基于同态标签的云存储数据完整性验证技术研究.pdf

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1、中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540基于同态标签的云存储数据完整性验证技术研究陈玉2015年1月中图分类号：TP309.2UDC分类号：004.62基于同态标签的云存储数据完整性验证技术研究作者姓名陈玉学院名称计算机学院指导教师祝烈煌教授答辩委员会主席谭毓安教授申请学位工学硕士学科专业计算机科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月HomomorphicTagsBasedCloudStorageIntegrityVerificationTechniquesCandidateName：YuChenSchoolorDepartment:Compu

2、terScienceFacultyMentor:Prof.LiehuangZhuChair,ThesisCommittee：Prof.Yu’anTanDegreeApplied:MasterofComputerScienceMajor：ComputerScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包

3、含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要随着科技的发展以及计算机性能的不断提升，越来越多的用户将本地大文件放到远处云服务器上。云存储可为客户提供诸多方便，减轻了客户对于本地文件存储及管理的开销。然而这也意味着客户失去了对文件的实际控制，远端服务器可能由于某些外部原因或恶意删除不经常被用户访问的文件而使文件丢失。全球曾多次出现云安全事故，给国家和企业带来了巨大损失。不诚实

4、的服务器出于保护自身名誉将此问题隐瞒，当用户真正想用文件的时候发现文件已经取不回来，可能为时已晚。鉴于此，研究者们提出多种远端存储完整性的验证协议来解决以上问题，使用标签来代替文件本身进行验证的方案被提出来，包括后来主流的PDP（数据持有证明）/POR（可恢复证明）系列方案。通常情况下，这些验证协议基于RSA或双线性映射BLS性质，而这两种运算往往不是特别高效，在复杂的云环境中往往显露出局限性。本课题中，我们提出了基于椭圆曲线同态标签的云存储完整性验证方案ECPDP。与经典PDP相比，本方案使用160比特的安全参数即可达到RSA1024比特的安全性，因而大大减小了计算开

5、销和通信开销。我们将该方案细分为强弱两种安全级别的方案，强安全方案可以保证每一个文件块的完整性，而弱安全方案仅能保证一组文件块整体的完整性，不能保证每个文件块是完整的，但是其计算性能更加优良。方案同时采用了抽样的思想，在保证检测率的前提下，尽量减少通信代价。通过与PDP的实验对比，我们发现该方案客户端持有的元数据减少84%，且计算复杂度减少了13%。同时，结合云存储复杂的环境，我们提出了基于椭圆曲线同态标签的支持公开验证和动态验证的远程数据完整性验证方案。利用双线性映射特有的性质实现公开验证，利用哈希树的认证结构满足用户实现动态更新后的完整性验证。之后也提出了可恢复性、

6、健壮性等优良性能方案的研究方向。在此基础上，我们对所提的方案进行了各方面的性能分析及安全分析等。结果表明，与经典PDP方案相比，本方案多项开销代价不随文件大小线性增长，元数据更为轻量，具有更低的通信开销和计算开销，同时其安全性能更加优良。关键词：云存储完整性、数据持有证明、椭圆曲线、同态认证标签、可证安全性I北京理工大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentoftechnologyandcomputerperformance,anincreasingnumberofclientschoosetooutsourcetheirdatatoremot

7、ecloudstorage.Itoffersclientsgreatconvenience,relievingthemfromheavyburdenofstorageandmanagement.However,thisentailsasacrificeofactualcontrolofthesefilesforclients.Remoteserversmaysufferfromdiskfailureforuncertainreasonsorevendeleterarelyaccesseddatatosellthestoragetoothe