云计算中数据存储完整性协议的设计与分析

摘要

在云计算环境下，数据外包可以减少用户的本地存储和维护压力，但同时用户会失去对数据完整性的物理控制。于是，云计算中的数据完整性保护就成为了非常有挑战性的任务和难题。本文在全面研究传统数据存储完整性协议的基础上，对传统的协议在云计算环境中面临的新问题进行了研究。然后我们针对云计算环境，设计了一种灵活、高保障性、更实际且功能多样化的数据存储完整性协议，以此来解决这些问题，同时满足用户在云计算环境下的各种需求。
　　本文的主要工作有：
　　1、我们通过对前人的一些工作进行研究和总结，来探索目前与题目密切相关的一些热点问题。文中重点介绍了两种基本的传统远程数据存储模型：POR与PDP。这两种传统模型对云计算中数据存储完整性协议有着重要的意义。
　　2、为了解决传统数据存储完整性协议在云计算环境中面临的问题，我们从公共认证、同态认证、数据提取、隐私保护、数据动态化、批审计和服务器间冗余等方面探讨了云计算中完整性协议的设计需求。
　　3、我们设计了新型的云计算数据存储的系统架构，讨论了架构中的三个不同角色：用户、TPA(第三方审计机构)和云服务器的作用。接着我们设计了两种整合了不同功能的协议，以灵活地满足不同类型的存储数据。总的来说我们把协议分为静态数据类型和动态数据类型两种：前者无数据动态化功能，后者无多服务器间的编码保障功能。
　　4、我们对协议中一些重要功能进行了安全分析，然后我们用C++语言在Linux环境下进行网络编程，利用socket套接字建立了用户端、服务器端和TPA端三方通信架构，使用PBC库实现了协议的核心算法和模块，并进行了性能分析。然后用协议模拟了大型文件数据存储、服务器存储数据被损坏以及多个用户的批审计任务。