基于Merkle树和哈希链的层次化轻量认证方案

分布式系统如云计算、物联网等在各关键领域被广泛应用,其安全性越来越重要。由于部署环境复杂,具有分散、异构、动态等特性,分布式系统的信息安全保障面临着严峻的挑战,传统的身份认证方案通常计算开销大、证书管理复杂、成员动态更新不及时,不能很好地满足大型分布式系统需求。文章针对大量客户端与应用服务器交互的典型应用场景提出了一种基于Merkle树和哈希链的层次化轻量认证方案。方案将客户端划分为若干邻域,每个邻域内设置一个认证代理节点以管理邻域内的客户端并向应用服务器上报认证信息,方案结合Merkle树和哈希链技术实现对客户端的身份认证和一次一密的通信加密及消息认证,使用哈希和异或的高效运算方式实现较低的计算开销。安全性分析和性能分析表明,方案具有全面的安全性和更好的性能。

云环境下运用基于编号Merkle Hash Tree的同态认证方案

运用基于算术电路的扩展同态消息认证中的有限延展性编码(encodings with limited malleability)思想,结合基于编号的默克尔哈希树(Merkle Hash Tree)结构,构造了云环境下的基于基于编号Merkle Hash Tree的同态认证方案,用以提供对服务器之间传输数据的完整性以及原服务器数据的删除性的验证。分析研究表明,本方案对用户外包存储数据的安全性可提供更加可靠的保证。

Cloud Data Encryption and Authentication Based on Enhanced Merkle Hash Tree Method

Many organizations apply cloud computing to store and effectively process data for various applications.The user uploads the data in the cloud has less security due to the unreliable verification process of data integrity.In this research,an enhanced Merkle hash tree method of effective authentication model is proposed in the multi-owner cloud to increase the security of the cloud data.Merkle Hash tree applies the leaf nodes with a hash tag and the non-leaf node contains the table of hash information of child to encrypt the large data.Merkle Hash tree provides the efficient mapping of data and easily identifies the changesmade in the data due to proper structure.The developed model supports privacy-preserving public auditing to provide a secure cloud storage system.The data owners upload the data in the cloud and edit the data using the private key.An enhanced Merkle hash tree method stores the data in the cloud server and splits it into batches.The data files requested by the data owner are audit by a third-party auditor and the multiowner authentication method is applied during the modification process to authenticate the user.The result shows that the proposed method reduces the encryption and decryption time for cloud data storage by 2–167 ms when compared to the existing Advanced Encryption Standard and Blowfish.

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。

云存储中基于RMHT的外包数据可验证删除方案

云存储中有效外包数据可验证删除机制缺乏,易导致外包数据滥用、用户隐私泄露等问题,通过带Rank的默克尔哈希树(RMHT),提出了一种云存储中基于RMHT的外包数据可验证删除方案。该方案利用安全的加密算法将外包数据加密并分块,以保证外包数据机密性,并将外包数据块存储在RMHT中,从而实现高效的外包数据完整性验证;通过删除RMHT的叶子节点实现外包数据删除,然后利用剩余的外包数据块重构RMHT生成删除证据,并结合数字签名,实现了删除结果的公开可验证性。安全性分析结果表明,该方案无需第三方即可实现外包数据机密性、完整性与可验证删除。仿真结果表明,与现有的外包数据可验证删除方案相比,该方案可降低计算开销。

基于Merkle树的微支付方案

针对PayWord协议在频繁更换商家的场合中执行效率不高的问题 ,提出了一种基于Merkle树的微支付方案 ,它通过使用Merkle树将散列链连接起来 ,使多个散列链共用一个消费者数字签名 ,从而减少了公钥签名的数量 ,节省了计算开销 ,适用于消费者对多个商家进行支付 .此外 ,还对该方案进行了扩展 ,将消费者在支付过程中的计算量由O(n)降低到O(n1/2 ) 。

基于Merkle哈希树的云存储加密数据去重复研究

收敛加密可以有效地解决数据加密和去重的矛盾,实现安全去重复,但是收敛加密仍然面临许多安全问题。针对传统的收敛加密容易遭受字典攻击的问题,提出基于Merkle哈希树的收敛加密方案实现数据去重复,通过执行额外的加密操作,加强数据的机密性,有效地避免字典攻击。为了克服传统的收敛加密方案的收敛密钥随着用户数量线性增长的问题,设计收敛密钥共享机制,进一步节省了收敛密钥的存储空间。

基于Merkle哈希树的可验证密文检索方案

在半诚实且好奇的云服务器模型下,为通过构建安全倒排索引和认证数据结构,达到快速检索密文和验证服务器行为的目的,文章提出一个基于Merkle哈希树的可验证密文检索方案。方案使用Lucene搜索引擎工具包,通过改进传统明文索引结构得到适于密文检索的安全倒排索引,以保证检索的效率和安全性。此外,文章基于Merkle哈希树结构实现了检索结果的完整性和正确性验证。实验分析表明,文章方案不仅满足用户对外包私密数据的高效检索和数据安全要求,而且能准确且高效地验证云服务器可能存在的篡改、删除和伪造等不法行为。

Merkle树遍历技术的研究

Merkle树应用于数字加密技术。它的遍历技术主要包含树的根节点生成和认证路径的生成。本文主要比较各种Merkle树的遍历技术,提出自己的遍历方法,并进行了实验仿真和对实验结果的分析。

后量子时代区块链中哈希函数比较研究

哈希函数在区块链中扮演着安全基石的重要角色,对区块链系统中共识机制的构建和数据完整性保护发挥着不可替代的作用.然而随着量子技术的加速发展,量子计算机的出现将对经典哈希函数构成严重安全威胁,基于量子算法的并行计算特性,Grover量子算法在寻找哈希冲突时较经典搜索算法能提供2次加速,从而能有效实施针对经典哈希函数的量子计算攻击,例如挖矿攻击、伪造攻击,对区块链的安全构成严重挑战.阐述了哈希函数的抗原像性、弱抗碰撞性及强抗碰撞性,分析了针对经典哈希函数的量子计算攻击主要形式:原像攻击和第二原像攻击.从抗量子安全的角度对区块链中的哈希函数展开比较研究,从构造、输入、输出、优点、缺点等方面出发,对5类典型哈希算法进行分析与对比,并对区块链中的哈希函数提出设计建议,为后量子时代区块链中的哈希函数的设计提供有益参考.

基于Merkle哈希树的范围查询验证技术

由于目前在两层传感器网络中的范围查询验证技术主要基于Merkle哈希树,存在验证对象大、验证过程冗余、安全性低等问题,提出一种新颖的基于Merkle哈希树数据完整性验证方案.该方案采用部分物化的思想优化哈希树模型,首先将叶子节点分为若干组,每组构建一棵子哈希树,这些子哈希树构成第1层子树,并且只对第1层子树的根节点签名;然后按照同样的方法,将第1层子树签名的根节点分为若干组,形成第2层子树.以此类推,直到最后只有一颗哈希树为止;最后,基站通过部分签名的根节点便可验证查询结果的真实性.实验结果表明,该方案可以增强哈希树的抗攻击性,提高查询结果的验证速度,降低各节点计算hash值的复杂度.

基于Merkle哈希树的异构通信网络数据异常值概率识别算法

结合Merkle哈希树算法,设计了异构通信网络数据异常值概率识别算法。该算法依据Merkle哈希树高度和数据认证恢复时间设置网络传感器,利用上升的感应数据项建立哈希树,通过网络发送器建立恢复数据包,利用网络接收端的数字编码实现网络安全认证,依据认证的网络异常数据值,设定异构通信网数据正态分布置信门限数值,通过假设检验方式建立概率分布模型,完成异构通信网络数据异常值概率识别。实验结果表明:该算法在不同门限值情况下,当网络节点攻击百分比达到0.4%,2种门限数值识别的网络节点假阳性率相差0.14%,可有效识别不同门限数值网络数据假阳性率;在数据包伪造、重放和篡改方面数据安全检测率和数据异常识别率均达到100%。

一种混合云环境下基于Merkle哈希树的数据安全去重方案

重复数据删除技术是云存储系统中一种高效的数据压缩和存储优化技术,能够通过检测和消除冗余数据来减少存储空间、降低传输带宽消耗。针对现有的云存储系统中数据安全去重方案所采用的收敛加密算法容易遭受暴力攻击和密文计算时间开销过大等问题,提出了一种混合云环境下基于Merkle哈希树的数据安全去重方案MTHDedup。该方案通过引入权限等级函数和去重系数来计算去重标签,高效地实现了支持访问控制的数据安全去重系统;同时通过执行额外的加密算法,在文件级和数据块级的数据去重过程中构造Merkle哈希树来生成加密密钥,保证了生成的密文变得不可预测。安全性分析表明,该方案能够有效地抵制内部和外部攻击者发起的暴力攻击,从而提高数据的安全性。仿真实验结果表明,MTHDedup方案能有效地降低密文生成的计算开销,减少密钥的存储空间,而且随着权限集数目的增加,性能优势将更加明显。

云存储中基于MHT的动态数据完整性验证与恢复方案

针对云服务器上存储数据完整性验证过程中的高通信开销和动态数据验证问题,提出一种基于Merkle哈希树(MHT)的动态数据完整性验证与恢复方案。首先,基于MHT构建了一种新型分层认证数据结构,将数据块的每个副本块组织成副本子树,以此大幅降低多副本更新验证的通信开销。然后,在数据验证中融入了对服务器安全索引信息的认证,以此避免服务器攻击。最后,当发现数据损坏时,通过二分查找和Shamir秘密共享机制来恢复数据。实验结果表明,该方案在验证过程中能有效降低计算和通信开销,并能够很好地支持数据的动态操作。

基于Merkle哈希树的机会社会网络节点协作转发机制

机会社会网络中的节点自私或节点非协作行为常常导致消息传输效率降低.针对这一问题,本文提出了基于Merkle哈希树的节点协作转发机制.首先根据节点的移动特性建立节点相遇位置预测模型;其次构建Merkle哈希树并对自私节点进行检测和删除,更新整个Merkle哈希树;最后结合所提出的模型及相遇距离大小选择合适的转发节点,保证了消息的协作转发.实验表明,本文提出的方法能够精确地检测网络中的自私节点,并能够保证消息的高效传输.此外在消息投递率及传输时延方面优于典型的传统Epidemic、DirectDelivery算法.

基于Merkle散列树的可信云计算信息安全证明方法

可信云计算领域的安全证明是一个综合完整性校验的身份识别的过程,同时向验证者提供了一份云平台可信平台状态报告。将可信计算标准中的安全证明技术引入到现场控制环境中,能够有效地提高设备状态报告的安全性和可信性。本文设计的基于Merkle散列树的安全证明方案及其设计模块可以确保设备主动、周期性地向管理中心发送自己的平台运行状态,存储容量开销和计算成本所需减少,从而减轻了管理中心的计算压力。同时,在完整性报告上绑定时间戳以确保认证的新鲜性,提高了应答方证明的主动性,同时又保证了证明信息的完整性。实验证明提出的安全证明方法减少了证明双方交互的轮数,提高了证明效率。综上所述,基于Merkle散列树的安全证明方法可以确保云计算认证和安全证明的完整性。

基于MHT的云环境下数据完整性检验方案

云计算环境下数据量十分庞大,传统的基于MHT的数据完整性检验方案在快速和低开销2个优点上不能较好地兼备。提出的MHB-Tree方案增加了树中节点包含的信息量,缩小了检验大量数据时所需要构建的树的规模,结合平衡二叉树特性保证树的结构不变,有利于数据节点的增加和删除。结果证明方案可以在保证安全性能的情况下提高完整性检验的效率,并节省了较大的时间和空间开销。

基于Merkle哈希树的无线躯体传感器网络安全认证方案

针对无线躯体传感器网络(WBSN)数据传输的安全性,提出一种融合Merkle哈希树和网络编码的轻量级认证方案。首先,将传感器网络构建成Merkle哈希树结构,只对根节点进行数字签名;然后,在哈希树中选择一个最优层进行网络编码,形成恢复数据包,并将数据包、签名和恢复包发送给接收器;最后,接收器通过密钥对根节点签名进行验证,若存在节点丢失,则根据恢复数据包重建哈希树,从而对数据进行认证。实验结果表明,该方案能够实现对数据的安全认证,且需要较少的网络开销,满足WBSN的性能需求。

基于Merkle树的区块链数据修改方法研究

当前区块链的安全依赖于其不可篡改性,但这一特性也使得存入区块链中的错误或虚假数据无法删除或修改。针对该问题,文章将区块链的区块体划分为数据区和扩展区,提出一种基于Merkle树的区块链数据修改方法。数据只存入数据区,两个区单独构建Merkle树,将两棵Merkle树的根分别存入区块头中。对于需要修改的错误数据,获得一定数量节点同意后,在扩展区中重写该数据并重新构建扩展区的Merkle树即可。实验搭建了具有6个节点的实验区块链,从数据修改和完整性验证两方面进行实验,实验结果表明该方法具有可行性。