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实现用户/租户的信息资产安全与隐私保护是云计算安全的热点和难点问题。云存储是实现云计算服务的基本条件,而云存储服务大规模应用的关键是保证用户的数据安全,其中的难点之一是确保不受信任的环境中的数据的完整性,即外包数据没有被篡改或者丢失。
云环境下数据完整性验证的数据威胁来源于服务器不可信,针对服务器不可信的安全需求是进行用户数据完整性验证,然而由于用户的资源有限且不具备相关的专业能力,所以有必要引入第三方审计者实现公开可验证性,代表用户评估云存储服务的安全性。第三方的引入带来了新的安全需求,即用户数据的隐私保护。除此之外,本文提出了第三种数据威胁:用户不可信,其安全需求是对用户外包数据一致性验证。
基于BLS的签名方案具有签名长度较短的优势,将BLS签名融入动态默克(Merkle)哈希树的构建中,可以达到快速验证某一数据块或少数数据块的完整性的目的,但BLS签名的方案固定分块大小的要求却造成动态Merkle哈希树庞大的树结构,因此本文将基于BLS签名的可变块大小整合到完整性验证协议,大大减小动态默克(Merkle)哈希树的存储代价。
本文提出了不可信环境下动态数据安全方案,该方案是基于三种数据威胁和BLS签名的可变块大小,在概率性的验证外包数据的完整性的情况下,融合以下几个特性:公开可验证性,动态数据操作,隐私保护,批量审计。性能分析表明,本方案减少了通信代价,节约了存储空间。并且,本文设计并实现了云计算环境下数据安全验证系统,该系统模拟了完整性验证协议的流程,实现了验证外包数据完整性的功能。该系统主要包括文件预处理、发送和接收数据、完整性验证模块。对系统进行了测试,测试表明本文提出的数据完整性检验方案可以较高的概率验证外包用户数据的完整性状态。