[发明专利]一种基于平衡的梅肯哈希树的动态云数据完整性验证方法

摘要

本发明公开了一种基于平衡的梅肯哈希树的动态云数据完整性验证方法，通过对上传的文件进行分块，实现对文件的动态修改；通过对每一个分块文件进行签名作为叶子节点建立Merkle Hash Tree，实现对文件的动态审计；为了提高动态审计的时间效率，引入平衡二叉树的思想，通过不同的旋转方式，避免Merkle Hash Tree的退化。

主权项

一种基于平衡的梅肯哈希树的动态云数据完整性验证方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：定义双线性映射e:G×G＝G_T，其中G是一个Diffie‑Hellman群，G_T是另一个素阶数乘法循环群，定义g是G的生成元；步骤2：客户端选取随机值α←Z_p，Z_p为素数，计算v←g^a，并定义密钥sk＝α，公钥pk＝v；步骤3：针对每一个文件，客户端对文件F进行分块F＝(m₁，m₂，...，m_i，m_n)，选取u←G，对每一个分块计算签名然后客户端基于梅肯哈希树构造根节点R并计算R的签名sig_sk(H(R))←(H(R))^α，其中叶子节点是文件分块的哈希，然后将F、{σ_i}、sig_sk(H(R))发送给服务器；步骤4：当客户端请求第三方审计TPA进行数据完整性验证时，第三方审计TPA选取随机C个分块{S₁,S₂...S_C}，并对每个分块选取随机值v_i←Z_p，之后第三方审计TPA向服务器发出申请，并发送分块随机值的集合{v_i}和C个分块下标的集合{S}；步骤5：服务器收到第三方审计TPA的申请之后，分别计算如下内容：$\mathrm{\μ}=\underset{i=S_1}{\overset{S_c}{\Σ}}{v}_i{m}_i\∈Z_p;$$\mathrm{\σ}=\underset{i=S_1}{\overset{S_c}{\Π}}{\mathrm{\σ}}_i^{v_i}\∈G;$然后将{μ,σ,H(m_i),{σ_i}}和C个叶子节点到根节点路径上的所有兄弟节点信息发送给第三方审计TPA；步骤6：第三方审计TPA依据收到信息重新构造梅肯哈希树根节点R，之后验证：e(sig_skH(R),g)＝e(H(R),g^α)；$e(\mathrm{\σ},g)=e(\underset{i=S_1}{\overset{S_c}{\Π}}H{\left(m_i\right)}^{v_i}\·u^{\mathrm{\μ}},v);$若发现上述两个等式如果有任意一个不满足，则返回false表明数据被篡改，否则返回true表明验证通过。