存储分割编码技术在移动云安全中的应用

针对移动终端频繁更新数据效率低、安全性不高的问题,提出一种基于加密技术和编码技术的存储分割编码技术。首先,将移动终端的数据进行等分分割后存储在云端,通过编码技术标记每份数据;然后,用户在更新数据时下载相应数据块信息进行更新;最后,更新完的数据块通过重新编码,加密上传到云端相应位置,组合成完整的数据进行存储。实验结果表明,相比传统移动云安全方案(AES加密方案和RC编码),存储分割编码技术在频繁更新云端数据时节省了文件转换时间,同时大幅降低了移动终端的性能消耗。该方案能够显著提高更新数据的效率及移动终端的资源利用率,同时有效增强了移动云数据的机密性和完整性,对于移动终端频繁更新云端数据的需求,具有明显优势。     

磁卡数据的软件识别方法

磁卡数据是按差分曼彻斯特编码方式记录的，这种编码是一种自同步编码，能适应一定范围内变化的读卡速率，但其识别方法较复杂，不利于实现加密算法，从而限制了磁卡的应用。通过对差分曼彻斯特编码的特点进行分析，将其时钟前移半个周期，转化为对脉宽识别，找到一种利于软件识别的方法，这种方法适应于其它利用差分曼彻斯特编码通信或记录的场合。     

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。     

一种磁盘历史数据库模型研究

为解决流程工业中过程历史数据的存储以及大量数据的快速查询问题,提出一种基于关系数据库的磁盘历史数据库模型。在数据存储方案设计中,将关于位号和数据采集接口的静态信息存储在关系数据库中,历史数据以文件形式存放,采用三重二级缓存机制避免频繁访问磁盘,并使用经典的SDT算法对实时数据进行压缩存储,降低存储成本。数据查询方案采用三级索引文件结构,即总索引文件、二级索引文件和位号索引文件,提高查询效率。该磁盘历史数据库的第一版已经成功实现,应用结果表明,数据存储方案和查询方案的设计是合理的,100个位号的查询时间约为500 ms。     

无线语音通信及视频监控系统设计

针对目前监控系统只有视频监控而缺少语音通信的现状,提出了一种基于ARM的无线语音通信及视频监控系统的设计方案。该系统采用自适应差分脉冲编码调制算法进行语音编码压缩,采用离散余弦变换算法对视频数据进行编码压缩,采用TCP/IP协议,通过无线局域网进行数据传输。测试结果表明,该系统不仅实现了视频监控及语音实时通信,且性能可靠,成本低。     

无线语音通信及视频监控系统设计

针对目前监控系统只有视频监控而缺少语音通信的现状,提出了一种基于ARM的无线语音通信及视频监控系统的设计方案。该系统采用自适应差分脉冲编码调制算法进行语音编码压缩,采用离散余弦变换算法对视频数据进行编码压缩,采用TCP/IP协议,通过无线局域网进行数据传输。测试结果表明,该系统不仅实现了视频监控及语音实时通信,且性能可靠,成本低。     

移动计算环境中曲线数据实时压缩方法

移动计算环境中存储、计算和通信等资源受限,为了解决在资源受限环境中实时压缩和解压缩海量曲线数据的问题,提出了基于整形小波变换和FFEP编码的压缩方法.将曲线坐标根据给定容限从浮点数转换为整数,计算其一阶差分后进行整形小波变换;为了加快编码解码速度,提出FFEP编码方案,根据数据的概率分别采用4位、5位、8位及变长码进行编码,对经小波变换后的高频部分有较好的编码效果.由于坐标类型转换、小波变换和FFEP编码主要采用整数位运算及加减法运算并且在原存储空间实现,因此该方法具有较小的时间和空间复杂度.实验结果表明,本文方法能够在当前流行的PDA上将等高线数据实时地压缩到10%以内.     

基于可拆分倒排索引的可搜索加密方案

为快速检索云环境下的加密数据,提出了一种高效的适用于批量数据处理场合的可搜索加密方案。首先,由客户端创建两个倒排索引,分别是存储了文件-关键词映射的文件索引和用于存储关键词-文件映射的空的搜索索引;然后,将这两个索引提交给云服务器。搜索索引是在用户检索过程中由云端根据搜索凭证和文件索引逐渐更新建立的,记录了已被检索关键词的检索结果,该方法将搜索索引的构建时间有效分摊了到了每次检索过程中并节省了存储空间。索引采用基于key-value结构的集合存储方式,支持索引的同时合并和拆分,即在添加和删除文件时,由客户端根据要添加或删除的文件集生成对应的文件索引和搜索索引,然后服务器对索引进行合并和拆分,从而实现文件的快速批量添加和删除。测试结果表明,所提方案极大提高了文件更新的效率,适用于批量数据处理。通过泄露函数证明了该方案能满足自适应动态选择关键词攻击下的不可区分性安全标准。     

异步串行通信的研究与实现

为提高串行通信在实际应用中的抗干扰能力,设计实现一种异步串行通信方法。通信数据采用差分曼彻斯特编码,根据编码特点获取同步时钟来对传输数据进行解码和接收。本文基于FPGA实现了异步串行通信的发送模块、编码模块、解码模块和接收模块,并对该通信方法进行实际测试验证。测试结果表明,本文给出的异步串行通信方法稳定可行。     

基于差分隐私的多模式隐藏动态对称可搜索加密方案

动态对称可搜索加密(dynamic symmetric searchable encryption,DSSE)在近年来已经成为数据隐私保护方面至关重要的原语,它能够允许客户端对保存于云服务器的加密数据执行高效的检索和更新操作,而仅向服务器泄露少量经过严格定义的信息,如搜索模式、访问模式、更新模式和容量泄露.然而,越来越多的研究发现,一些强大的敌手能够利用DSSE的泄露执行特定攻击,从而破坏数据和检索的隐私性.以往方案往往利用隐私数据查询,茫然随机存取器和存储补齐等技术来压缩甚至消除泄露信息,这些技术能够提供较好的安全性,但是存在计算、通信和存储复杂度过高的问题,难以实用.为了实现更好的安全和效率平衡,提出想法:首先引入差分隐私这一安全概念,提出了一种新的填充方法-差分隐私填充(differential privacy padding,DPP),在保证安全性的同时降低了存储负载.随后在多服务器模式下提出了一种称为"MDSSE"(multi dynamic searchable symmetric encryption)的动态搜索更新方案,通过对DPP的动态运用实现容量、更新以及搜索模式隐藏,保证了前向安全和后向安全.对于方案的安全性证明,扩展了对于更新历史的定义,提出了适用于方案的差分更新历史DP-Update.实验表明:方案可以抵御泄露滥用攻击,并具有较高的存储与通信效率.     

BTDA:基于半可信第三方的动态云数据更新审计方案

云存储由于具有方便和廉价的优点,自诞生以来便得到了广泛应用。但与传统系统相比,云存储中的用户失去了对数据的直接控制,因此用户最关心的是存储在云上的数据是否安全,其中完整性是安全需求之一。公共审计是验证云数据完整性的有效方法。虽然现有方案不仅能够实现云数据的完整性验证,也能够支持动态数据更新审计,但它们也存在缺点,例如在执行多个二级文件块更新任务时,用户需要一直在线进行更新审计,而且在该过程中用户与云服务器的通信量和用户计算量都较大。基于此,提出了一种基于半可信第三方的动态云数据更新审计方案——BTDA。在BTDA中,用户将二级文件块更新审计任务代理给半可信第三方,因此在二级文件块更新审计过程中,用户可以离线,从而减少了用户端的通信量和计算量。另外,BTDA采用了数据盲化和代理重签名技术来防止半可信第三方和云服务器获取用户敏感数据,从而保护了用户隐私。实验表明,与目前的二级文件块更新审计方案相比,BTDA中的用户端无论在计算时间还是通信量方面都有大幅减少。     

基于重复数据删除技术的雾存储数据去冗余方案

雾计算作为云中心在网络边缘的延伸,将不需要放在云端的数据直接进行存储和处理,从而可以快速响应底端设备的需求。为了解决现有方案中频繁的磁盘输入和输出(I/O),针对雾节点中存储数据的冗余问题,提出重复数据删除方案(DeFog)。利用红黑树的快速查找机制,在内存中构建数据指纹表,通过二次Hash获得索引表。固定时刻刷新内存中的指纹表保存在磁盘中,日志文件记录每次数据更新,这样在系统发生崩溃机器重启时,磁盘中的指纹表会与日志文件合并构建更新后的指纹表。通过在标准数据集中的实验与其他方案进行对比,证明了DeFog在查询效率上提高了54.1%,运行时间降低了42.1%。     

一种基于云环境的文件存储策略的研究

云存储是云计算技术的重要组成部分,包括存储位置的选择和文件的传输,文件传输环节包括上传和下载。传输作为存储的重要组成部分,对于存储效率有较大的的影响。近年来针对云存储技术的研究主要集中在数据存储和数据传输的效率上,针对大量流媒体文件上传至云存储服务器过程中传输效率低的问题,在私有云环境下提出了一种针对大量流媒体文件的传输机制THU,在该机制中提出了一种对于不同的云平台环境和传输客户端存在文件大小值fk的思路,将小于该值的文件无损打包成一定数量的大小为fk的文件进行传输,而将大于fk值的文件切割成一定数量大小为fk的文件进行传输,相比较打包或者切割成其他大小的文件进行传输时消耗的时间较少。本文在私有云环境下进行了大量的流媒体ftp传输实验,实验结果显示这样的fk值是存在的,当文件打包大小或等于该值时,打包、解包和传输消耗的总时间处于相对优化的水平,从而证明了THU机制的正确性和有效性。     

用户可动态撤销及数据可实时更新的云审计方案

随着云存储的出现,越来越多的用户选择将大量数据存储在远程云服务器上,以节约本地存储资源.如何验证用户远程存储在云端数据的完整性,成为近年来学术界的一个研究热点.虽然现已提出了很多云审计方案,但大多数方案都假设个人和企业在使用云存储系统的整个过程中,用户及其公私钥始终不变,且不能高效地对数据进行实时动态更新.为此,提出一种轻量级的支持用户可动态撤销及存储数据可动态更新的云审计方案.首先,该方案允许用户可高效地动态撤销（包括更换公私钥）,在用户撤销阶段,采用了多重单向代理重签名技术,新用户只需计算重签名密钥,而无需从云端下载数据再重新签名后上传到云端;其次,该方案能够保证数据可实时动态更新（插入、删除、修改）,通过在数据块的身份识别码中引入虚拟索引,数据动态更新时,只有被更新数据块的身份识别码发生变化,其余数据块的身份识别码保持不变;最后,在重签名阶段,云服务器代替新用户进行签名,在审计阶段,第三方审计者代表当前用户对存储在远程云服务器上的数据进行完整性验证,减轻了终端用户的计算开销及系统的通信开销（轻量级）.安全性分析和性能分析进一步说明,该方案是安全的和高效的.     

Multimedia cloud transmission and storage system based on internet of things

For the issues of large space and storage security of multimedia files, we analyzed the impact of access control and cloud storage on multimedia file, and proposed a mixed security cloud storage framework based on Internet of Things. This paper introduced the concept of multimedia protection into the method based on role access control. Moreover, we also adopted a scheme based on the combination of multimedia data state and role access control. At the same time, all input and output devices were connected to this system. Internet of Things is used to judge whether circuits are connected and whether the devices are normally operated, so as to improve the access efficiency. On this basis, we also described in detail the complete process of registration, role assignment, multimedia file owner’s request for data encryption, and user login and access to multimedia file. According to the result, this scheme can be used to resist the known attacks. It guarantees security of multimedia files.     

支持动态操作的多副本数据完整性验证方案

针对云存储环境下外包数据面临的安全隐患，并结合现有云数据完整性验证方案的不足，提出了支持动态操作的多副本数据完整性验证方案。方案考虑了多副本应用场景，并在现有云数据完整性验证方案的基础上以较小的代价实现了文件的多副本验证，并通过引入认证的数据结构—基于等级的Merkle哈希树，实现了文件的可验证动态更新。通过对多副本进行关联，可以实现多个副本的同步更新。安全性分析与实验表明了该方案的安全性与有效性，实现了数据的安全存储与更新，并有效保证了数据多副本的隐私安全。     

基于区块链与云-边缘计算混合架构的车联网数据安全存储与共享方案

针对车联网（IoV）中云计算的高时延、数据泄漏和恶意车辆节点篡改数据等问题,提出了一种基于区块链与云-边缘计算混合架构的IoV数据安全存储与共享方案。首先,采用联盟链-私有链的双链去中心化存储结构来保障通信数据的安全;然后,利用基于身份的数字签密算法和基于离散中心二项分布的环签名方案来解决通信过程中的安全性问题;最后,提出了基于动态分层和信誉值评估的实用拜占庭容错机制（DRPBFT）,并将边缘计算技术与云计算技术相结合,从而解决了高时延问题。安全性分析结果表明,所提方案在信息共享过程中保证了数据的安全性和完整性。实验仿真和性能评估结果表明,DRPBFT的时延在6 s内,且有效地提高了系统的吞吐量。所提IoV方案有效地促进了车辆数据共享的积极性,使IoV系统更加高效稳定地运行,达到了IoV实时、高效的目的。     

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.