一个网络归档存储中实用的数据持有性检查方案

在网络归档存储中,数据持有性检查(DPC)用来在实际文件访问发生之前实时地检测远端服务器是否仍然完好地持有文件.提出一个实用的DPC方案.在一个挑战-应答协议中,检查者要求服务器计算文件中若干随机指定的数据块的一个Hash值,并和对应的校验块一起返回,以此判断文件的持有性.通过这种随机抽样校验的方法,在保证足够的置信度的同时降低了持有性检查的计算和通信开销.同时提出一个基于校验块循环队列的挑战更新机制,从而允许动态增加检查者可发起的有效挑战的次数.分析表明检查者端的存储开销和检查者和服务器间的通信开销均为常数量级.测试结果表明一次置信度为99.4%的持有性检查的计算开销为1.8ms,和磁盘I/O开销相比可以忽略不计;通过避免使用公钥密码系统,将文件预处理的计算开销降低了3个数量级.

面向真实云存储环境的数据持有性证明系统

对数据动态更新和第三方审计的支持的实现方式是影响现有数据持有性证明(provable data possession,简称PDP)方案实用性的重要因素.提出面向真实云存储环境的安全、高效的PDP系统IDPA-MF-PDP.通过基于云存储数据更新模式的多文件持有性证明算法MF-PDP,显著减少审计多个文件的开销.通过隐式第三方审计架构和显篡改审计日志,最大限度地减少了对用户在线的需求.用户、云服务器和隐式审计者的三方交互协议,将MF-PDP和隐式第三方审计架构结合.理论分析和实验结果表明:IDPA-MF-PDP具有与单文件PDP方案等同的安全性,且审计日志提供了可信的审计结果历史记录;IDPA-MF-PDP将持有性审计的计算和通信开销由与文件数线性相关减少到接近常数.

云存储中支持数据去重的群组数据持有性证明

数据持有性证明(provable data possession,简称PDP)和数据可恢复性证明(proofs of retrievability,简称POR)是客户端用来验证存储在云端服务器上数据完整性的主要技术.近几年,它在学术界和工业界的应用广泛,很多PDP和POR方案相继出现.但是由于不同群组的特殊性和独特要求,使得群组PDP/POR方案多样化,并且群组应用中的许多重要功能(例如数据去重)没有被实现.如何构造高效及满足群组特定功能和安全需求的PDP/POR方案,已经引起了人们的广泛关注.给出了一种支持数据去重的群组PDP方案(GPDP),基于矩阵计算和伪随机函数,GPDP可以在支持数据去重的基础上,高效地完成数据持有性证明,并且可以在群组中抵抗恶意方选择成员攻击.在标准模型下证明了GPDP的安全性,并且在百度云平台上实现了GPDP的原型系统.为了评估方案的性能,使用了10GB的数据量进行实验和分析,结果表明:GPDP方案在达到群组中数据去重的目标的基础上,可以高效地保证抵抗选择攻击和数据持有性,即:预处理效率高于私有验证方案,而验证效率高于公开验证方案(与私有验证效率几乎相同).另外,与其他群组PDP/POR方案相比,GPDP方案将额外存储代价和通信代价都降到了最低.

基于多分支认证树的多用户多副本数据持有性证明方案

在云存储环境下,如何高效、动态地完成对多用户多副本数据的完整性验证是一个挑战性问题。基于双线性代数映射的签名机制和多分支认证树特性,提出了一种新的多用户多副本数据持有性证明方案。该方案通过使用随机掩码技术对密文进行处理确保数据隐私性,采用多分支认证树来提高数据分块的签名效率,能够支持数据动态更新操作。此外,引入第三方审计者对多用户多副本数据进行批量审计以减少计算开销。最后,分析表明本方案具有较高的安全性和效率。

支持并发更新的云存储数据持有性审计方法

数据持有性审计是保证云存储数据完整性的重要方法,但并发更新操作会导致审计系统效率大幅降低。为此,提出一种支持并发更新的云存储数据持有性审计方法。通过改进Merkle哈希树(MHT)结构,将多个请求更新MHT中间节点的过程延后执行,生成更新状态树,分离出多个叶子节点更新路径并合并执行,从而避免重复节点更新,降低云存储数据完整性验证系统的更新成本。形式化分析及实验结果表明,该方法能减少更新MHT节点数,提高云存储数据持有性审计的更新效率。

云数据持有性审计研究与进展

作为云计算的重要分支,云存储以高性能和低成本等优势吸引了越来越多的组织和个人将大规模数据托管于其上。然而,云数据的外包特性和近年来频繁爆出的安全事件,使得用户对云存储服务的信心不足,其关键问题是如何确保存储在云端的数据的完整性。为应对该挑战,云数据持有性审计在最近几年被提出并受到了广泛的关注,文中对此进行了综述。首先,回顾了云数据持有性审计的一般模型和审计系统的设计目标;其次,按照实现的审计功能,对近年来的研究成果进行了分类介绍及对比分析;最后,指出了云数据持有性审计研究中存在的开放问题及发展趋势。

一种可扩展的动态数据持有性证明方案

提出了一种能保护数据隐私的动态数据持有性证明方案,并对方案的安全性进行了证明,性能分析表明该方案具有低存储、计算和传输负载的特点。通过扩展实现了对公开可验证和多副本检查的支持,扩展方案的特点在于公开验证中不需要可信第三方的参与,而多副本检查可以方便地实现对所有副本的批量检查。

基于BLS的多用户多副本数据持有性批量审计

为了保证用户数据的可靠性和可用性,云服务提供商会根据用户需求对数据进行多副本存储.但是服务提供商往往是不可信的.为检查远程数据完整性,现有方案大多解决如何高效的完成单用户对单份数据的完整性验证,尚缺少如何高效的完成多用户同时验证多副本数据.若将这些方案直接应用于多用户多副本环境中,将带来的成倍于单份数据的持有性证明方案的计算开销与通信开销问题.为了解决该问题,本文提出了一种基于BLS的2M-PDP审计方案.该方案采用双线性对聚集签名技术构造2M-PDP算法,在不泄露用户隐私信息的前提下引入第三方审计者,将多用户的审计申请批量发送给云服务提供商,减少交互次数和降低通信开销;服务提供商计算持有性证明和第三方审计者验证过程中采用双线性对聚集签名技术,降低计算开销.在安全性上,所引入的审计第三方不会带来新的安全风险,并且本方案能够抵抗云服务器重放攻击、合谋攻击和替换攻击.最后通过实验验证了该方案的可行性和高效性.

一种高效的动态数据持有性证明方案

针对云存储中数据完整性检查的问题提出一种高效的动态数据持有性证明方案.数据所有者(Owner)利用哈希-异或运算预先生成一定量的验证标签,并将其加密后与数据一起存储在服务提供者(Cloud Service Provider,CSP)端,执行数据持有性检查时,Owner通过验证CSP生成的验证值是否等于预计算的验证标签来确定数据是否是完整的.通过建立数据块逻辑序号(Serial Number,SN)与物理序号(Block Number,BN)映射表,利用SN和BN分别作为计算验证标签时选择分块和获取分块值的索引,并通过将所有SN模分块总数同余的分块包含在相同标签中,实现了对数据块修改、删除、插入和追加操作的支持.对方案的安全性进行了证明,性能分析与测试表明该方案具有低计算、存储和传输负载的特点.

云存储中数据持有性证明方法研究

数据安全问题是云存储系统中需要解决的关键问题之一,为保证云存储服务器中数据的完整性,数据的持有性证明就显得尤为重要.数据的持有性证明就是用户实时知道其数据是否仍然完整、有效、正确地保存在云存储系统中,以及是否可以随时、随地获取到该数据,这是云存储安全中的挑战性问题.DNA(Deoxyribonucleic Acid)是生物遗传信息,每个DNA都是由若干个RNA(Ribonucleic Acid)组成,研究基于第三方审计(third-party audits,TPA)数据持有性证明模型的基础上,利用这一生物学原理提出了一个高效的数据可持有性证明方案.实验结果表明,该方案在存储性能和计算性能方面与S-PDP方案相比,需额外存储开销较小,约为文件大小的1.17%;而计算开销比S-PDP和CS-PDP方案都小,特别是比S-PDP方案要小很多.

一种基于同态Hash的数据持有性证明方法

在云存储服务中,为了让用户可以验证存储服务提供者正确地持有(保存)用户的数据,该文提出一种基于同态hash(homomorphic hashing)的数据持有性证明方法。因为同态hash算法的同态性,两数据块之和的hash值与它们hash值的乘积相等,初始化时存放所有数据块及其hash值,验证时存储服务器返回若干数据块的和及其hash值的乘积,用户计算这些数据块之和的hash值,然后验证是否与其hash值的乘积相等,从而达到持有性证明的目的。在数据生存周期内,用户可以无限次地验证数据是否被正确持有。该方法在提供数据持有性证明的同时,还可以对数据进行完整性保护。用户只需要保存密钥K,约520 byte,验证过程中需要传递的信息少,约18 bit,并且持有性验证时只需要进行一次同态hash运算。文中提供该方法的安全性分析,性能测试表明该方法是可行的。

云存储下基于代数签名的数据持有性检查方法

在远程数据持有性验证的基础上应用代数签名技术,提出了适用于云存储的数据完整性检查方案.引入前向纠错码,能够在少量数据丢失的情况下复原数据以提高数据的完整性.检查者在检查过程中并不需要持有原始数据,这将极大地降低通讯开销,同时,云用户的存储开销也限制在字节级.实验结果表明:所提方法是安全可证明的;系统的性能瓶颈是由磁盘速率决定的.

一种基于Merkle-Tree的云存储数据持有性检查方案

随着用户使用云存储备份个人数据的流行,数据的完整性成为一个研究热点。数据持久性证明是解决这一问题的方法之一。但是有关数据持有性证明的验证机制大都带来较大的计算开销和通信开销。分析数据持有性证明存在的问题,提出基于Merkle-Tree的数据持有性验证机制。仿真实验结果表明,论文协议实现数据持有性的同时保证了较低的计算和通信开销。

基于部分授权的可证明数据持有性验证

可证明数据持有性验证(provable data possession,PDP)是云存储中重要的完整性验证技术,采用可证明数据持有验证,客户可通过常量级运算验证云服务器是否诚实地持有客户数据.某些情况下,客户无法亲自验证云端的数据持有,此时客户需要授权代理对云端数据进行持有验证.针对上述问题,提出了一种基于部分授权的可证明数据持有验证方案(provable data possession based on partial delegation,PDPPD),新方案基于双线性对及部分授权技术支持数据拥有者直接通过密钥变形方式委任代理方进行数据持有验证,并且数据拥有者可以随时撤销或更换代理方,证明了方案的安全性.与现有数据持有性验证方案相比,新方案在保证相同安全强度的条件下,具有更小的计算量和通信量,且应用场景更加广泛.

电子医疗下支持数据持有性验证检索方案

为了安全可靠地检索、持有性验证电子医疗系统中重要的病历数据,提出了一种适用于电子医疗系统下支持数据持有性验证的检索方案。结合编辑距离,实现了多关键字容错联合搜索功能;基于编码Hash相关知识实现了对电子医疗系统中病历数据的持有性验证;基于特权树权限控制,实现了对电子医疗系统中病历数据的细粒度权限控制。安全性分析表明,方案在理论分析上是安全可靠的。实验数据表明,方案在搜索效率以及数据持有性验证方面实际有效。

多云存储中基于身份的数据持有性公开证明方案

数据持有性证明技术是解决云存储中数据安全问题的关键技术之一,多云存储下的数据持有性证明则是具有分布式特性的较新的一个研究课题。为了解决目前多云存储下的数据持有性证明技术方案少、安全性差、计算效率低等问题,提出一个适用于多云存储的、基于身份的、支持公开证明的数据持有性证明方案,并对方案的正确性、安全性和性能进行了详细的分析。分析比较结果说明所提方案比其他方案具有更好的性能,尤其具有高得多的计算效率。

具有隐式可信第三方的云存储数据持有性审计

针对远程数据检查给云存储用户带来较大负担的问题,提出了基于隐式可信第三方的数据持有性审计架构.该架构以防篡改可信硬件为隐式可信第三方,代替用户进行数据持有性检查,并生成显篡改日志以供离线审计.架构自身支持公开审计和检查过程中的隐私保护,从而降低了对数据持有性检查算法在这两方面的功能要求.分别基于2个数据持有性检查算法实现了架构,测试结果表明日志引入的开销很小,在不显著牺牲效率的同时,提高了公开审计的可实现性.

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。

云存储中数据持有性证明模型的设计与分析

提出一种云存储环境下的数据持有性证明模型CS-PDP,该模型主要采用抽样检测的概率型验证和同态验证方法。模型中引入云存储提供商代理CSPP来协助用户与各个云存储提供商进行存储验证交互。该代理拥有三个核心模块:存储分配管理模块SAM、接收/响应挑战模块RRCM和通知/收集证明模块NCPM。对CS-PDP模型的主要算法、工作流程和核心技术进行详细阐述;并且通过理论和实验两大手段,从安全性、概率型验证、以及开销(存储开销、计算开销和通信开销)等三个方面对CS-PDP模型进行分析,结果表明CS-PDP是一种高效可行的云环境下数据持有性证明模型。

基于编码Hash同态性的数据持有性证明方案

为了保证用户在云存储服务器中数据的完整性,在分析已有数据持有性证明方案的基础上,提出了一种基于编码Hash同态性的数据持有性证明方案。通过将伪随机数与数据块进行"捆绑"作为标签来固定数据块位置,同时引进一种基于编码的Hash,并利用同态性来完成数据持有性验证。该方案的安全性依赖于译码的NP完全问题,可抵抗量子攻击,较传统的基于Hash同态性的数据持有性证明方案更难被攻破,同时通过理论分析,算法时间开销比以往方案更快,更有效。