近几年,随着云存储技术的快速发展,越来越多的用户选择将数据外包存储至云服务器中,由于用户将数据外包存储后导致数据的所有权与管理权相分离,使得外包存储的数据面临着非法篡改和故意删除等威胁。如何保护云端数据的完整性是用户关注的焦点。研究人员针对云端数据的完整性问题提出了多种数据完整性审计机制,当前比较高效成熟的云数据完整性审计方案是借助可信第三方(Third Party Audit,TPA)代替用户向云服务提供商(Cloud Service Provider,CSP)发起审计挑战,对CSP返回的云端数据的持有性证明进行验证,以此来确保数据的完整性。然而在实际情况中,TPA并非完全可信,TPA在执行数据审计过程中可能存在被胁迫或者与CSP串谋的风险。此外,以前的方案并没有考虑公平性问题,即缺乏有效的机制来惩罚恶意的CSP并对数据完整性遭到破坏的用户进行赔偿。因此,亟需一个安全可靠的云端数据完整性验证方案。为了解决上述问题,本文提出一种基于区块链的云数据完整性审计系统。该系统将审计算法以智能合约的形式部署到区块链网络,通过执行智能合约来实现云端数据完整性的验证,确保了TPA在非可信的条件下审计结果的可信性和不可篡改性。和传统基于可信第三方的数据完整性审计机制相比,本方案具有如下优势:1,在审计合约的设计中,该方案使用区块链中当前区块的哈希值作为随机数种子来生成挑战值,因此可以有效抵抗中间人攻击和重放攻击;2,该方案支持公平仲裁机制,即用户和CSP向审计合约提前支付一定的以太币作为押金,数据遭到破坏的用户可以得到CSP的押金作为赔偿,这种方式不仅可以有效的遏制审计过程中恶意行为的发生,而且使设计更加合理。最后,在以太坊网络平台上仿真运行了基于区块链的云数据完整性审计系统,对系统进行了功能和性能测试,实验结果表明该方案可以利用区块链和智能合约的特性,在保护用户数据隐私的前提下,实现对云端数据的完整性审计。
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