基于引导密钥广播加密的云存储方案

发布时间：2019-11-11 10:29

【摘要】：为解决云存储强安全性要求(即云端也是不可信的情况)下的数据安全问题,提出一个基于引导密钥广播加密的云存储系统方案。基于引导密码加密的方法来解决传统的加密中密钥难以管理的问题;在存储数据到云端的过程中,采用基于身份的广播加密的方法保证合法资源用户的安全共享;进一步提出由文件所有者掌握引导密钥来生成所需要的广播加密密钥的云存储方案,确保了用户数据的强安全性;给出了数据存储过程中的审计问责机制。分析结果表明了该算法具有较高的安全性和灵活性。
【图文】：

框架图,存储方案,框架

景和方案框架设置一个应用场景如下：（１）分布式云存储系统中，用户将自己的数据放在云端，并能随时随地读取，而不需要重复认证。（２）云端是不可信的，存在丢失和篡改数据的风险。（３）数据在篡改时能够定位并恢复数据。能够在可信第三方的监察下，确定问责主体。（４）能实现合法用户的数据共享和非法用户的拒绝访问。基于上述场景，给出技术上的实现功能框图，如图１所示。主要涉及４个部分的技术细节：数据处理、引导密钥的加密和数据读娶广播加密方案和基于可信第三方的数据审计和问责。图１云存储方案框架基于图１的框图，在下一节中逐项给出相应的技术实现。３可信高效的分布式云存储方案３．１用户数据的处理用户文件首先被切割成分片，然后分片被发散存储到不同的存储节点。现有的大部分存储系统都使用的这种存储方式。分片处理的原因是由于文件的大小并不统一，整体存储容易产生碎片。而且文件完整存储在某个存储节点上，容易导致信息泄露。为避免分片的节点的崩溃，需要引入冗余。·４１６８·

密码,加密密钥

上传到云端之前就需要在本地加密，且加密密钥仅用户所有。数据既然在本地被加密后存放到云端，则在下载回本地。进行数据读取时也需要被解密，其中的过程都将牵涉到密钥。非对称加密算法的速度较慢，在面对较大的文件时力不从心，很难达到理想的速度，因此我们选用对称加密算法，用户在上传数据之前采用传统的对称加密技术（如ＡＥＳ）对数据进行加密。在云存储中，由于存在大规模的用户，，用户必须自己维护管理密钥，而云存储也丧失了简单、随地可用的特性。为了解决这个问题，我们引入引导密码。如图２所示。图２引导密码引导密码是一个类似于邮箱密码或ＭＳＮ密码的一个普通密码字符串，它的作用相当于一个密钥生成种子，通过它来生成加密所需的加密密钥。引导密码由两部分组成：第一部分是由用户输入的记忆密码，第二部分是自动加上的当前加密的文件名或其它的文件唯一标识符。这样用户可以通过相同的记忆密码为不同的文件产生不同的引导密码，进而生成不同的加密密钥。相比直接使用加密密钥，使用更易于记忆的引导密码可以使用户避开密钥的管理等难题，用户只需要记忆自己输入的记忆密码即可。引导密钥的获取需要一个密钥产生函数，这个函数的输入是引导密码，输出是加密密钥。密钥产生函数应该具备的第一个特性是只要而且只有输入相同，产生的输出相同。第二个特性是它应该将长度较短的引导密码发散成长度固定的加密密钥，如ＡＥＳ所需要的最短加密密钥长度１２８位。很明显，哈希函数ＭＤ５或ＳＨＡ１都具备这两种特性，可以充当我们的密钥产生函数。用户每次上传（下载）文件，都需要先输入记忆密码，组装成引导密码，通过哈希函数计算出加密密钥，然后对文件进行加密（解密）。引导密码只有用户

【参考文献】