基于随机认证路径的云存储数据完整性审计研究

摘要

随着云计算基础技术之一的云存储技术迅速发展，越来越多企业和个人选择将数据存储到云端。但是由于云存储安全问题层出不穷，数据丢失、数据泄漏事件频频发生，用户对云存储安全问题的关注日益增长。数据完整性作为云存储安全的重要组成部分，受到国内外领域专家的注意，如何快速有效的进行数据完整性公开审计成为目前的研究热点。 首先，对现有云存储数据完整性审计方法进行研究和总结，分析现有方法存在的问题。在此基础上进行研究，以提高云存储数据完整性审计效率，减少辅助存储空间为研究目标。 然后，针对现有完整性审计方法验证结构审计效率低的问题，将布隆过滤器和B-树结合形成作为数据验证结构的动态布隆过滤器，减少辅助存储，设计随机认证路径生成算法，提高审计效率。提出一种基于随机认证路径的云存储数据完整性审计方法（Data Integrity Audit Method Based on Random Authentication Path，DIAMRAP），详细设计DIAMRAP审计方法过程和动态数据操作。根据完整性审计方法提出安全模型，分析DIAMRAP的安全性。 最后，实现DIAMRAP原型系统，将DIAMRAP与几种常见数据完整性审计方法进行对比，评估DIAMRAP数据完整性审计性能。实验结果表明该方法可有效减少计算开销，提高审计安全性和审计效率。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要工作

1.4 章节安排

第二章 基础知识

2.1 椭圆曲线加密

2.1.1 椭圆曲线加密体制

2.1.2 同态标签

2.2 数据完整性审计结构

2.2.1 B-树

2.2.2 布隆过滤器

2.3 云存储数据完整性审计方法

2.3.1 云存储数据完整性三方审计模型

2.3.2 具有隐私保护的可公开审计

2.4 本章小结

第三章 基于随机认证路径的数据完整性审计方法设计

3.1 DIAMRAP框架

3.2 随机认证路径方案设计

3.2.1 B-树型动态布隆过滤器设计

3.2.2 BTBF错误率问题

3.2.3 随机认证路径生成过程

3.3 DIAMRAP设计

3.3.1 DIAMRAP参数设计

3.3.2 DIAMRAP审计过程设计

3.3.3 BTBF数据操作

3.4 DIAMRAP安全性分析

3.4.1 安全模型

3.4.2 正确性分析

3.4.3 保密性分析

3.4.4 抗伪造攻击和抗重放攻击分析

3.5 本章小结

第四章 DIAMRAP实现与验证结果

4.1 DIAMRAP原型系统

4.2 实验环境搭建

4.2.1 实验环境与配置

4.2.2 数据集及预处理

4.3 DIAMRAP评估实验

4.3.1 DIAMRAP实验步骤

4.3.2 数据分块实验

4.3.3 计算开销评估

4.3.4 辅助存储空间

4.3.5 BTBF性能

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文工作总结

5.2 未来工作计划

致谢

参考文献

作者简介