支持错误定位的远程数据完整性批量验证方案

远程数据完整性验证技术是保证云数据安全的一种重要技术,能通过与服务器进行少量交互,验证外包数据是否完整。在现实中,云存储服务通常是在多用户与多服务器之间存在的,最近多用户与多服务器环境下的批处理验证方案陆续被提出。但这些方案在数据出错后,往往于一次挑战中无法判定错误数据的拥有者或所在服务器。利用Merkle Hash Tree（MHT）提出了一种支持错误数据定位的批处理校验方案,可以在批处理校验不通过后,同时定位出错误数据的拥有者与其所存储的服务器。     

一种支持完美隐私保护的批处理数据拥有性证明方案

数据拥有性证明技术是当前云存储安全领域中的一项重要研究内容,可使用户无须下载所有文件就能高效地远程校验用户数据是否完整存储于云服务器。现实中,用户趋向于委托第三方验证机构TPA代替自己来验证数据的完整性;然而,多数支持第三方公开审计的数据拥有性证明方案通常只考虑恶意服务器是否能够伪造标签或证明的问题,鲜有考虑恶意TPA可能会窃取用户隐私的情况。近几年,一些既针对服务器保证数据的安全性又针对TPA实现数据隐私保护的数据拥有性证明方案逐渐被提出,但多应用于单云服务器环境下;个别应用在多云服务器环境下可支持批量审计的方案,或者不能有效抵抗恶意云服务器的攻击,或者无法实现针对TPA的零知识隐私保护。因此,文中在Yu等工作的基础上,提出了一个多云服务器环境下支持批量审计的数据拥有性证明方案。所提方案既可保证针对恶意云服务器的安全性,还可实现针对TPA的完美零知识隐私保护。性能分析及仿真实验表明所提方案是高效且可行的。     

多云存储中保护隐私的数据完整性验证方案

随着云存储的应用,越来越多的用户选择将数据分散地存储在多个云服务器上,但是这种远程存储方式给用户数据的完整性带来了挑战。同时,代替用户校验数据完整性的第三方审计（TPA）近来也被指出存在泄露用户数据隐私的风险。针对现有的远程数据安全性、隐私性及高效验证的问题,提出一种多用户多服务器环境下支持隐私保护的批处理数据完整性验证方案。方案在一般群模型和随机谕言机模型下是可证明安全的。性能分析和实验表明,与其他在多用户多服务器环境下拓展并保护隐私的方案相比,该方案具有较低的通信复杂度和计算复杂度。     

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.     

基于GlusterFS的分布式数据完整性验证系统

云存储为用户提供了弹性而可靠的数据存储方案,使得用户可以在任何时刻通过网络访问云服务器存取数据,大大降低了用户自己维护数据的成本,但也引发了一系列安全问题。对于云存储而言,采取审计措施用于检查数据的完整性至关重要,但已有的大多数云数据完整性审计机制只是通过模拟实验证明了方案具有高效性,并未结合具体云存储场景进行分析实验。针对上述问题,文章结合GlusterFS分布式文件系统与BLS短签名机制设计了一种分布式并行数据审计方案。利用GlusterFS的多个存储节点并行计算数据块所对应的标签,通过验证数据块对应标签的完整性来验证数据块的完整性,实现数据的单块审计、多块审计、多用户审计和异步审计,且不会泄露用户的隐私信息。此外,还进行了安全性分析。实验结果表明,文章方案可实现多块数据的高效并行审计,且并发量随节点的增加而线性增长。     

具有紧凑标签的基于身份匿名云审计方案

云存储技术具有效率高、可扩展性强等优点。用户可以借助云存储技术节省本地的存储开销,并与他人共享数据。然而,数据存储到云服务器后,用户失去对数据的物理控制,需要有相应的机制保证云中数据的完整性。数据拥有证明（PDP,provable data possession）机制允许用户或用户委托的第三方审计员（TPA,third party auditor）对数据完整性进行验证。但在实际应用中,数据通常由多个用户共同维护,用户在进行完整性验证请求的同时泄露了自己的身份。匿名云审计支持 TPA 在完成数据完整性验证时保证用户的匿名性。在基于身份体制下,匿名云审计方案通常需要借助基于身份的环签名或群签名技术实现,数据标签的构成元素与用户数量相关,使得数据标签不够紧凑,存储效率较低。为了解决这一问题,提出一种基于身份的匿名云审计方案通用构造,使用一个传统体制下的签名方案和一个传统体制下的匿名云审计方案即可构造一个基于身份的匿名云审计方案。基于该通用构造,使用 BLS 签名和一个传统体制下具有紧凑标签的匿名云审计方案设计了具有紧凑标签的基于身份匿名云审计方案。该方案主要优势在于数据标签短,能够减少云服务器的存储压力,提高存储效率。此外,证明了该方案的不可欺骗性和匿名性。     

云存储完整性验证密码学技术研究进展

云存储完整性验证技术允许用户将数据存储至云端服务器,并为用户提供可验证的完整性保证。典型的云存储完整性验证方案由两个阶段组成：一是数据处理阶段,用户使用私钥处理数据、生成可验证的元数据存储于云服务器,而本地只需保存与数据相关的一些参数,如密钥和数据标签等;二是数据完整性验证阶段,验证者通过和云服务器交互执行一个挑战/证明协议,能够以极高的概率判断出云端数据当前的完整性。到目前为止,已经涌现了大量的相关密码学方案。本文对可证明安全的可公开验证的云存储完整性验证关键密码学技术研究进展进行简要回顾,主要涵盖代理数据外包技术、代理完整性验证技术、基于身份的数据外包技术以及几种计算和通信效率优化技术等。     

工业互联网中增强安全的云存储数据访问控制方案

在工业互联网应用中,由于异构节点计算和存储能力的差异,通常采用云方案提供数据存储和数据访问服务.云存储中的访问控制如扩展多权限的云存储数据访问控制方案(NEDAC-MACS),是保证云存储中数据的安全和数据隐私的基石.给出了一种攻击方法来证明NEDAC_MACS中,被撤销的用户仍然可以解密NEDAC-MACS中的新密文;并提出了一种增强NEDAC-MACS安全性的方案,该方案可以抵抗云服务器和用户之间的合谋攻击;最后通过形式密码分析和性能分析表明,该方案能够抵抗未授权用户之间以及云服务器与用户之间的合谋攻击,保证前向安全性、后向安全性和数据保密性.     

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。     

云存储中无证书的可净化签名方案

在云存储环境中, 数据所有者不仅能够借助云服务器存储数据, 而且可以通过云服务器与其他用户共享数据. 但是, 当数据所有者通过云服务器存储和共享数据时, 可能存在一些安全问题. 首先, 数据所有者需要保证其数据的可认证性. 其次, 数据所有者的数据中可能包含其敏感信息, 比如姓名、年龄等信息. 因此, 数据所有者在与其他用户共享数据时, 可能会泄露自己的敏感信息. 为了解决上述问题, 本文提出了一个无证书的可净化签名方案, 用于解决云存储环境下共享数据的可认证性与敏感信息隐藏. 具体而言, 所提方案基于无证书密码学, 避免了传统公钥基础设施中昂贵的证书管理开销, 消除了基于身份密码学中复杂的密钥托管缺陷. 此外, 所提方案加入了访问控制, 使得存储在云服务器中的数据只能被授权用户访问. 最后, 安全分析说明了所提方案的安全性; 性能分析体现了所提方案的高效性.     

Efficient integrity verification of replicated data in cloud using homomorphic encryption

The cloud computing is an emerging model in which computing infrastructure resources are provided as a service over the internet. Data owners can outsource their data by remotely storing them in the cloud and enjoy on-demand high quality services from a shared pool of configurable computing resources. However, since data owners and the cloud servers are not in the same trusted domain, the outsourced data may be at risk as the cloud server may no longer be fully trusted. Therefore, data confidentiality, availability and integrity is of critical importance in such a scenario. The data owner encrypts data before storing it on the cloud to ensure data confidentiality. Cloud should let the owners or a trusted third party to check for the integrity of their data storage without demanding a local copy of the data. Owners often replicate their data on the cloud servers across multiple data centers to provide a higher level of scalability, availability, and durability. When the data owners ask the cloud service provider (CSP) to replicate data, they are charged a higher storage fee by the CSP. Therefore, the data owners need to be strongly convinced that the CSP is storing data copies agreed on in the service level contract, and data-updates have been correctly executed on all the remotely stored copies. To deal with such problems, previous multi copy verification schemes either focused on static files or incurred huge update costs in a dynamic file scenario. In this paper, we propose a dynamic multi-replica provable data possession scheme (DMR-PDP) that while maintaining data confidentiality prevents the CSP from cheating, by maintaining fewer copies than paid for and/or tampering data. In addition, we also extend the scheme to support a basic file versioning system where only the difference between the original file and the updated file is propagated rather than the propagation of operations for privacy reasons. DMR-PDP also supports efficient dynamic operations like block modification, insertion and deletion on replicas over the cloud servers. Through security analysis and experimental results, we demonstrate that the proposed scheme is secure and performs better than some other related ideas published recently.     

基于OSGi的分布式系统集中日志管理方案

目前分布式业务应用的日志多存储在各分布式服务器节点本地日志文件中,没有集中存储和管理,导致业务系统问题定位速度慢,解决问题效率低.本文提供一种基于OSGi的分布式日志收集与分析技术方案.该方案单独设计了集中的日志存储服务器用于存储日志,并提供一套通用日志模型,业务应用分布式节点向该设备发送基于该模型的日志数据,日志存储服务器接收到各节点的日志数据后进行统一存储和界面化分析展示,帮助开发人员快速定位和分析问题.该方案以OSGi插件形式部署到应用系统,应用卸载该插件后则以原有方式存储日志.应用结果表明,采用该日志管理方案对1000并发下记录日志的业务应用访问性能平均提升2秒,并且没有日志数据丢失.开发人员反馈,错误日志更加一目了然,定位问题的时间明显短于普通的日志存储方式.     

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。     

Data dynamics for remote data possession checking in cloud storage

In cloud storage, storage servers may not be fully trustworthy. Therefore, it is of great importance for users to check whether the data is kept intact. This is the goal of remote data possession checking (RDPC) schemes. In this paper, an RDPC scheme based on homomorphic hashing is proposed. To enable data dynamics, the Merkle hash tree is introduced to record the location for each data operation in the scheme. Data dynamics, including the most general forms of data operations such as block modification, insertion and deletion, are supported. Our scheme provides provable data possession and integrity protection. The security and performance analysis shows that the scheme is practical for real-world use.     

基于Paillier加密的数据多副本持有性验证方案

云存储服务中,用户将数据存储在不可信的云储存服务器上,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,提出一种 支持对数据副本进行动态操作 的基于Paillier加密的数据多副本持有性验证方案, 即DMR-PDP方案。该方案为实现多副本检查,将文件块以文件副本形式存储在云服务器上,将各副本编号与文件连接后利用Paillier密码系统生成副本文件以防止CSP各服务器的合谋攻击。利用BLS签名实现对所有副本的批量验证。将文件标志和块位置信息添加到数据块标签中,以保证本方案的安全性,支持对文件的动态更新操作。安全性分析和仿真实验结果表明,该方案在安全性、通信和计算开销方面的性能优于其他文献提出的方案,极大地提高了文件存储和验证的效率,减少了计算开销。     

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的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.本文给出了一个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,高效的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,我们使用了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.     

具有数据上传管控的无证书可证明数据持有方案

随着大数据技术的发展,云存储受到了越来越多的关注。它在给用户带来诸多便利的同时,也产生了新的安全挑战。由于用户在将数据存储到云端后就失去了对数据的直接控制,如何安全有效地检测存储在云端数据的完整性成为一个重要的安全挑战。可证明数据持有技术(PDP)是近年来的一个研究热点,它可以在不下载全部数据的情况下实现云数据的完整性检测。然而,绝大多数已存在的PDP方案或者存在复杂的证书管理问题,或者存在密钥托管问题。除此之外,这些方案都没有考虑数据上传的管控问题。针对上述问题,文章提出了一种具有数据上传管控的无证书可证明数据持有的方案,该方案首先利用权限管理和秘密共享技术,实现了对数据上传过程的管控,即只有当超过一定门限值的用户同意后才可将数据上传到云端,避免了用户随意上传数据的行为;其次利用无证书的密码技术,既避免了密钥托管问题,又简化了证书管理的操作。同时,也对方案的安全性和性能进行了分析。