基于认证数据结构的云对象存储完整性和一致性验证方法研究

摘要

随着云计算和云存储的快速发展，越来越多的用户将自己的数据放到云服务器中进行存储，这样不仅节省了本地的存储空间，而且方便随时随地获取数据。此外，将数据放在云服务器中，还能实现用户之间的数据共享。这样用户只需要将自己的数据上传到云服务器，其他用户可以通过云服务器获得该数据。尽管这给用户带来了很多便利，然而服务器并不值得完全信赖。由于内部或外部原因，服务器存储的数据可能发生丢失篡改等情况。这种情况下，用户取回的数据是不完整的，因此如何在该环境下保证数据的完整性成为研究的一个热点。同时，由于多个用户都可对云服务器中的数据进行操作，如何保证数据的一致性也是急需解决的问题。因此，本文重点研究如何保证数据的完整性和一致性。 论文在阐述数据完整性和一致性研究的基础上，提出基于认证数据结构的完整性和一致性验证协议(Verification Protocol of Integerity and Consistency based on Authenticated Data Structures，VPIC-ADS)。给出了兼容操作的概念，并从主动阶段和被动阶段对协议进行了详细描述。同时，对协议进行了安全性分析;针对云对象存储环境，本文基于VPIC-ADS提出云对象存储完整性和一致性验证方案(Verification of Integrity and Consistency of Cloud Object Storage，VICOS)。给出了方案的实体构成，介绍了对象存储的数据形式及操作方法，提出支持该方案的认证字典完整性验证协议，给出方案中实体详细算法描述，并对方案进行了安全性分析。 最后，基于文中所提出的VICOS方案，设计与实现了一个原型系统。对系统进行了功能设计和类设计，并对原型系统的功能模块进行实现。接着对系统的各个功能进行了测试，测试结果表明系统能够正确完成各项功能，有效地保证了对象数据的完整性和一致性。

目录

声明

摘要

1．1研究背景

1．2国内外研究现状

1．3研究内容

1．4论文的组织结构

第2章相关理论基础

2．1密码学基础

2．1．1单向散列函数

2．1．2数字签名

2．2认证数据结构

2．2．1认证数据结构模型

2．2．2认证跳表

2．3一致性

2．4本章小结

第3章基于ADS完整性和一致性验证协议

3．1概述

3．2符号描述

3．3兼容操作

3．4初始化

3．4．1客户端

3．4．2服务器

3．5协议详细描述

3．5．1主动阶段

3．5．2被动阶段

3．6安全性分析

3．6．1无等待性

3．6．2一致性

3．6．3完整性

3．7本章小结

第4章基于VPIC-ADS云对象存储完整性和一致性验证方案

4．1概述

4．2对象存储

4．3认证字典完整性验证协议

4．4 VICOS客户端算法

4．5安全性分析

4．6本章小结

第5章VICOS原型系统的设计与实现

5．1功能设计

5．2类的设计

5．2．1认证跳表相关类

5．2．2云对象存储类

5．2．4 VPIC-ADS服务器端类

5．2．5 VICOS客户端类

5．3功能模块实现

5．3．1云对象存储模块

5．3．3 VPIC-ADS服务器端模块

5．3．4 VICOS客户端模块

5．4系统测试

5．4．1测试环境

5．4．2功能测试

5．5本章小结

6．1总结

6．2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的论文项目情况