云存储环境下数据完整性验证方案研究与实现

发布时间：2022-12-05 04:37

　　传统的存储方式需要占用数据拥有者大量的存储空间,这带来了很多的不便,近些年来云存储技术的兴起,很好地解决了这一问题。用户数据上云只需要支付一定的租用费用,不需要在数据管理、基础设施维护和数据安全等方面花费精力,这极大地节约了用户成本。但同时也导致用户失去了对数据的直接掌控权,数据的安全完全依赖于云服务商的可靠度。云数据完整性验证是一种保证用户数据安全的一种重要技术,能够通过与云服务器进行信息交互来验证云上数据是否完整。云数据完整性验证方案根据是否采用容错预处理分为数据持有性验证（Provable Data Possession,PDP）方案和数据可恢复验证（Proof of Retrievability,POR）方案。本文对两种不同方案分别进行研究,并提出改进,主要工作如下:1.针对支持动态操作的PDP方案存在计算开销和通信开销较大的问题,提出了基于带权单链表多分支树（weighted single linked list large branching tree,WSLBT）的数据持有性验证WSLBT-PDP方案。该方案通过引入带权单链表多分支树,有效地降低了验证过程中计算根节点、更... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 云数据完整性验证方案研究现状
        1.2.2 支持动态操作的数据持有性验证PDP方案研究现状
        1.2.3 数据可恢复验证POR方案研究现状
    1.3 主要研究内容
        1.3.1 基于带权单链表多分支树的数据持有性验证方案
        1.3.2 基于FMSR码的数据可恢复验证方案
        1.3.3 云数据完整性验证系统的设计与实现
    1.4 本文结构安排
第二章 相关技术与预备知识
    2.1 云存储基础知识
        2.1.1 云存储定义
        2.1.2 云存储类型
    2.2 数据完整性验证模型
        2.2.1 基本算法
        2.2.2 系统模型
        2.2.3 数据完整性验证所面临的威胁
    2.3 密码学知识
        2.3.1 哈希函数
        2.3.2 双线性映射
        2.3.3 BLS签名
    2.4 本章小结
第三章 基于带权单链表多分支树的数据持有性验证方案
    3.1 引言
    3.2 相关技术
        3.2.1 随机掩码技术
        3.2.2 带权单链表多分支树WSLBT
    3.3 WSLBT-PDP方案构造
        3.3.1 方案基本构造
        3.3.2 数据动态更新
        3.3.3 树的再平衡
    3.4 正确性与安全性分析
        3.4.1 正确性分析
        3.4.2 安全性分析
    3.5 性能分析
        3.5.1 根节点计算复杂度和通信效率分析
        3.5.2 隐私保护与叶节点更新效率
        3.5.3 检测概率分析
    3.6 本章小结
第四章 基于功能性最小存储再生码的数据可恢复验证方案
    4.1 引言
    4.2 相关技术
        4.2.1 MDS性质
        4.2.2 功能性最小存储再生码FMSR
        4.2.3 多分支树LBT
    4.3 FMSR-POR方案
        4.3.1 验证过程
        4.3.2 损坏数据检测及修复
        4.3.3 数据下载
        4.3.4 动态操作
    4.4 正确性与安全性分析
        4.4.1 正确性分析
        4.4.2 安全性分析
    4.5 性能分析
        4.5.1 数据损坏检测效率分析
        4.5.2 数据恢复通信开销分析
    4.6 本章小结
第五章 云数据完整性验证系统设计与实现
    5.1 系统设计
        5.1.1 用户端
        5.1.2 第三方审计者
        5.1.3 云服务器端
    5.2 审计方案的确定
    5.3 系统实现
    5.4 性能测试
        5.4.1 文件的预处理
        5.4.2 文件的完整性验证
        5.4.3 损坏数据块检测及恢复
    5.5 本章总结
第六章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 下一步的工作
致谢
参考文献
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]DIRA: Enabling decentralized data integrity and reputation audit via blockchain[J]. QI YiNing,HUANG YongFeng.  Science China（Technological Sciences）. 2019(04)
[2]支持动态操作的多副本数据完整性验证方案[J]. 刘洪宇,丁奕文,陈雷霆.  计算机应用研究. 2019(09)
[3]基于SBT全结点存储的云数据完整性[J]. 周鹏,龙士工.  计算机与现代化. 2018(06)
[4]面向公有云的数据完整性公开审计方案[J]. 缪俊敏,冯朝胜,李敏,刘霞.  计算机应用. 2018(10)
[5]BTDA:基于半可信第三方的动态云数据更新审计方案[J]. 金瑜,蔡超,何亨,李鹏.  计算机科学. 2018(03)
[6]基于链表多分支路径树的云存储数据完整性验证机制[J]. 方欣,方睿,刘雪涛,廖勇,浦东,贾川.  成都信息工程大学学报. 2018(01)
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[8]基于改进跳表的云端数据完整性验证协议[J]. 王瑞锦,张凤荔,王馨云,陈学勤,罗昊,秦圣智.  电子科技大学学报. 2018(01)
[9]一种新型的Merkle哈希树云数据完整性审计方案[J]. 苏迪,刘竹松.  计算机工程与应用. 2018(01)
[10]云存储中数据完整性自适应审计方法[J]. 王惠峰,李战怀,张晓,孙鉴,赵晓南.  计算机研究与发展. 2017(01)

硕士论文
[1]基于区块链的云数据完整性保护机制[D]. 刘广沛.南京邮电大学 2018
[2]云存储中大数据完整性证明机制研究[D]. 贾倍.西安电子科技大学 2018
[3]基于可信区块链的数据完整性验证模型[D]. 李天乐.河北大学 2018
[4]云存储环境下数据完整性验证方案设计与优化[D]. 刘文平.重庆邮电大学 2016



本文编号：3709694