云存储系统基于属性的数据访问控制研究

发布时间：2017-10-12 14:23

  本文关键词：云存储系统基于属性的数据访问控制研究

  更多相关文章： 云存储 基于属性加密 访问控制 外包计算

【摘要】：云存储服务模型中,用户利用互联网将存储外包给云服务提供商,由强大的计算和数据中心来完成海量数据存储。然而,数据的外包存储使得用户失去了对自己数据的实际控制,数据安全成为用户关注的重要问题。访问控制是保护数据安全的方式之一,能够实现数据授权访问。在复杂的云存储环境下,传统访问控制方法已经不再适用,基于属性加密具有灵活、可扩展等优点,能够实现细粒度的访问控制。因此,本文以云存储系统基于属性数据访问控制为研究主题,展开以下研究工作:针对移动云存储系统中移动设备计算能力、电池能量不足和数据存储容量有限等问题,提出了一个安全高效的基于属性访问控制方案。在系统模型中,我们引入加密和解密服务器,通过添加批准属性来实现加密计算的安全外包;加密服务器为密文数据生成对应的验证标签,在解密数据前,挑战者向云服务器发起完整性验证,云服务器根据验证标签进行数据的完整性验证;解密服务器为请求访问数据的用户进行数据解密计算,鉴于只有用户自己持有用户私钥,能够实现解密计算的安全外包。进一步地,面向多授权机构云存储系统,提出了一个基于属性的多授权机构云存储系统数据访问控制方案。在方案中,通过中间密文将部分加密计算外包给授权中心,以此降低用户加密计算的开销;在数据解密阶段,由云服务器生成解密标识,将解密计算中的大部分计算量外包给云服务器,同时能够保证云存储服务器无法知道加密数据内容,从而降低用户的解密开销;该方案还实现了用户属性的高效撤销,并且能够保证密钥的前向和后向安全;同时,通过引入用户访问控制列表结构,实现加密数据用户层次的访问控制。本文将基于属性加密与云存储系统结合,分别针对移动云存储和多授权机构系统提出了安全高效的基于属性访问控制方案,分析结果表明,在保证数据安全访问的同时,两个方案都能够有效降低用户的计算开销。仿真实验表明,与现有方案相比,本文提出的两个方案用户端的计算开销都有所降低。在保证数据安全的基础上,用户计算开销的降低可以避免计算能力较弱用户成为云存储系统的性能瓶颈,提高系统的整体运行效率。
【关键词】：云存储 基于属性加密 访问控制 外包计算
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333;TP309
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 引言10-21
• 1.1 研究背景及意义10-16
• 1.1.1 云计算及其安全问题10-13
• 1.1.2 传统的访问控制13-14
• 1.1.3 云存储系统中的访问控制14-16
• 1.2 国内外研究现状16-18
• 1.2.1 基于属性的加密算法16
• 1.2.2 基于属性的访问控制研究16-18
• 1.3 主要研究工作18-19
• 1.4 本文章节安排19-21
• 第二章 基础知识21-29
• 2.1 数学基础21-22
• 2.1.1 双线性映射21
• 2.1.2 拉格朗日插值定理21-22
• 2.2 相关安全基础22-24
• 2.2.1 访问结构22
• 2.2.2 访问树22-23
• 2.2.3 困难问题假设23-24
• 2.3 两类属性加密24-27
• 2.3.1 密钥策略基于属性加密算法24-25
• 2.3.2 密文策略基于属性加密算法25-27
• 2.4 多授权机构属性加密27-29
• 第三章 移动云存储系统基于属性的访问控制29-38
• 3.1 预备知识29-30
• 3.1.1 Merkle哈希树29-30
• 3.1.2 Diffie-Hellman密钥交换算法30
• 3.2 移动云存储系统模型及安全假设30-31
• 3.2.1 系统模型30-31
• 3.2.2 安全假设31
• 3.3 控制方案整体框架31-32
• 3.4 移动云存储基于属性的访问控制32-37
• 3.4.1 系统初始化32
• 3.4.2 密钥生成32-33
• 3.4.3 数据加密33-34
• 3.4.4 验证标签生成34-35
• 3.4.5 完整性验证35-36
• 3.4.6 数据解密36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 基于属性的多授权机构云存储访问控制38-49
• 4.1 预备知识38-39
• 4.1.1 线性密钥共享机制38-39
• 4.1.2 数据文件存储组织39
• 4.2 多授权机构的云存储系统模型39-41
• 4.2.1 多授权机构系统结构40-41
• 4.2.2 安全假设41
• 4.3 方案整体设计41-43
• 4.4 基于属性的多授权机构云存储访问控制43-48
• 4.4.1 系统构建43-44
• 4.4.2 用户密钥生成44-45
• 4.4.3 数据加密45
• 4.4.4 数据解密45-46
• 4.4.5 属性撤销46-48
• 4.4.6 特定用户访问48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 方案的分析与仿真49-58
• 5.1 基于属性的移动访问控制方案分析49-50
• 5.1.1 安全性分析49
• 5.1.2 性能评估49-50
• 5.2 基于属性的多授权机构访问控制方案分析50-54
• 5.2.1 综合分析51-52
• 5.2.2 安全性分析52
• 5.2.3 存储开销52-53
• 5.2.4 通信开销53-54
• 5.3 仿真实验54-58
• 5.3.1 仿真实验环境54
• 5.3.2 实验结果分析与比较54-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 论文工作总结58-59
• 6.2 研究展望59-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-64
• 攻读硕士学位期间发表论文及参与项目64

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本文编号：1019180