系统采用的收敛加密算法容易遭受暴力攻击等问题,提出了一种采用签名与哈希技术的云存储去重方案,通过在数据去重过程中采用双层校验机制对数据完整性进行审计,能够校验文件的完整性和精确地定位到损坏的数据块;同时构造Merkle哈希树来生成校验值,计算出去重标签,保证重复数据能够被检测;使用Mapbox和Lockbox结合的机制加密数据信息,保证非授权用户无法对文件进行访问。安全性分析及仿真实验结果表明,方案有效抵制暴力攻击,并能够降低去重标签的计算开销和减少存储空间。     

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。     

EMCA:一种新的多云存储中高效的多副本审计方案

云数据审计是一项允许数据所有者在不下载数据的情况下检查数据是否在远程云服务器上完整存储的技术。目前,云数据审计可分为单副本审计和多副本审计,针对多副本审计方案中计算开销大以及无法审计多云存储数据的不足,提出了一种在多云情景下高效的多副本云数据审计方案。所提方案使用较轻量级的模幂加密技术代替传统上计算成本较高的双线性配对技术,以降低在审计过程中的计算开销,提高了方案的效率。为每个副本数据块生成一个同态验证标签(HVT)作为元数据,当用户发出审计要求,每个云服务提供商生成对应的证据,由云服务器管理者聚合证据,实现了在多云存储中的审计。安全分析表明,所提方案可抵挡恶意云服务提供商的伪造攻击,以及恶意云服务提供商与第三方审计者的合谋攻击。性能分析表明,所提方案在计算开销上低于现有多副本审计方案,实现了高效的多云存储多副本审计。     

基于数据持有性证明的完整性验证技术综述

在云存储环境中,为确保用户数据的完整性和可用性,用户需要对存储在云服务器中的数据进行完整性验证。现有的数据完整性验证机制主要有两种：数据持有性证明（Provable Data Possession,PDP）与可恢复数据证明（Proof of Retrievability,POR）。重点讨论了基于PDP的云存储数据完整性验证机制。结合PDP验证机制特性,对PDP方案进行分类,并总结了各分类使用的关键技术;根据分类阐述了PDP方案的研究现状,并对典型方案在动态验证、批量审计、计算开销等几个方面进行了对比分析;讨论了基于PDP的云存储数据完整性验证机制未来的发展方向。     

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。     

全生命周期的云外包数据安全审计协议

海量数据的产生给用户带来了极大的存储和计算负担,云服务器的出现很好地解决了这一问题,但数据外包给用户带来便利的同时,也引起了一些的安全问题。针对数据在外包过程中的安全性问题,结合经典的字符串相等检测协议和基于等级的默克尔哈希树（RMHT）算法,设计并实现了一种理论更简化、效率更高的全生命周期的云外包数据安全审计协议。该协议不仅可以保证外包存储数据的完整性,用户可以定期对数据的完整性进行审计;而且可以保证数据的安全迁移;此外,还可以防止恶意的云服务器保留迁移数据的副本,更好地保护用户的隐私。安全性分析和效率分析显示,该协议足够安全并较为高效,外包数据在整个生命周期的安全性将得到较好的保护。     

基于嵌套Merkle Hash tree区块链的云数据动态审计模型

云存储凭借高扩展性、高可靠性、低成本的数据管理优点得到用户青睐。然而,如何确保云数据完整性成为亟待解决的安全问题。当前最成熟、高效的云数据完整性审计方案是基于半可信第三方来提供公共审计服务,但基于半可信第三方审计方案存在单点失效、算力瓶颈和错误数据定位效率低等问题。为了解决上述问题,提出了基于区块链的云数据动态审计模型。首先,采用分布式网络、共识算法建立一个由众多审计实体组成的区块链审计网络,并以此来解决单点失效和算力瓶颈问题;然后,在保证区块链数据可信度的前提下,引入变色龙哈希算法和嵌套MHT结构,以实现云数据标签在区块链上的动态操作;最后,借助嵌套MHT结构以及辅助路径信息,提高了在审计发生错误时对错误数据的定位效率。实验结果表明,与基于半可信第三方云数据动态审计方案相比,所提模型显著提高了审计效率,降低了数据动态操作时间开销,并提升了错误数据定位效率。     

支持受损数据定位与恢复的动态群用户可证明存储

The outsourced storage mode of cloud computing leads to the separation of data ownership and management rights of data owners, which changes the data storage network model and security model. To effectively deal with the software and hardware failures of the cloud server and the potential dishonest service provider and also ensure the availability of the data owners’ data, the design of secure and efficient data availability and recoverability auditing scheme has both theoretical and practical importance in solving the concern of users and ensuring the security of cloud data. However, most of the existing studies were designed for the security and efficiency of data integrity or recoverability schemes, without considering the fast identification and reliable recovery of damaged data under dynamic group users. Thus, to quickly identify and recover damaged data, a publicly verifiable proof of storage scheme was proposed for dynamic group cloud users. The designed scheme enabled a trusted third-party auditor to efficiently identify the damaged files through a challenge-response protocol and allowed the cloud storage server to effectively recover them when the degree of data damage is less than an error correction ability threshold. The scheme combined association calculation and accumulation calculation, which effectively reduced the number of calculations for the identification of damaged data. By combining erasure coding and shared coding technology, the scheme achieved effective recovery of damaged data of dynamic group users. At the same time, the scheme also supported dynamic user revocation, which ensured the integrity audit and reliable recovery of the collective data after user revocation. The network model and threat model of the designed scheme were defined and the security of the scheme under the corresponding security model was proved. Through the prototype implementation of the scheme in the real environment and the modular performance analysis, it is proved that the proposed scheme can effectively identify the damaged data and reliably recover the cloud data when the data is damaged. Besides, compared with other schemes, it is also proved that the proposed scheme has less computational overhead in identifying and recovering damaged data. © 2022, Beijing Xintong Media Co., Ltd.. All rights reserved.     

基于区块链的云数据审计方案

云存储凭借高扩展性、高可靠性、低成本的数据管理优点得到用户青睐。然而,如何确保云数据完整性成为亟待解决的安全挑战。目前的云数据完整性审计方案,绝大部分是基于半可信第三方来提供公共审计服务,它们存在单点失效、性能瓶颈以及泄露用户隐私等问题。针对这些缺点提出了基于区块链的审计模型。该模型采用分布式网络、共识算法建立一个去中心化、易扩展的网络解决单点失效问题和计算力瓶颈,利用区块链技术和共识算法加密用户数据保证数据不可窜改和伪造,确保了用户数据的隐私。实验结果表明,与基于半可信第三方云数据审计方案相比,该模型能够保护用户隐私,显著提高了审计效率,减少通信开销。     

基于区块链的分布式离链存储框架设计

随着分布式存储技术的不断发展,越来越多的企业、政府机构用户将数据保存在云端,实现大数据的分布式存储和数据资源共享。区块链技术的去中心化、可追溯、不可篡改、数据一致性等特点,为解决云存储存在的隐私和安全挑战问题带来了新的契机。文章提出了一种基于区块链的分布式离链存储框架。在区块链中部署区块节点和存储节点,其中区块节点用于执行底层区块链运行机制,存储节点用于存储数据和文件,通过将区块和存储功能区分开实现了离链存储,保证了区块链的运行效率。此外,文章还提出了一个使用基于经典数据占有机制的全局交互验证方法,以确保数据文件的分布、可靠和可证明的存储。用户向区块链中添加区块(存储文件)时会触发公平挑战机制的审核机制,从而隐式验证离链存储的所有文件是否完整。     

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。     

基于改进的区块链云数据动态审计机制研究

云存储凭借其高扩展性、低成本等优点得到大众青睐,但确保云数据完整性成为亟待解决的安全挑战。为解决基于TPA的公共审计方案中存在的安全和效率问题,有学者提出了基于区块链的公共审计方案,但数据拥有者的审计负担较大,都是静态审计,且不支持错误数据定位操作。基于此,提出了基于改进的区块链云数据动态审计机制,通过将部分审计工作委托给共识代表以减轻数据拥有者审计开销,设计带权多层次MHT结构以支持数据的动态操作,审计失败时帮助定位到错误数据。理论分析和实验结果表明,与现有方案相比,提出方案更安全可靠、动态审计效率更高,数据拥有者的计算和通信开销更少。