基于同態(tài)標(biāo)簽的云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證技術(shù)研究.pdf

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1、中圖分類號(hào)：TQ028.1UDC分類號(hào)：540基于同態(tài)標(biāo)簽的云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證技術(shù)研究陳玉2015年1月中圖分類號(hào)：TP309.2UDC分類號(hào)：004.62基于同態(tài)標(biāo)簽的云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證技術(shù)研究作者姓名陳玉學(xué)院名稱計(jì)算機(jī)學(xué)院指導(dǎo)教師祝烈煌教授答辯委員會(huì)主席譚毓安教授申請(qǐng)學(xué)位工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2015年1月HomomorphicTagsBasedCloudStorageIntegrityVerificationTechniquesCandidateName：YuChenSchoolorDepartment:Compu

2、terScienceFacultyMentor:Prof.LiehuangZhuChair,ThesisCommittee：Prof.Yu’anTanDegreeApplied:MasterofComputerScienceMajor：ComputerScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標(biāo)注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包

3、含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對(duì)此研究工作所做的任何貢獻(xiàn)均已在學(xué)位論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著科技的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)性能的不斷提升，越來(lái)越多的用戶將本地大文件放到遠(yuǎn)處云服務(wù)器上。云存儲(chǔ)可為客戶提供諸多方便，減輕了客戶對(duì)于本地文件存儲(chǔ)及管理的開銷。然而這也意味著客戶失去了對(duì)文件的實(shí)際控制，遠(yuǎn)端服務(wù)器可能由于某些外部原因或惡意刪除不經(jīng)常被用戶訪問的文件而使文件丟失。全球曾多次出現(xiàn)云安全事故，給國(guó)家和企業(yè)帶來(lái)了巨大損失。不誠(chéng)實(shí)

4、的服務(wù)器出于保護(hù)自身名譽(yù)將此問題隱瞞，當(dāng)用戶真正想用文件的時(shí)候發(fā)現(xiàn)文件已經(jīng)取不回來(lái)，可能為時(shí)已晚。鑒于此，研究者們提出多種遠(yuǎn)端存儲(chǔ)完整性的驗(yàn)證協(xié)議來(lái)解決以上問題，使用標(biāo)簽來(lái)代替文件本身進(jìn)行驗(yàn)證的方案被提出來(lái)，包括后來(lái)主流的PDP（數(shù)據(jù)持有證明）/POR（可恢復(fù)證明）系列方案。通常情況下，這些驗(yàn)證協(xié)議基于RSA或雙線性映射BLS性質(zhì)，而這兩種運(yùn)算往往不是特別高效，在復(fù)雜的云環(huán)境中往往顯露出局限性。本課題中，我們提出了基于橢圓曲線同態(tài)標(biāo)簽的云存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方案ECPDP。與經(jīng)典PDP相比，本方案使用160比特的安全參數(shù)即可達(dá)到RSA1024比特的安全性，因而大大減小了計(jì)算開

5、銷和通信開銷。我們將該方案細(xì)分為強(qiáng)弱兩種安全級(jí)別的方案，強(qiáng)安全方案可以保證每一個(gè)文件塊的完整性，而弱安全方案僅能保證一組文件塊整體的完整性，不能保證每個(gè)文件塊是完整的，但是其計(jì)算性能更加優(yōu)良。方案同時(shí)采用了抽樣的思想，在保證檢測(cè)率的前提下，盡量減少通信代價(jià)。通過與PDP的實(shí)驗(yàn)對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)該方案客戶端持有的元數(shù)據(jù)減少84%，且計(jì)算復(fù)雜度減少了13%。同時(shí)，結(jié)合云存儲(chǔ)復(fù)雜的環(huán)境，我們提出了基于橢圓曲線同態(tài)標(biāo)簽的支持公開驗(yàn)證和動(dòng)態(tài)驗(yàn)證的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證方案。利用雙線性映射特有的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)公開驗(yàn)證，利用哈希樹的認(rèn)證結(jié)構(gòu)滿足用戶實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)更新后的完整性驗(yàn)證。之后也提出了可恢復(fù)性、

6、健壯性等優(yōu)良性能方案的研究方向。在此基礎(chǔ)上，我們對(duì)所提的方案進(jìn)行了各方面的性能分析及安全分析等。結(jié)果表明，與經(jīng)典PDP方案相比，本方案多項(xiàng)開銷代價(jià)不隨文件大小線性增長(zhǎng)，元數(shù)據(jù)更為輕量，具有更低的通信開銷和計(jì)算開銷，同時(shí)其安全性能更加優(yōu)良。關(guān)鍵詞：云存儲(chǔ)完整性、數(shù)據(jù)持有證明、橢圓曲線、同態(tài)認(rèn)證標(biāo)簽、可證安全性I北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWiththedevelopmentoftechnologyandcomputerperformance,anincreasingnumberofclientschoosetooutsourcetheirdatatoremot

7、ecloudstorage.Itoffersclientsgreatconvenience,relievingthemfromheavyburdenofstorageandmanagement.However,thisentailsasacrificeofactualcontrolofthesefilesforclients.Remoteserversmaysufferfromdiskfailureforuncertainreasonsorevendeleterarelyaccesseddatatosellthestoragetoothe