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.     

基于存储网关的数据安全去重方案

在实行客户端去重的云存储系统中,通过所有权证明可以解决攻击者仅凭借文件摘要获得整个文件的问题。然而,基于所有权证明的去重方案容易遭受侧信道攻击。攻击者通过上传文件来观察是否发生去重,即可判断该文件是否存在于云服务器中。基于存储网关提出一种改进的所有权证明去重方案,存储网关代替用户与云服务器进行交互,使得去重过程对用户透明,并采用流量混淆的方法抵抗侧信道攻击和关联文件攻击。分析与比较表明,该方案降低了客户端计算开销,并提高了安全性。     

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。     

可验证的云存储安全数据删重方法

数据删重技术在云存储系统中得到了广泛的应用.如何在保证数据隐私的前提下,在半可信的云存储系统中实现高效的数据删重,是云计算安全领域的研究热点问题.现有方案在数据标识管理和用户数量统计方面普遍依赖于在线的可信第三方,执行效率有待提高,且容易造成系统瓶颈.提出了一种可验证的数据删重方法,无需可信第三方在线参与.基于双线性映射构造双文件标识方案进行流行度查询,确保标识不泄露数据的任何明文信息.采用改进的群签名方案,使用户可验证服务器返回的流行度标识,有效地防止云服务器伪造数据流行度的查询结果.设计了多层加密方案,可以根据数据的流行度,采用不同的加密方式.分析并证明了方案的安全性和正确性.通过仿真实验,验证了方案的可行性和高效性.     

一种增强的多用户前向安全动态对称可搜索加密方案

动态对称可搜索加密由于其具有良好的动态密文数据搜索功能而在云存储中得到了广泛的应用,但最近研究表明,动态可搜索加密很容易遭受文件注入攻击.为了抵抗这种攻击,前向安全的对称可搜索加密方案被相继提出.可是,现有的前向安全对称可搜索方案大多只支持单用户.最近,Wang等人在NSS 2018上提出了多用户环境下的前向安全动态可搜索加密方案(multi-user forward secure dynamic searchable encryption scheme, MFS),通过引入一个半诚实且不与云服务器合谋的代理服务器,解决了多用户查询的问题.但是,发现敌手可以通过窃听攻击或重放攻击找出更新文件与旧的搜索令牌之间的关联,从而破坏MFS方案的前向安全性.为了解决这个问题,提出了一个增强的多用户前向安全动态可搜索加密方案EMFS,通过去除用户和代理服务器之间的状态值传递和用户身份验证来抵抗窃听攻击和重放攻击.该方案采用了一个新的索引结构,能够有效地提升删除效率.最后,给出了形式化的安全证明,证明了EMFS方案在保证前向安全同时,能够抵抗上述2种攻击,并且把删除的复杂度从O(n\\-w)降低到O(1),其中n\\-w表示匹配关键字w的文件个数.     

基于用户定义安全条件的可验证重复数据删除方法

随着云存储用户数量的不断增长,重复数据删除技术得到了广泛的应用.如何在实现高效重复数据删除的同时,更好地保护用户数据隐私、实现客户端的安全多方计算,是云计算安全领域的研究热点问题.首次考虑了用户对重复数据删除过程的控制问题,引入了基于用户属性的安全条件机制,提出了基于用户定义安全条件的重复数据删除方法.基于双线性映射构造文件标识进行数据的查询,确保标识不泄露数据的任何明文信息.采用文件级和块级相结合的重复数据删除方法,提高了重复数据删除操作效率.基于安全多方计算理论和布隆过滤器技术实现数据的所有权证明,确保仅授权用户可获取数据的访问权,防范来自恶意用户的信道监听攻击.使用广播加密方法对数据加密密钥进行保护,实现了安全高效的重复数据删除.分析并证明了方案的安全性和正确性.仿真实验验证了方案的可行性和有效性.     

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.     

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。     

基于布隆过滤器所有权证明的高效安全可去重云存储方案

可去重云存储系统中一般采用收敛加密算法,通过计算数据的哈希值作为其加密密钥,使得重复的数据加密后得到相同的密文,可实现对重复数据的删除;然后通过所有权证明（PoW）,验证用户数据的真实性来保障数据安全。针对可去重云存储系统中所有权证明时间开销过高导致整个系统性能下降问题,提出了一种基于布隆过滤器进行所有权证明的高效安全方法,实现用户计算哈希值与初始化值的快速验证。最后,提出一种支持细粒度重复数据删除的BF方案,当文件级数据存在重复时进行所有权证明,否则只需要进行局部的文件块级数据重复检测。通过仿真对比实验,结果表明所提BF方案空间开销低于经典Baseline方案,同时时间开销低于经典Baseline方案,在数据文件越大的情况下性能优势更加明显。     

基于零知识验证的密文去重与密钥传递方法

文件去重技术已广泛运用于云服务器中,有效地减少带宽并提高资源利用率.目前大部分客户端密文去重方案中,文件加密密钥均采用收敛加密,当文件部分信息泄露或文件熵值较小时,收敛加密不能保证语义安全;部分方案中文件所有权认证采取挑战一定数量的文件数据块进行所有权认证,仅能在一定概率条件下通过所有权认证;部分方案中加入可信第三方,需要更高安全假设,不适用于现实场景.针对上述不足,该方案提出了一种新的密文去重场景下所有权认证与密钥传递方法,利用零知识验证方法,通过不损失熵的文件大摘要实现文件所有权认证,利用隐藏凭据恢复方法实现密钥安全传递.该方案具有密钥与文件分离、完整所有权认证、不使用第三方传递密钥等特点.安全性分析理论证明本方案所有权认证及密钥传递达到了可证明的安全强度,实际云平台测试数据表明:该方案减少了密文去重运算量,使用户可以更高效地使用云服务.     

云存储中加密数据的自适应重复删除方法

为了保护个人隐私,用户倾向于在数据上传至云服务器之前将其加密. 相同的明文数据被加密成不同密文数据,使云服务器无法识别出重复的加密数据. 现存的解决方案多数倚赖可信第三方,且没有划分数据流行度,导致安全性与执行效率较低. 提出一种无需可信第三方的自适应重复删除方法.利用完美散列函数检查数据的流行度,使用口令认证密钥交换协议与同态加密安全传递数据的加密密钥,在保证用户数据隐私的前提下进行安全的重复数据删除. 与现有其它方案相比,安全性与实用性更强. 实验和仿真证明了方案的高效性.     

基于身份多条件代理重加密的文件分级访问控制方案

针对传统文件共享方案存在文件易泄露、文件去向难以控制、访问控制复杂等问题,以及云端文件分级分类管理及共享的应用需求,提出了一种基于身份多条件代理重加密的文件分级访问控制方案。首先,将文件的权限等级作为密文生成条件,并引入可信分级管理单元确定并管理用户等级;然后,生成用户分级访问权限重加密密钥,解决了基于身份的条件代理重加密方案只能限制代理服务器的重加密行为而对用户权限限制不足的问题;同时,减轻了用户端的负担,即用户只需进行加解密操作。不同方案的对比分析结果表明,所提方案与现有访问控制方案相比有明显优势,无需用户直接参与即可完成用户访问权限的更新,并且具有上传者匿名的特点。     

基于多授权中心属性基加密的多域云访问控制方案

针对多授权属性基加密方案的合谋攻击和多域共享数据问题,提出了一种基于多授权中心属性基加密的多域云访问控制方案。中央认证机构不参与用户私钥的生成过程,有效避免了用户与授权机构之间的联合攻击;通过线性秘密共享方案和代理重加密技术,云服务器对上传的数据文件进行重加密,实现了单域和多域用户数据的共享。分析结果表明,新方案在用户私钥生成和文件加/解密上具有较高的性能,并在q parallel BDHE假设下是自适应性安全的。     

对称可搜索加密的安全性研究进展

为节约本地存储空间以及管理开销,文件可通过云存储服务被上传到云服务器.云存储服务作为一项重要的云技术已得到了广泛的研究和应用.文件以明文的形式存储显然无法满足隐私保护和安全需求,但若以传统的加密方式将加密后的文件上传服务器又使服务器失去检索原文件的能力.可搜索加密(Searchable Encryption,SE)是近...     

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。     

Secure deduplication with efficient user revocation in cloud storage

Secure deduplication is a promising solution to greatly reduce the storage space of the cloud. However, the encryption key is deterministically derived from the plaintext, such that who owns the plaintext has the derived key to decrypt the ciphertext. Therefore, how to revoke a user in deduplication schemes is a critical challenge. In the existing work, when updating the data authority, the data owner has to download the data from the cloud, decrypt, re-encrypt and finally upload them to the cloud. This process increases the communication and computation overheads. In this paper, we first propose a multi-user updatable encryption scheme. Specifically, the data owner can update the remote ciphertext under a new group key by sending an update token to the cloud. Then we adopt this technique to propose a new secure deduplication scheme supporting efficiently revoking an unauthorized user. In our scheme, the data owner just needs to send a token to the cloud to update the data authority, which saves the communication and computation costs. The security and efficiency analysis demonstrate that our proposed deduplication scheme can achieve the desired security properties with high efficiency.     

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。     

Memory leakage-resilient searchable symmetric encryption

Along with the popularization and rapid development of cloud-computing, more and more individuals and enterprises choose to store their data in cloud servers. However, in order to protect data privacy and deter illegal accesses, the data owner has to encrypt his data before outsourcing it to the cloud server. In this situation, searchable encryption, especially searchable symmetric encryption (SSE) has become one of the most important techniques in cloud-computing area. In the last few years, researchers have presented many secure and efficient SSE schemes. Like traditional encryption, the security of all existing SSE schemes are based on the assumption that the data owner holds a secret key that is unknown to the adversary. Unfortunately, in practice, attackers are often able to obtain some or even all of the data owner’s secret keys by a great variety of inexpensive and fast side channel attacks. Facing such attacks, all existing SSE schemes are no longer secure. In this paper, we investigate how to construct secure SSE schemes with the presence of memory attack. We firstly propose the formal definition of memory leakage-resilient searchable symmetric encryption (MLR-SSE, for short). Based on that, we present one adaptive MLR-SSE scheme and one efficient non-adaptive dynamic MLR-SSE scheme based on physical unclonable functions (PUFs), and formally prove their security in terms of our security definitions.     

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。     

云计算多授权中心CP-ABE代理重加密方案

代理重加密技术可使代理在不知道明文的条件下实现密文访问策略转换,这使代理重加密成为用户之间进行数据分享的重要技术。然而,代理重加密方案大多数是在单授权中心下构建的,存在授权机构权限大、易出现性能瓶颈和用户的计算开销大等问题。同时,大多数方案不满足代理重加密应具备的5个基本特性：单向性、可控性、非交互性、可重复性与可验证性。为解决以上问题,提出支持重复可控特性的云计算多授权中心CP-ABE(ciphertext-policy attribute-based encryption)代理重加密方案。在密文策略属性加密方案的基础上,引入代理加密和代理解密服务器从而减小用户客户端的计算开销,设置多个属性授权中心来分散中央机构权限。对代理重加密技术进行改进：在重加密密钥中设置随机因子和密文子项来实现单向性和可控性;设置的重加密密钥由客户端独立生成,不需要其他服务器参与,可实现非交互性,即可在数据拥有者为不在线状态时也可以进行数据分享;在初始密文中设置密文子项,对其多次加密即可实现重复性;在初始密文中设置验证子项,用户可验证外包以及重加密结果正确与否。通过与其他方案对比发现,所提方案的用户客户端计算...