基于 Reed-Solomon 编码的抗边信道攻击云数据安全去重方法

跨用户数据去重技术, 通过在用户端减少重复数据上传来提高云端数据存储效率和用户的带宽使用效率。然而, 在数据上传过程中, 云服务商反馈给用户的确定性去重响应为攻击者建立了一个极具安全风险的边信道, 攻击者利用该边信道可推断出目标数据在云端的存在性隐私。现有的抗边信道攻击跨用户去重方法, 采用各种混淆策略试图扰乱攻击者的判断, 然而, 这些方法难以实现完全混淆, 攻击者仍然可通过字典攻击、附加块攻击等方式达到数据窃取的目的。目前, 如何防止攻击者利用边信道窃取数据的存在性隐私, 成为了跨用户数据去重技术亟待解决的重要问题。为应对这一挑战, 本文采用了一种基于广义去重的新型跨用户安全去重框架, 将原始数据从字节层面分解为基和偏移量, 对基进行跨用户去重, 并对偏移量进行云端去重。特别地, 本文采用 Reed-Solomon 纠删码编码思想实现基的提取, 使得从相似的数据中可以较高概率提取出相同的基。不仅可以实现对攻击者的混淆, 还可以有效节省通信开销和云端存储开销。此外, 为了进一步提高效率, 本文在偏移量上传前, 引入数据压缩算法, 减少偏移量间的冗余数据量。实验结果表明, 在实现有效抵抗边信道攻击的前提下, 本方法相比该领域最新工作在通信和存储效率等方面具有显著优势。     

客户端密文去重方案的新设计

云存储可以使用户在不扩大自身存储的情况下保存更多数据,而客户端去重技术的引入使用户在本地对重复数据进行有效删除,极大提高云存储利用率,节省通信开销.本文利用文献[10]中基于盲签名随机化收敛密钥的思想,提出了一个新的基于客户端密文去重方案.新方案中重复验证标签和拥有权证明可有效抵抗暴力字典攻击,并利用三方密钥协商方案的思想设计了灵活的加密密钥管理方案.实验结果表明新方案能够有效降低用户存储和计算开销.     

基于RCE的云存储动态所有权管理数据去重方案

数据去重技术在云存储中应用广泛,通过存储数据的一个副本节省存储空间、降低通信开销。为了实现安全的数据去重复,收敛加密以及其很多变体相应被提出,然而,很多方案没有考虑所有权改变和所有权证明（PoW）问题。提出一种安全高效的动态所有权管理去重方案,通过更新组密钥对密钥密文进行重加密实现云用户所有权撤销后的管理问题,阻止撤销所有权的用户正确解密密文,构造了基于布隆过滤器的所有权证明,提出延迟更新策略进一步降低计算开销。分析和实验表明,该方案具有较小的开销,在动态所有权管理中是有效的。     

基于CIFS协议的云存储安全网关的设计与实现

CIFS(Common Internet File System)协议是网络存储在应用层的核心协议,是应用于网络附加存储NAS(Network AttachedStorage)进行数据存储的通信协议。云存储是一种新型的网络存储形式,企业和个人用户都开始使用云存储作为其网络存储媒介。随着云存储的广泛使用,云存储中数据的安全问题,如数据泄漏和数据篡改,也成了用户广泛关注的问题。基于Amazon S3的云存储服务,设计并实现一款基于CIFS协议的云存储安全网关系统CSSGS(Cloud Storage Security Gateway System)。通过该网关,用户能够以访问NAS的访问习惯,使用Amazon S3云存储服务;该网关还对用户上传至Amazon S3的数据进行加密保护,可以有效防止数据在传输和存储过程中的泄漏;同时该网关还对从S3下载的文件进行完整性校验,检测其内容与上传时是否一致,以防止被篡改。     

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。     

基于同态hash的数据多副本持有性证明方案

为检查云存储中服务提供商(CSP)是否按协议完整地存储了用户的所有数据副本,在分析并指出一个基于同态hash的数据持有性证明方案安全缺陷的基础上,对其进行了改进和扩展,提出了一个多副本持有性证明方案。为实现多副本检查,将各副本编号与文件连接后利用相同密钥加密以生成副本文件,既有效防止了CSP各服务器的合谋攻击,又简化了用户和文件的授权访问者的密钥管理;为提高检查效率,利用同态hash为数据块生成验证标签,实现了对所有副本的批量检查;为保证方案安全性,将文件标志和块位置信息添加到数据块标签中,有效防止了CSP进行替换和重放攻击。安全性证明和性能分析表明,该方案是正确和完备的,并具有计算、存储和通信负载低,以及支持公开验证等特点,从而为云存储中数据完整性检查提供了一种可行的方法。     

云存储加密数据去重删除所有权证明方法

随着云计算服务的广泛应用,为了节省磁盘空间和带宽,出现了一种新技术:客户端去重复化.但近期发现了一种针对该技术的新型攻击:攻击者只需获得原始文件的一个摘要信息,即文件的散列值,即可从服务器端获得全部原始文件.为了解决上述安全问题,提出了一个密码学安全的、高效的证明方案来支持多客户端加密文件的去重复删除场景.通过抽样检测、动态系数和随机选择的原始文件检索值使方案达到安全与高效的目标;同时,还提出了一种巧妙的分布式捎带技术,将文件加密密钥的分发过程与所有权证明过程同步实施.最后,对所提方案进行了严格的安全性证明和深入的性能分析与仿真,结果表明,所提的方案不仅能达到可证明的安全级别,而且执行效率较高,尤其在减少客户端计算负载方面.     

云存储中支持安全去重的数据完整性验证方法

针对云存储中的数据安全问题,提出一种支持安全去重与公开验证的数据完整性验证方法。该方法结合所有权证明和可恢复性证明的优点,利用数据分块、随机抽样和动态系数策略,实现用户端安全去重和数据完整性验证。通过引入双线性对和纠删编码,用户可以无限次检测数据是否完好无损,并对损坏的数据进行修复。引入随机掩码技术,能够有效隐藏用户数据信息,实现隐私保护。分析结果表明,该方法在保证云存储数据安全性和完整性的同时,可有效减少计算开销和通信开销。     

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.     

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。     

Zero knowledge based client side deduplication for encrypted files of secure cloud storage in smart cities

As typical applications in the field of the cloud computing, cloud storage services are popular in the development of smart cities for their low costs and huge storage capacity. Proofs-of-ownership (PoW) is an important cryptographic primitive in cloud storage to ensure that a client holds the whole file rather than part of it in secure client side data deduplication. The previous PoW schemes worked well when the file is in plaintext. However, the privacy of the clients’ data may be vulnerable to honest-but-curious attacks. To deal with this issue, the clients tend to encrypt files before outsourcing them to the cloud, which makes the existing PoW schemes inapplicable any more. In this paper, we first propose a secure zero-knowledge based client side deduplication scheme over encrypted files. We prove that the proposed scheme is sound, complete and zero-knowledge. The scheme can achieve a high detection probability of the clients’ misbehavior. Then we introduced a proxy re-encryption based key distribution scheme. This scheme ensures that the server knows nothing about the encryption key even though it acts as a proxy to help distributing the file encryption key. It also enables the clients who have gained the ownership of a file to share the file with the encryption key generated without establishing secure channels among them. It is proved that the clients’ private key cannot be recovered by the server or clients collusion attacks during the key distribution phase. Our performance evaluation shows that the proposed scheme is much more efficient than the existing client side deduplication schemes.     

轻量级的安全跨域去重方案

云存储为用户提供文件外包存储功能,然而随着数据外包数量的激增,数据去重复变得至关重要.目前数据压缩非常有效也是很常用的一个手段是去重,即识别数据中冗余的数据块,只存储其中的一份.以前的方案可以满足不同的用户将相同的文件加密为相同的密文,这样暴露了文件的一致性,随后的方案提出基于集中式服务器作为去重辅助的方案,随着用户的...     

基于Bloom Filter的混合云存储安全去重方案

针对现有云存储系统中数据去重采用的收敛加密算法容易遭到暴力破解以及猜测攻击等不足,提出一种基于布隆过滤器的混合云存储安全去重方案BFHDedup,改进现有混合云存储系统模型,私有云部署密钥服务器Key Server支持布隆过滤器认证用户的权限身份,实现了用户的细粒度访问控制。同时使用双层加密机制,在传统收敛加密算法基础上增加额外的加密算法并且将文件级别去重和块级别去重相结合实现细粒度去重。此外,BFHDedup采用密钥加密链机制应对去重带来的密钥管理难题。安全性分析及仿真实验结果表明,该方案在可容忍的时间开销代价下实现了较高的数据机密性,有效抵抗暴力破解以及猜测攻击,提高了去重比率并且减少了存储空间。     

Secure multi-server-aided data deduplication in cloud computing

Cloud computing enables on-demand and ubiquitous access to a centralized pool of configurable resources such as networks, applications, and services. This makes that huge of enterprises and individual users outsource their data into the cloud server. As a result, the data volume in the cloud server is growing extremely fast. How to efficiently manage the ever-increasing datum is a new security challenge in cloud computing. Recently, secure deduplication techniques have attracted considerable interests in the both academic and industrial communities. It can not only provide the optimal usage of the storage and network bandwidth resources of cloud storage providers, but also reduce the storage cost of users. Although convergent encryption has been extensively adopted for secure deduplication, it inevitably suffers from the off-line brute-force dictionary attacks since the message usually can be predictable in practice. In order to address the above weakness, the notion of DupLESS was proposed in which the user can generate the convergent key with the help of a key server. We argue that the DupLESS does not work when the key server is corrupted by the cloud server. In this paper, we propose a new multi-server-aided deduplication scheme based on the threshold blind signature, which can effectively resist the collusion attack between the cloud server and multiple key servers. Furthermore, we prove that our construction can achieve the desired security properties.     

一个网络文件存储系统TNS关键技术

基于多服务器架构、为多用户服务的网络文件存储系统普遍存在资源分配不均,重复文件多,存储空间浪费严重的问题。设计并实现了TNS网络文件存储系统,该系统基于多服务器存储架构,分别由用户服务器、索引服务器、数据服务器、共享服务器、管理服务器和登录服务器组成,为多用户服务,采用一致性Hash实现负载均衡,支持在客户端进行文件粒度的重复数据删除。经过实际生产环境运行测试,具有良好的负载均衡能力和重复数据删除功能,可以有效节省存储空间,提高存储设备利用率。     

基于离线密钥分发的加密数据重复删除方法

重复数据删除技术受到工业界和学术界的广泛关注.研究者致力于将云服务器中的冗余数据安全的删除,明文数据的重复删除方法较为简单.而用户为了保护隐私,会使用各自的密钥将数据加密后上传至云服务器,形成不同的加密数据.在保证安全性的前提下,加密数据的重复删除较难实现.目前已有的方案较多依赖在线的可信第三方.提出一种基于离线密钥分发的加密数据重复删除方案,通过构造双线性映射,在不泄露数据隐私的前提下,验证加密数据是否源自同一明文.利用广播加密技术实现加密密钥的安全存储与传递.任意数据的初始上传者能够借助云服务器,以离线方式验证后继上传者的合法性并传递数据加密密钥.无需可信第三方在线参与,实现云服务器对加密数据的重复删除.分析并证明了方案的安全性.仿真实验验证了方案的可行性与高效性.