面向云计算的数据完整性检验方法研究与实现

摘要

用户基于云计算实现自己需要的数据存储或者数据备份服务。由于用户失去对数据的直接控制，用户有理由担心用户数据是否真的安全。数据完整性公开验证方法将为用户数据安全提供证明。服务方实现其主要功能，任意第三方均可验证。
　　动态数据完整性验证方案中服务方存储了用户数据。它必须使用用户签名数据集合以及动态认证数据——动态默克尔哈希树来辅助认证功能的实现。由于完整性验证操作不会太频繁，这些认证辅助数据不合适一直作为常规数据存放于内存。所以，这部分数据也需要以文件的方式存储。因此，认证数据需要同时满足内存中的运行可行性和辅存访问时的方便性。另外，由于认证数据在完整性验证过程中必不可少，其安全性也十分重要。否则，即使服务器上用户数据还是正确的，服务方也无法证明。
　　本文针对存在的上述问题，主要有以下工作：
　　1）设计并实现了动态默克尔哈希树内存数据结构方案和文件存储方案，根据现实中不同的应用需求分别讨论两种存储方案及其转储为文件的方法，实现内存存储与文件存储之间的相互转换。这两种方案分别是：基于二叉链表的链式存储方案与对应的遍历及恢复算法、顺序存储与链式存储相结合的混合存储方案。从动态操作效率与数据转储及恢复的效率方面分别讨论了两种方案的优缺点，实验测试结果表明了方案的有效性，两种方案适用于不同的应用场合。
　　2）设计并实现了两种认证数据的容错方案。一种是基于备份的快速方案，一种是基于计算冗余性的签名数据容错方案。由于标签数据可通过数据块计算得到，可通过存储辅助数据——签名数据和标签数据的异或值来代替标签数据，实验及分析表明在不增加额外存储代价的条件下提高了认证数据的安全性。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2研究现状

1.3 论文主要工作

1.4 论文组织结构

第二章 数据完整性验证技术基础

2.1 数据完整性

2.2 数据完整性检验主要技术

2.3 云存储安全模型

2.4 本章小结

第三章 数据完整性验证方案设计

3.1 数据完整性验证方法

3.2 动态认证结构DMHT的存储设计

3.3 本章小结

第四章 认证数据安全性增强方案

4.1 认证数据安全性分析

4.2 认证数据安全性增强方案

4.4 本章小结

第五章 数据完整性验证系统实现

5.1 系统实现环境

5.2 动态认证哈希树管理实现

5.3 数据完整性验证系统实现

5.4 本章小结

第六章 完整性验证系统性能测试

6.1 动态哈希树管理性能测试

6.2 安全性增强方案性能测试

6.3 本章小结

第七章 结 论

致谢

参考文献