基于区块链的分布式数据完整性验证方案

摘要

数据外包存储面临的恶意篡改和删除等问题,如何在云环境下保证数据的完整性和安全性是当下研究的重点。数据持有性证明(provable data possession,PDP)被视为是解决这一问题的有效方法,但是现有的PDP方案仍然存在一定的局限性。一方面,目前主流的PDP方案要求有一个可信第三方审计实体(third-party auditor,TPA)来代替用户执行验证操作,但是TPA作为一个中心化的实体,可能遭受恶意攻击从而导致单点失效等问题。另一方面,没有考虑公平性问题,即缺乏惩罚恶意云服务提供商(cloud service provider,CSP)并赔偿数据完整性遭到破坏的用户的方法。为了解决上述问题,提出一种基于区块链的分布式数据完整性验证方案。首先,通过借助区块链替代TPA执行验证任务,保证了验证结果的可信性和不可篡改性。其次,该方案使用区块链中当前的块哈希值作为随机数种子来生成挑战值,能够有效地抵抗中间人攻击和重放攻击;最后,用户和CSP向智能合约预先支付一定数量的以太币作为保证金,阻止了恶意交易行为的发生。实验结果和理论分析表明,该方案有效的保证了数据的完整性和安全性。