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。     

基于改进的区块链云数据动态审计机制研究

云存储凭借其高扩展性、低成本等优点得到大众青睐,但确保云数据完整性成为亟待解决的安全挑战。为解决基于TPA的公共审计方案中存在的安全和效率问题,有学者提出了基于区块链的公共审计方案,但数据拥有者的审计负担较大,都是静态审计,且不支持错误数据定位操作。基于此,提出了基于改进的区块链云数据动态审计机制,通过将部分审计工作委托给共识代表以减轻数据拥有者审计开销,设计带权多层次MHT结构以支持数据的动态操作,审计失败时帮助定位到错误数据。理论分析和实验结果表明,与现有方案相比,提出方案更安全可靠、动态审计效率更高,数据拥有者的计算和通信开销更少。     

基于云存储的动态组共享数据完整性验证方案

为实现安全且高效的云数据共享服务,节省企业及个人用户本地存储开销,提出一个基于云存储的动态组共享数据完整性验证方案,实现用户间的数据共享及数据的完整性验证。通过采用基于桶的红黑树结构,高效实现共享数据的动态更新,采用计数布隆过滤器结构支持数据的有效删除和公开可验证性。分析和实验结果表明,该方案与现有共享动态审计方案和数据删除可验证方案相比,具有更低的时间开销。     

面向公有云的数据完整性公开审计方案

针对云数据完整性公开审计中隐私泄漏给第三方审计者（TPA）以及云存储服务器（CSS）发起替代攻击的问题,提出一种面向公有云的数据完整性公开审计方案。该方案首先利用哈希值混淆方法,模糊化云存储服务器返回的证据,以防止TPA分析证据计算出原始数据;然后,在审计过程中,由TPA自行计算出文件Merkle哈希树（MHT）对应挑战请求所选数据块的覆盖树,并与CSS返回的覆盖树作结构匹配,以防止云存储服务器用其他已有数据响应审计挑战。实验结果表明,该方案解决了现有方案隐私问题及攻击问题后,在计算开销、存储开销和通信开销方面的性能不会有数量级变化。     

云存储系统中数据完整性验证协议

在云存储网络环境中,数据的安全性和完整性是用户最关心的问题之一。综合考虑云存储网络环境中的安全需求,设计了云存储数据完整性验证(CS-DIV)协议。客户端把数据文件和校验标签上传到云存储服务器后随机抽查,服务器返回验证证据并由客户端判断文件的完整性。协议可以有效地验证云存储数据的完整性,并抵抗恶意服务器欺骗和恶意客户端攻击,从而提高整个云存储系统的可靠性和稳定性。仿真实验数据表明,所提协议以较低的存储、通信及时间开销实现了数据的完整性保护。     

支持隐私保护和公平支付的数据完整性验证方案

随着云存储模式的出现,越来越多的数据拥有者(data owner, DO)选择将数据移植到云中,为了确保DO存储在云中数据的完整性,DO通常采用云存储数据完整性验证模型.在按需付费的云环境下,DO除了需要支付费用给云服务提供商外,还需要支付额外费用给第三方验证者(third party auditor, TPA)用于执行验证操作.然而,在实际的完整性验证中,TPA并不完全可信.为解决TPA不可信问题并且实现服务-支付公平,提出一种支持隐私保护和公平支付的数据完整性验证方案.首先,引入一种新型数据认证结构——基于等级的Merkle散列树,以实现数据位置的完整性验证和数据的可验证动态更新;其次,为实现数据隐私保护并减少通信开销,提出无交互式动态数据完整性证明机制(non-interactive dynamic provable data possession, NIDPDP);最后,结合区块链技术,利用智能合约(smart contract, SC)实现DO、云存储服务器(cloud storage server, CSS)和TPA之间的服务-支付公平,使各方诚实地按照规则执行.性能分析与...     

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。     

基于MapReduce的云存储数据审计方法研究

云存储是一种新兴的网络存储技术,它是云计算提供的一个重要服务。云存储因其快速、廉价和方便而广受云用户喜爱。然而,它也给云用户的外包数据带来了许多安全问题。其中一个重要问题就是如何确保半可信云服务器上数据的完整性。因此,云用户和云服务器亟需一个稳定、安全、可信的数据审计方法。随着大数据时代的到来,传统数据审计方案批量处理云环境下海量数据的效率不高;并且,随着移动客户端的流行,传统数据审计方案带给用户的在线负担太过繁重。因此,提出一种基于MapReduce编程框架的云数据审计方案,使用代理签名技术将用户对数据签名计算代理出去,并且并行化处理数据签名和批量审计过程。实验结果表明,所提方法明显提高了批量审计的效率,增强了云存储服务的可用性,并且减轻了用户的在线负担。     

基于SBT全结点存储的云数据完整性

云存储可以为用户提供高质量、按需分配的数据存储服务,使用户用低廉的价格就能享受到海量的存储能力,但是对于用户而言,云存储服务器并不是完全可信,因此会担心存储在云端的数据出现安全性问题,同时为了满足云中的应用,需要完整性验证机制支持全动态操作以及第三方公开认证。因此,提出一种基于全结点存储的云数据完整性方案。引入平衡二叉搜索树结构--结点大小平衡树(SizeBalancedTree,SBT),该结构使得树中所有的结点都可以用来存储实际的数据,相比叶子结点存储的树,无疑减少了服务器上的空间开销,同时降低了树的高度,从而也降低了进行数据插入删除等基本操作的时间复杂度。该方案在支持动态操作上具有更好的效率,能够很好地支持云存储环境下数据完整性验证。     

公共云存储服务数据安全及隐私保护技术综述

随着云计算技术的日益普及,公共云存储服务已经得到普遍的应用,DropBox、Google Drive、金山快盘等公共云存储应用的用户飞速增长.然而,用户对他们保存在云端数据的隐私性、完整性以及可控分享的关切也日益增长.针对这一问题,近年来学术界对公共云存储服务中数据的细粒度访问控制、密文搜索、数据完整性审计以及云存储数据的安全销毁等问题展开了大量研究.对云存储数据安全和隐私保护技术方向的研究进展进行综述,并指出待解决的关键问题.     

基于同态哈希函数的云数据完整性验证算法

云存储已经成为未来存储发展的一种趋势,但也带来新的安全挑战,如云服务提供商可能出于某种目的篡改数据。为确保云数据的完整性,提出一种基于同态哈希函数的云数据完整性检查算法。该算法在可信第三方的审计下,通过聚合多个RSA签名,对云数据进行完整性验证。为不泄露用户数据信息,采用同态线性认证与随机掩蔽技术,实现隐私保护。分析结果表明,该算法不仅能有效地抵抗服务器的恶意攻击,而且支持数据更新,与现有审计算法相比,该算法在验证过程中能减少计算代价,在批量审计中降低通信量,从而提高验证的效率。     

Data storage auditing service in cloud computing: challenges,methods and opportunities

Cloud computing is a promising computing model that enables convenient and on-demand network access to a shared pool of configurable computing resources. The first offered cloud service is moving data into the cloud: data owners let cloud service providers host their data on cloud servers and data consumers can access the data from the cloud servers. This new paradigm of data storage service also introduces new security challenges, because data owners and data servers have different identities and different business interests. Therefore, an independent auditing service is required to make sure that the data is correctly hosted in the Cloud. In this paper, we investigate this kind of problem and give an extensive survey of storage auditing methods in the literature. First, we give a set of requirements of the auditing protocol for data storage in cloud computing. Then, we introduce some existing auditing schemes and analyze them in terms of security and performance. Finally, some challenging issues are introduced in the design of efficient auditing protocol for data storage in cloud computing.     

支持受损数据定位与恢复的动态群用户可证明存储

The outsourced storage mode of cloud computing leads to the separation of data ownership and management rights of data owners, which changes the data storage network model and security model. To effectively deal with the software and hardware failures of the cloud server and the potential dishonest service provider and also ensure the availability of the data owners’ data, the design of secure and efficient data availability and recoverability auditing scheme has both theoretical and practical importance in solving the concern of users and ensuring the security of cloud data. However, most of the existing studies were designed for the security and efficiency of data integrity or recoverability schemes, without considering the fast identification and reliable recovery of damaged data under dynamic group users. Thus, to quickly identify and recover damaged data, a publicly verifiable proof of storage scheme was proposed for dynamic group cloud users. The designed scheme enabled a trusted third-party auditor to efficiently identify the damaged files through a challenge-response protocol and allowed the cloud storage server to effectively recover them when the degree of data damage is less than an error correction ability threshold. The scheme combined association calculation and accumulation calculation, which effectively reduced the number of calculations for the identification of damaged data. By combining erasure coding and shared coding technology, the scheme achieved effective recovery of damaged data of dynamic group users. At the same time, the scheme also supported dynamic user revocation, which ensured the integrity audit and reliable recovery of the collective data after user revocation. The network model and threat model of the designed scheme were defined and the security of the scheme under the corresponding security model was proved. Through the prototype implementation of the scheme in the real environment and the modular performance analysis, it is proved that the proposed scheme can effectively identify the damaged data and reliably recover the cloud data when the data is damaged. Besides, compared with other schemes, it is also proved that the proposed scheme has less computational overhead in identifying and recovering damaged data. © 2022, Beijing Xintong Media Co., Ltd.. All rights reserved.     

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。     

基于盲签名的云共享数据完整性审计方案

云端共享数据完整性审计用来验证一个用户群组共享在云端的数据的完整性。传统方式下,成员用户需要为每一个数据块生成认证器,再将数据块和对应的认证器上传到云服务器中保存。然而用户的计算资源有限且计算能力不高,由用户产生数据块认证器需要消耗用户很大的计算开销。为了节省用户的计算资源,提高认证器生成的效率,提出基于盲签名算法的云共享数据完整性审计方案。用户先对数据块进行盲化再发送到认证器生成中心生成相应的认证器,此外,方案中对第三方审计者TPA进行审计授权,有效地避免了攻击者对于云服务器的DDoS攻击。安全性分析和实验结果表明该方案是安全、高效的。     

基于智能合约的工业互联网数据公开审计方案

随着工业互联网产生的数据量日益增加,越来越多的企业选择将工业互联网数据外包存储在云服务器上以节省存储开销.为了防止外包存储的数据被篡改或删除,企业需要定期对其进行审计.提出了一种基于智能合约的工业互联网数据公开审计方案.该方案基于博弈论的思想,设计了一系列智能合约,以高效地抵抗参与者恶意行为.与现有抗合谋的公开审计方案相比,该方案不依赖于复杂的密码学工具实现对参与者恶意行为的抵抗,使得其更为高效,进而能够更好地应用于海量且频繁更新的工业互联网数据场景中.特别地,所设计的博弈合约作为一种独立的工具,能够与现有的公开审计方案有效结合,在不降低其审计效率的同时,增加方案的安全性.在本地环境和以太坊公有测试链Ropsten上对博弈合约以及整体方案进行了一系列的测试,结果表明,所设计的合约运行花费低且对运行环境适应性强,对原有完整性审计方案的效率影响小;同时,与其他抗审计者恶意行为的完整性方案相比,该方案更为高效.     

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...     

基于模糊身份的动态数据审计方案

云存储服务的快速发展,也带来众多安全挑战.针对云存储数据的完整性,已有的基于模糊身份的审计方案仅仅支持静态数据,因此很多情况并不适用.本文提出了一种基于模糊身份的动态数据完整性审计方案,结合默克哈希树的动态数据结构,实现用户对云端数据的完全动态操作.该方案采用基于模糊身份的密码体制,与基于公钥基础设施的数据完整性审计方案相比,避免了对公钥证书颁发、管理、吊销的过程,降低了通信代价.并且该方案能够支持批量验证,提高认证效率.最后,本文从安全性和功能上对新方案进行分析,能够抵抗伪造攻击,也保护了数据隐私安全,并且在功能上较其他方案也有一定的优势.     

云计算下的数据存储安全可证明性综述

云计算的数据服务外包可以减少数据所有者本地的存储和维护压力,然而用户会因此失去对数据可靠性和安全的物理控制。于是如何确保云中数据的安全就成为了非常有挑战性的任务和难题。在全面研究云计算数据存储安全现有成果的基础上,介绍了云计算数据存储的基本架构,并从可检索证明和可证明数据拥有两个角度分析了相关研究方案的发展,从公共认证、同态认证、数据动态化、隐私保护、批审计和多服务器环境得方面讨论了协议的功能设计,并且列表进行了功能和开销对比,在此基础上提出了一个比较完备的云计算环境下的协议框架。最后总结并阐述了后续工作。