云存储下加强隐私保护的数据完整性验证技术研究

发布时间：2020-11-04 14:20

　　 云计算技术伴随着科技的进步迅猛发展,大量数据亦不断涌现。其中,为海量数据提供存储服务的云存储技术也迅速发展起来。越来越多的用户选择将数据存储在云端服务器以节省本地存储空间,但与此同时,用户也失去了对数据的绝对控制权。远端服务器不可信或系统故障等因素的存在,使用户数据面临着丢失或者篡改的风险。因此,保证外存于远端服务器的数据完整成为云存储发展的首要问题。数据持有性证明技术就是一种能够远程校验服务器上存储的数据是否完整的技术,它能使用户无需下载所有数据到本地,仅通过与服务器的少量交互,便可验证远端服务器存储的数据是否完整。目前,大多数的数据持有性证明方案均支持第三方公开审计,即通过第三方审计(Third Party Auditor,TPA)来验证数据的完整性,可以有效减轻用户的计算和存储负担。但恶意的TPA在代替用户审计的同时,依靠与服务器的多次交互,可能分析出用户数据的相关信息,导致用户数据的隐私泄露。然而,近几年提出的一些支持公开审计的数据持有性证明方案,大多只考虑了针对恶意云服务器保证数据的完整性,能够针对恶意TPA实现数据完美隐私保护的方案却为数不多。因此,研究既针对云服务器安全同时针对TPA零知识隐私的数据持有性证明技术是具有理论意义和实践价值的。本文主要做了如下工作:1、研究零知识证明技术,实现针对TPA的零知识隐私保护。利用“零知识证明”的思想构造本文的挑战与回应证明协议,使TPA在验证数据完整性时得不到有关用户数据的任何信息,从而完美地保护用户的数据隐私。2、提出一个单用户多云服务器环境下支持完美隐私保护且支持批处理的数据持有性证明(Provable Data Possession,PDP)方案。通过引入服务器组织者(Organiser)为多个云服务器分发挑战和聚合证明,实现了TPA端高效地批处理审计,根据“零知识证明”的思想设计本文的挑战与回应协议,实现针对TPA的完美隐私保护。最后,将本文方案与Yu等人在单用户多云服务器环境下简单拓展的PDP方案和Wang等人在多云存储中支持批处理的PDP方案做了性能分析对比和实验对比,结果表明本方案拥有较低的通信复杂度和较高的批处理效率。3、提出一种多用户多云服务器环境下支持完美隐私保护的批处理PDP方案。证明了方案的正确性、安全性和完美隐私性,并将所提方案与Yu等人在多用户多服务器环境下简单拓展的PDP方案做了性能分析比较和实验对比,说明我们方案是高效且可行的。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP309;TP333
【部分图文】：

51务器上的3000~4600个数据块进行挑战，设置步长为200，观察我们方案与Yu等人拓展方案的服务器端计算复杂度，实验的对比结果如图5.2所示。图5.2 服务器端计算复杂度对比根据图5.2可知，与Yu等人拓展方案相比，我们方案通过服务器Organiser的聚合证明运算，能够降低服务器端的计算复杂度，实验结果与性能分析结果一致。2、TPA端计算复杂度对比云服务器在发生1%的数据损毁时， TPA挑战其上300个数据块，能以95%的概率检测出该服务器的受损数据行为；挑战460个数据块，能以99%的概率检测出该服务器的受损数据行为[52]。因此，我们设置实验的总挑战块数为1000~5000

图5.2 服务器端计算复杂度对比知，与Yu等人拓展方案相比，我们方案通过服务器O低服务器端的计算复杂度，实验结果与性能分析结果一算复杂度对比发生1%的数据损毁时， TPA挑战其上300个数据块，能受损数据行为；挑战460个数据块，能以99%的概率检]。因此，我们设置实验的总挑战块数为1000~5000，步拓展方案的TPA端计算复杂度，实验结果如图5.3所示
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本文编号：2870204