随着大数据规模的持续增长,个人与组织所拥有的数据量也在迅速扩大。然而,许多数据拥有者面临资源不足的困境,难以有效地存储和管理这些数据。云存储的兴起为这一难题提供了解决方案,数据拥有者将数据储存在云服务器端,无需在本地保存数据的副本,这样就可以降低存储的压力。然而,当数据被传输至云服务器进行存储后,数据拥有者也就失去了对其物理控制的能力。云服务器端存储的数据可能会因软件故障或硬件问题而丢失或损坏。更为严重的是,云服务提供商可能会故意删除数据拥有者不常使用的数据,并隐瞒数据被删除的事实,以谋取更大的经济利益。因此,如何确保数据拥有者的数据在云服务器安全、高效地存储,成为了研究的热点问题。本文针对现有无证书云存储数据完整性审计方案中存在的隐私保护、审计频率以及数据所有权转移问题展开研究,主要创新成果包括:
1)支持不同审计频率和隐私保护的无证书云存储数据完整性审计方案。现有的云存储数据完整性审计方案均未考虑审计频率的问题。在实际应用中,为了降低审计服务成本并避免资源浪费,数据拥有者往往更倾向于对高价值文件进行频繁的完整性验证,而对低价值文件的完整性检查则相对较少。为了解决这一问题,本文提出了一种支持不同审计频率和隐私保护的无证书云存储数据完整性审计方案。该方案引入了一种新的审计策略,允许第三方审计者(Third Party Auditor,TPA)根据需要对高价值文件和低价值文件采取不同的审计频率。为了保护数据拥有者的隐私,该方案采用了置换技术来混淆真实的文件索引,使得TPA无法识别高价值文件。此外,该方案还采用了随机屏蔽技术对审计证明进行屏蔽,以确保数据拥有者的数据保持私密性。该方案基于无证书密码体制,解决了繁琐的证书管理和密钥托管难题。通过安全性分析和实验验证了该方案在安全性和高效性方面具备良好的性能。
2)支持数据所有权转移的无证书云存储数据完整性审计方案。现有的支持数据所有权转移的云存储数据完整性审计方案存在着复杂的证书管理或密钥托管问题。如何在实现数据所有权转移的同时避免复杂的证书管理和密钥托管是一个值得思考的问题。为了解决这一问题,本文提出了一种支持数据所有权转移的无证书云存储数据完整性审计方案,并设计了一种与无证书签名兼容的认证器转换方法。在该方案中,当数据所有权发生转移时,仍可通过将前数据拥有者的认证器转换为新数据拥有者的有效认证器来验证转移数据的完整性。此外,该方案还解决了证书管理和密钥托管的难题。安全性分析和实验结果证明了该方案的安全性和有效性。
随着数据时代的来临,各行各业传统的生产管理方式发生着深刻而具革命性的变化,数据信息作为信息活动的主要对象和核心资源,如何确保管理过程中数据信息的完整性已经成为学术以及实际应用领域共同关注的热点问题。云存储作为一种数据资源存储、使用和管理的有效途径,其在为人们提供存储服务的同时亦面临着巨大的安全挑战。当数据所有者将数据上传到云端后,数据可能会遭受丢失、损坏、恶意攻击和篡改等威胁。数据完整性审计方法作为确保数据安全存放在云端的一种有效途径,其能迅速、准确识别出已损坏的数据,保证数据在篡改后能及时被发现。本文以云存储中数据完整性为研究对象,针对传统的公开审计方案易造成单点故障、审计堵塞等问题,利用Hadoop分布式平台并行处理审计任务,采用基于负载均衡的动态延迟调度算法(LBDDS,The Dynamic Scheduling Based on Heterogeneous Load Balance),对审计代理节点进行负载分级,基于分布式审计代理节点的实际负载、网络传输速率以及待执行的数据完整性审计任务数量等因素,弹性设置延迟等待的时间阈值,既确保了方案整体审计效率,又在一定程度上兼顾了数据本地性。实验分析表明,该方案利用Hadoop分布式审计代理并行执行验证任务,充分发挥了审计代理节点的性能,提高了审计效率。采用LBDDS算法对待审计任务进行动态调度,避免了审计节点负载过载,与传统的FIFO、SAA和DDS调度算法相比,分布式审计代理的实际审计任务负载量比较均衡,负载均衡度比较低,数据完整性审计整体响应时间较短。
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