一种混合云存储中数据的完整性验证方法技术

本发明专利技术公开了一种混合云存储中数据的完整性验证方法，其特征在于，在PDP算法的基础上，借助变色龙签名算法以及私有云为文件分配秘钥以及生成标签，并存储于公有云中，当选定文件进行验证时，私有云生成验证信息，发送至公有云，公有云获取秘钥以及标签，形成证据，以私有云为平台，使证据与待验证文件块发生碰撞，判断待验证文件块是否完整。本发明专利技术中，借助变色龙哈希以及公有云私有云架构，实现了数据完整性校验方案中标签生成阶段的拆分，减少了用户的在线等待时间，提升了用户体验，减少了动态更新阶段的冗余计算，降低了计算开销。

【技术实现步骤摘要】
一种混合云存储中数据的完整性验证方法
本专利技术属于云资源分配以及安全性
，具体涉及一种混合云存储中数据的完整性验证方法。
技术介绍
传统的数据完整性验证方案往往针对的是公有云环境下云存储服务，其特点在于尽可能降低用户的计算开销与存储开销。而在混合云环境下，如果依旧沿用传统的数据完整性验证方案，将在很大程度上浪费私有云所具备的计算力以及存储空间。所以在混合云架构逐渐普及的今天，一种针对混合云架构，能充分发挥混合云技术优势的数据完整性校验方案就显得极为重要。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种混合云存储中数据的完整性验证方法，其通过将ProFileon算法委托给私有云执行，使得打标签阶段的绝大部分计算负载由用户端转移到私有云服务器端，降低了用户的计算压力；同时将Challenge和Verify算法委托私有云，取代了传统方案中的第三方审计机构，实现了自主校验，避免了挑战以及审计过程中可能出现的隐私泄露以及审计机构和云服务商串通的问题。为了实现上述技术效果，本专利技术通过以下方案予以实现：一种混合云存储中数据的完整性验证方法，在PDP算法的基础上，借助变色龙签名算法以及私有云为文件分配秘钥以及生成标签，并存储于公有云中，当选定文件进行验证时，私有云生成验证信息，发送至公有云，公有云获取秘钥以及标签，形成证据，以私有云为平台，使证据与待验证文件块发生碰撞，判断待验证文件块是否完整。作为本专利技术的进一步改进，所述通过私有云为文件分配秘钥以及生成标签具体为：私有云提前分配密钥以及离线标签，所述离线标签包括文件块替身信息、离线变色龙哈希辅助变量以及密钥中的动态更新通用变量。作为本专利技术的进一步改进，所述选定文件进行验证前，还包括文件的分割，所述文件的分割具体为用户对将待上传的文件进行分块处理，得到文件块集合，对于每一个单独的文件块进行分区处理，将一个单独的文件块划分成若干扇区，根据陷门信息、文件块替身信息以及离线变色龙哈希辅助变量，计算出每个真实文件块对应的在线变色龙哈希辅助变量，并将其与待上传文件存储至公有云中。作为本专利技术的进一步改进，当选定文件进行验证时，还包括挑战信息集合的获取，所述挑战信息集合的获取为：私有云在文件块分区后得到的文件块中随机选取若干，生成长度为C的随机整数序列，所述随机整数序列序列包含C个不重复整数，对应要被验证的C个文件块的索引号；私有云在素数域初始化后得到的大整数群循环群中，挑选若C个随机大整数元素，与文件块的索引构成挑战信息集合，并发送至公有云。作为本专利技术的进一步改进，所述公有云获取秘钥以及标签，形成证据，具体为：第一聚合值的形成：公有云获取验证信息，根据挑战信息集合以及密钥，将所有被选中文件块的特定扇区在与挑战信息中的大整数进行乘积操作后进行累加，得到第一聚合值。第一聚合值的个数与扇区数目一致。第二聚合值的形成：公有云对待验证文件块的在线变色龙哈希辅助变量与挑战信息集合中的C个随机大整数元素进行乘积操作然后累乘求和后得到第二聚合值；证据形成：公有云对待验证文件块所对应的离线标签与挑战信息集合中的随机大整数元素进行幂运算并进行累乘聚合，得到第三聚合值，所述第一聚合值、第二聚合值以及第三聚合值形成证据。作为本专利技术的进一步改进，还包括数据的动态更新，所述数据的动态更新具体为：构建认证数据结构以及版本索引表并存储于公有云中，当数据发生动态更新时，公有云获取更新文件块的认证树结构以及版本索引号信息并发送至私有云，私有云根据计算，判断数据动态更新是否成功。作为本专利技术的进一步改进，所述构建认证数据结构具体为：以多分支树结构为基础，借助变色龙哈希函数，对文件块进行签名，并结合文件块版本号进行签名的聚合操作，得到根节点签sig(R)，并将所述根节点签sig(R)存储于bucket中；所述用户文件被分割为若干个文件块，每个文件块对应一个叶子节点；根据叶子节点，构建成所述认证数据结构，并将构建所述认证数据结构所需要的信息存储于公有云中bucket结构中。具体地，此时的用户文件为用户上传的文件。作为本专利技术的进一步改进，每个多分支树结构对应一个bucket，每个文件被分散存储于若干个bucket结构中，且每个bucket结构存放有p个文件块、一个根节点签名sig(R)以及一个整数mid，所述1≦mid≦p，所述1≦p≦8，每个文件块对应一个所述叶子节点。作为本专利技术的进一步改进，所述构建版本索引表具体为：以文件块对应的bucket编号、文件块在bucket内部的序号版本信息以及文件块的索引号形成版本索引表并存储于公有云中，用于对文件块进行组织管理，当数据发生动态更新时，所述索引版本表中的版本信息同时发生更新。作为本专利技术的进一步改进，所述当数据发生动态更新时，公有云获取更新文件块的认证数据结构以及版本信息并生成动态更新证据发送至私有云，私有云根据计算，判断数据动态更新是否成功，具体为：当发生数据动态更新时，公有云根据版本索引号查找更新文件块的位置，利用文件块构建多分支树，计算根节点R′；私有云利用公有云中的版本信息、待更新的叶子节点内存储的数据以及公有云返回的辅助认证路径的信息集合，生成更新前的根节点R0并签名的得到根节点签sig(R0)，判断sig(R0)与sig(R)是否相等，如果相等，则说明数据被更新之前保持完整，私有云使用辅助认证路径的信息集合与更新后叶子节点存储的数据计算新的根节点R1，与之前的根节点R′比较，若相等，则将根节点R1的根节点签sig(R1)发送至公有云，替换sig(R0)，实现更新。本专利技术的有益效果如下：本专利技术在传统数据完整性验证方案的基础上引入了变色龙签名技术，借助变色龙哈希函数可以人为制造碰撞的特点，使私有云可以在用户决定上传文件之前，即用户离线时，为用户准备好文件块签名，充分利用了私有云具备的计算能力，且大大缩短了用户在线等待时间，提升了用户的使用体验。为了更好地支持数据动态更新操作，本专利技术采用固定高度的多分支树构成的多分支树树森林作为认证结构，大大缩减了动态更新时认证路径过长，以及多次更新重复计算中间节点带来冗余计算的问题，使得整个动态更新操作更加高效。本专利技术中，借助变色龙哈希以及公有云私有云架构，实现了数据完整性校验方案中标签生成阶段的拆分，减少了用户的在线等待时间，提升了用户体验，减少了动态更新阶段的冗余计算，降低了计算开销。附图说明图1是本专利技术提供的实施例1中的多分支森林认证树的结构图；图2是本专利技术提供的实施例1中标签生成阶段计算开销随文件大小变化而变化的折线图；图3是本专利技术提供的实施例1中生成认证结构森林与生成MHT计算开销对比图；图4是本专利技术提供的实施例1中对不同大小文件修改30％叶子节点计算开销对比图；图5是本专利技术提供的实施例1中对不同大小文件插入30％叶子节点计算开销对比图；图6是本专利技术提供的实施例1中对不同大小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合云存储中数据的完整性验证方法，其特征在于，在PDP算法的基础上，借助变色龙签名算法以及私有云为文件分配秘钥以及生成标签，并存储于公有云中，当选定文件进行验证时，私有云生成验证信息，发送至公有云，公有云获取秘钥以及标签，形成证据，以私有云为平台，使证据与待验证文件块发生碰撞，判断待验证文件块是否完整。/n

【技术特征摘要】
1.一种混合云存储中数据的完整性验证方法，其特征在于，在PDP算法的基础上，借助变色龙签名算法以及私有云为文件分配秘钥以及生成标签，并存储于公有云中，当选定文件进行验证时，私有云生成验证信息，发送至公有云，公有云获取秘钥以及标签，形成证据，以私有云为平台，使证据与待验证文件块发生碰撞，判断待验证文件块是否完整。


2.根据权利要求1所述的一种混合云存储数据的完整性验证方法，其特征在于，所述通过私有云为文件分配秘钥以及生成标签具体为：
私有云提前分配密钥以及离线标签，所述离线标签包括文件块替身信息、离线变色龙哈希辅助变量以及密钥中的动态更新通用变量。


3.根据权利要求2所述的一种混合云存储数据的完整性验证方法，其特征在于，所述选定文件进行验证前，还包括文件的分割，所述文件的分割具体为用户对将待上传的文件进行分块处理，得到文件块集合，对于每一个单独的文件块进行分区处理，将一个单独的文件块划分成若干扇区，根据陷门信息、文件块替身信息以及离线变色龙哈希辅助变量，计算出每个真实文件块对应的在线变色龙哈希辅助变量，并将其与待上传文件存储至公有云中。


4.根据权利要求3所述的一种混合云存储数据的完整性验证方法，其特征在于，当选定文件进行验证时，还包括挑战信息集合的获取，所述挑战信息集合的获取为：
私有云在文件分区后得到的文件块中随机选取若干，生成长度为C的随机整数序列，所述随机整数序列序列包含C个不重复整数，对应要被验证的C个文件块的索引号；私有云在素数域初始化后得到的大整数群循环群中，挑选若C个随机大整数元素，与文件块的索引构成挑战信息集合，并发送至公有云。


5.根据权利要求4所述的一种混合云存储数据的完整性验证方法，其特征在于，所述公有云获取秘钥以及标签，形成证据，具体为：
第一聚合值的形成：公有云获取验证信息，根据挑战信息集合以及密钥，将所有被选中文件块的特定扇区在与挑战信息中的大整数进行乘积操作后进行累加，得到第一聚合值。第一聚合值的个数与扇区数目一致。
第二聚合值的形成：公有云对待验证文件块的在线变色龙哈希辅助变量与挑战信息集合中的C个随机大整数元素进行乘积操作然后累加求和后得到第二聚合值；
证据形成：公有云对待验证文件块所对应的离线标签与挑战信息集合中的随机大整数元素进行幂运算并进行累乘聚合，得到第三聚合值，所述第一聚合值、第二聚合值以及第三聚合值形成证据。


6.根据权利要求1-5之一所述的一种混合云存储中数据的完整性验证方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蜀瑜，李洪星，范力搏，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61