[发明专利]无双线性对的云存储数据安全审计方法

摘要

本发明提供一种无双线性对的云存储数据安全审计方法。用户将自己的数据块加密后放到云服务器上，以防止数据信息的泄露。同时，用户让可信审计者对数据进行审计，并保证数据信息不会泄露给可信审计者；根据本发明的数据审计方案，不需要计算花销很大的双线性就能对云存储数据进行安全审计。

主权项

无双线性对的云存储数据安全审计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)系统初始化1‑1)将数据文件M分成n个数据块，这n个数据块分别分成在Zq中的k个元素，q为大素数，Zq为模q的剩余类环；1‑2)系统产生伪随机数发生器PRG:伪随机函数PRF:Kprf×I→Zq，其中，→表示映射至箭头方向，Kprg,Kprf分别为伪随机数发生器PRG和伪随机函数PRF的私钥集合，表示定义在模q剩余类环上的k维向量，I为文件中n个数据块的索引指数集合；1‑3)用户选取使得gq≡1 mod p，∈表示属于，≡表示恒等于，表示模p剩余类环中的非零元，p为大素数，mod表示取模，g为q阶循环群的生成元，记此循环群为G；接着均匀随机地选取私钥x,且1<x<q；利用私钥x计算公钥y，y≡gx mod p，并随机均匀地产生密钥对skp＝(skprg,skprf)，其中skprg∈Kprg，skprf∈Kprf；1‑4)用户选取一个轻量级对称密码算法ε，对称密码算法ε的对称密钥为τ，并设置一个安全的哈希函数H：G→Zq；2)签名步骤2‑1)用户计算第j个数据块mj的同态消息认证码tj，其中j＝1,2,…,n，中间变量l∈{1,…,k}，中间变量bj←PRF(skprf,j)∈Zq，PRG(skprg)表示利用密钥skprg作为伪随机数发生器输入，伪随机数发生器生成的k个随机数；PRF(skprf,j)表示利用密钥skprf作为伪随机函数输入，伪随机函数输出为第j个数据生成的随机数；2‑2)用户调用Schnorr变型签名算法对每一个数据块mj的同态消息认证码tj进行签名：随机选取随机数kj←Zq，计算签名数据rj与签名数据sj，sj≡(rj'kj+tjx)mod q，其中，rj'≡rj mod q，记同态消息认证码tj的签名为σj＝(rj,sj)这样数据文件M的n个数据块的消息认证码的签名集合为Ψ＝{σj}1≤j≤n；2‑3)用户再调用轻量级对称密码算法ε对每一个数据块进行加密，数据文件被加密为2‑4)用户将加密数据块与数据块消息认证码的签名集合{M',Ψ}发送给服务器，并且将原始数据文件M与消息认证码的签名集合Ψ在用户端删除；3)审计证明产生步骤3‑1)用户向可信审计者TPA发送审计请求信息；TPA接到请求信息后，产生审计挑战信息chal＝{(j,yj)}j∈J，TPA向云服务器发送审计挑战信息chal；挑战信息数据j∈J，J为TPA在集合{1,2,…,n}中随机选取含有c个元素的集合，n表示存储在云服务器上的数据块的总数，c为集合J的元素个数，yj为TPA产生相应于挑战信息数据j的随机匹配系数；3‑2)当云服务器接到审计挑战信息chal,云服务器生成审计响应信息(μ,r,s,T)：计算响应信息数据∏表示累乘；计算响应信息数据∑表示累加；计算中间数据其中l∈{1,…,k}云服务器再选择一个随机数ηl←Zq，计算并且盲化中间数据μ′l为μl≡μ′l+ηlH(Tl)，得到响应信息数据μ＝(μ1,…,μk)、T＝(T1,…,Tk)，最后云服务器发送审计响应信息(μ,r,s,T)至TPA；4)审计证明验证步骤：当TPA接到云服务器发给他的审计响应信息(μ,r,s,T)，TPA调用伪随机数发生器PRG、伪随机函数PRF以及轻量级对称密码算法ε，TPA验证审计响应信息的正确性如下：4‑1)计算中间变量与bj←PRF(skprf,j)∈Zq,其中j∈J；4‑2)计算中间变量与以及哈希函数H(Tl)，其中l∈{1,…,k}，ετ为密钥为τ的轻量级对称密码算法；4‑3)验证是否成立；如是，则表示用户存储服务器上的数据块是完整且安全，如否，表示用户存储服务器上的数据块已被修改。