[发明专利]一种云存储服务中多副本数据的公开审计方法

摘要

本发明公开了一种云存储服务中多副本数据的公开审计方法，属于信息安全领域，其目的是实现对于云存储环境中动态多副本数据完整性的高效审计；本发明包括(1)密钥生成步骤；(2)用户数据预处理步骤；(3)云服务方数据预处理步骤；(4)第三方审计者数据预处理步骤；(5)挑战步骤；(6)证据生成步骤；(7)证据验证步骤；(8)数据动态更新步骤；(9)批量审计步骤。本发明所提出的公开审计方法可在确保多副本云数据高效审计的同时，支持多副本数据的动态更新以及多副本数据的批量审计。

主权项

1.一种云存储服务中多副本数据的公开审计方法，其特征在于，包括：(1)密钥生成步骤：用户生成密钥对，即私钥SK＝{x}，公钥PK＝{g，u，v，y}；用户保存私钥SK，并将公钥PK发布给云服务方和第三方审计者；其中x为整数集合Zp中的随机数，u，v为阶是素数p的循环群G1中的随机元素，g为阶是素数p的循环群G2的生成元，且y＝gx；(2)用户数据预处理步骤：用户首先为待处理的文件F生成文件标识ID；并将文件F划分为n个数据块，即F＝{b1，b2，···，bn}，其中bi(i＝1,2,...,n)为第i个数据块；同时记录各数据块的版本信息，得到集合Ф＝{(vi，ti)|1≤i≤n}，其中，vi，ti分别为数据块bi的版本号和时间戳；此外，用户还为每个数据块bi生成相应的数字签名σi，从而得到数字签名集合Λ＝{σi|1≤i≤n}；随后，对各数据块通过插入不同的随机掩码生成t个不同的副本文件，记多副本集合为FS＝{F’1,F’2,…,F’t}，其中F’j(j＝1，2，...，t)为第j个副本文件；最后，用户把文件标识ID和版本信息Ф交由第三方审计者保存，将文件标识ID、数据块签名集合Λ和多副本集合FS发送给云服务方，之后删除私钥之外的所有数据；(3)云服务方数据预处理步骤：云服务方接收到用户发送过来的多副本集合FS、数据块签名集合Λ和文件标识ID后，首先对各数据块签名σi进行双线性配对计算得到数据块标签ωi，即ωi＝e(σi,g)，并将标签集合Ω＝{ωi|1≤i≤n}保存，同时将各副本存放于不同的服务器；(4)第三方审计者数据预处理步骤：第三方审计者将用户发送来的文件标识ID和版本信息Ф＝{(vi，ti)|1≤i≤n}存放在动态哈希表中，以实现数据新鲜度的可审计；(5)挑战步骤：第三方审计者响应用户审计请求或定期地代表用户对其数据进行审计，为此需首先生成挑战信息，包括随机选择的数据块序号集合Ψ＝{ψs|s＝1,2,…,c},随机数集合Τ＝{rs|rs∈Zp,s＝1,2,…,c}，以及随机掩码R＝ya，其中，c为各副本文件中需挑战的数据块数目，a为整数集合Zp中随机数；随后，第三方审计者将挑战信息(Ψ，Τ，R)发送给云服务方；(6)证据生成步骤：云服务方收到第三方审计者的挑战信息后，须生成数据持有性证据，包括标签证据Θ和数据块证据集合Ρ＝{ρj|1≤j≤t}，其中ρj为第j个副本文件的数据块证据；随后将证据信息(Θ，Ρ)返回给第三方审计者；(7)证据验证步骤：第三方审计者对云服务方返回的证据信息(Θ，Ρ)进行验证；若验证成功，则说明多副本文件是完整的；否则，说明某些多副本文件中的数据已被损坏；(8)数据动态更新步骤：当需对数据进行更新时，用户需向第三方审计者发送更新信息UTPA，向云服务方送更新信息UCSP；在收到更新信息后，第三方审计者将随之更新动态哈希表，云服务方将更新相应的数据块和标签；(9)批量审计步骤：当有w个不同用户同时发起审计请求时，云服务方为每个用户分别生成标签证据Θ_k和数据块证据集合Ρ_k＝{ρ_k,j|1≤j≤t}，其中k＝1,2,...,w；接着，将所有的标签证据进行再次聚合得到标签批量审计证据Θ_B，将各用户不同副本文件的数据块证据进行再次聚合得到数据块批量审计证据集合随后，云服务方将批量审计证据(Θ_B，Г)发送给三方审计者；第三方审计者对批量审计证据进行验证；若验证成功，则说明所有用户的多副本文件都是完整的；否则，说明某些多副本文件中的数据已被损坏。