云平台下安全外包的关键技术研究

发布时间：2023-05-18 03:01

　　云计算作为信息技术领域又一个重要的突破点,可以提供按需自助服务、无处不在的网络访问和弹性快速的资源管理。近年来,越来越多的用户选择将计算和数据外包至云平台。然而,这也将导致用户失去对计算和数据的控制权,并由此将引发诸多的安全问题:(1)云平台的软件错误、硬件故障和所遭受的外部攻击等会带来外包计算和存储数据的异常;(2)出于自身经济利益的考虑,云平台可能在未分配资源的情况下,欺骗用户已分配了相应资源;(3)云平台为了维护自身的名誉,会竭尽所能的掩盖外包计算结果造假和存储数据丢失等不良事件。这些安全问题正是制约云计算大规模部署的瓶颈所在。针对这些安全挑战,本论文着重从以下三个方面研究云平台下安全外包技术:1.外包计算的安全性。此问题主要涉及用户外包数据的隐私性和外包计算结果的正确性。本论文考虑工程上常用的大规模线性矩阵方程求解问题的外包计算。应用传统方案解决此问题时,用户的工作负载无法得到有效降低。针对这一现状,本论文提出了安全高效的大规模线性矩阵方程的外包计算方案:(1)通过随机置换技术,快速地实现外包问题的加密以及外包计算结果的解密;(2)通过矩阵向量的乘法运算,快速地验证外包计算结果...

【文章页数】：110 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 云平台下安全外包计算
        1.2.2 云平台下安全外包存储的数据完整性审计
        1.2.3 云平台下安全外包存储的第三方数据完整性审计
    1.3 本文主要贡献
    1.4 本文组织结构
2 预备知识
    2.1 数论知识
        2.1.1 模运算
        2.1.2 群
        2.1.3 环
        2.1.4 域
        2.1.5 双线性映射
    2.2 密码学知识
        2.2.1 置换密码
        2.2.2 同态加密技术
        2.2.3 哈希函数
        2.2.4 椭圆曲线算术
        2.2.5 计算困难问题
    2.3 网络安全知识
        2.3.1 安全机制
        2.3.2 可证明安全性理论
    2.4 小结
3 大规模线性矩阵方程的安全外包计算
    3.1 基础知识
        3.1.1 系统模型和威胁模型
        3.1.2 设计目标和设计框架
        3.1.3 安全性定义
        3.1.4 数学背景
    3.2 大规模线性矩阵方程的安全外包计算
        3.2.1 设计原理
        3.2.2 方案设计
        3.2.3 系统框架
    3.3 安全分析
        3.3.1 正确性
        3.3.2 隐私性
        3.3.3 安全性
    3.4 性能评估
        3.4.1 OutLME性能分析
        3.4.2 与现有工作的性能对比
    3.5 实验仿真
        3.5.1 存储负载
        3.5.2 通信负载
        3.5.3 计算负载
        3.5.4 与现有方案的对比
    3.6 小结
4 基于同态加密算法设计安全外包存储的数据完整性审计
    4.1 基础知识
        4.1.1 系统模型和威胁模型
        4.1.2 设计目标和设计框架
        4.1.3 安全性定义
        4.1.4 数学背景
    4.2 基于同态加密算法的数据完整性审计方案
        4.2.1 设计原理
        4.2.2 方案设计
        4.2.3 系统框架
    4.3 安全分析
        4.3.1 正确性
        4.3.2 隐私性
        4.3.3 安全性
    4.4 性能评估
        4.4.1 H-DIA性能分析
        4.4.2 与现有工作的性能对比
    4.5 支持数据动态更新功能
    4.6 H-DIA方案实例化
        4.6.1 RSA-DIA方案
        4.6.2 Pallier-DIA方案
        4.6.3 DGHV-DIA方案
        4.6.4 RSA-DIA、Pallier-DIA和DGHV-DIA的性能分析
    4.7 实验仿真
        4.7.1 存储负载
        4.7.2 通信负载
        4.7.3 计算负载
        4.7.4 与现有方案的对比
    4.8 小结
5 基于离散对数问题设计安全外包存储的第三方数据完整性审计
    5.1 基础知识
        5.1.1 系统模型和威胁模型
        5.1.2 设计目标和设计框架
        5.1.3 安全性定义
        5.1.4 数学背景
    5.2 基于离散对数问题的第三方数据完整性审计方案
        5.2.1 设计原理
        5.2.2 方案设计
        5.2.3 系统框架
    5.3 安全分析
        5.3.1 正确性
        5.3.2 隐私性
        5.3.3 安全性
    5.4 性能评估
        5.4.1 DLP-TADIA性能分析
        5.4.2 与现有工作的性能对比
    5.5 支持数据动态更新功能
    5.6 基于计算困难问题设计TADIA方案的通用框架
    5.7 实验仿真
        5.7.1 存储负载
        5.7.2 通信负载
        5.7.3 计算负载
        5.7.4 与现有方案的对比
    5.8 小结
6 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
攻博期间发表的科研成果目录
致谢



本文编号：3818539