0 引言

    云服務(wù)提供商管理數(shù)據(jù)擁有者的知識(shí)產(chǎn)權(quán)并處理與客戶的交易，這對(duì)于云使用者來說是一個(gè)嚴(yán)重的安全問題^[1，2]。因此，迫切需要一種有效的安全措施來保護(hù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不受惡意的外在攻擊或服務(wù)提供者的攻擊^[3-5]。

    文獻(xiàn)[6]提出了一種用于云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的隱私保護(hù)公共審計(jì)方案，該方案支持多種服務(wù)，但對(duì)存在性偽造攻擊無力抵抗。文獻(xiàn)[7]對(duì)上述攻擊具有一定的抵抗性，然而，為了數(shù)據(jù)致盲而進(jìn)行的密集配對(duì)操作卻導(dǎo)致了非常低的效率。

    為了更好地保證用戶數(shù)據(jù)完整性和私密性，同時(shí)降低計(jì)算復(fù)雜度，本文提出了一種基于第三方審計(jì)（Third Party Auditor，TPA）的數(shù)據(jù)隱私保護(hù)公共審計(jì)方案，通過強(qiáng)有力的分析表明了本文方案能有效保證數(shù)據(jù)的完整性，不正確的服務(wù)器不能通過認(rèn)證。

1 方案的提出

    提出的公共審計(jì)方案由3個(gè)不同實(shí)體（部分）組成，它們之間定義了良好的交互。云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    (1)由云服務(wù)提供商（Cloud Service Providers，CSP）掌控外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基礎(chǔ)設(shè)施和專業(yè)技術(shù)，為用戶創(chuàng)建、存儲(chǔ)、更新以及對(duì)可回收性的需要提供了有效機(jī)制；(2)用戶將對(duì)數(shù)據(jù)的信息技術(shù)操作留給專業(yè)人士，自己則專注于核心事務(wù)；(3)將第三方審計(jì)作為一個(gè)實(shí)體，擁有比用戶更加出色的專業(yè)技能。

1.1 基本算法定義

    本文的隱私保護(hù)公共審計(jì)方案含有4個(gè)基本算法：KeyGen，SigGen，ProofGen和VerifyProof。

    本方案對(duì)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行了安全的預(yù)處理，是一種著重強(qiáng)調(diào)交互式驗(yàn)證的方案[8]。提出的交互式驗(yàn)證方案如下：

    最后，用戶為了存儲(chǔ)和刪除文件向服務(wù)器和局部存儲(chǔ)器相應(yīng)的簽名集合發(fā)送{F，φ={σ_i}_1≤i≤n，t}。若t上的證據(jù)是正確的，對(duì)TPA來說，下一步需要向服務(wù)器發(fā)送質(zhì)詢chal。即TPA選取隨機(jī)元素c、k₁、k₂和Z_p并向服務(wù)器發(fā)送chal=(c，k₁，k₂)，此處對(duì)于每一次的審計(jì)，k₁和k₂都是由用戶隨機(jī)選取的偽隨機(jī)置換密鑰。

2 評(píng)估

2.1 安全性分析

    本方案的安全性依賴于計(jì)算迪菲-赫爾曼(Computational Diffie-Hellman，CDH)問題和離散對(duì)數(shù)(Discrete Logarithm，DL)問題的困難性假設(shè)。

    CDH問題為：對(duì)于給定的g，g^a，g^b∈G，其中a，b∈Z_p，計(jì)算h=g^ab∈G；DL問題為：對(duì)于給定的h，g∈G作為輸入，像h=g^a一樣計(jì)算a∈Z_p。

2.1.1 存儲(chǔ)安全性

    定理1：只有具有真正指定的數(shù)據(jù)完整的服務(wù)器才能通過第三方審計(jì)者的驗(yàn)證。

    離散算法問題的解答為：

    只有當(dāng)概率為1/p時(shí)，b才為0，但幾率很小，證畢。

2.1.2 隱私性

    定理2：根據(jù)服務(wù)器的響應(yīng)P={σ，μ，R}，μ^*中的信息不能傳送給TPA。

    證明：μ^*的隱私由μ保證。從根本上說，根據(jù)μ=μ^*+rh(R)可知μ受r的影響，r由服務(wù)器隨機(jī)選取，TPA不知道r。由R=u^r可知，由于離散log問題很有難度，因此，r的值不能傳送給TPA，μ^*不能從σ獲取信息。

    由本文方案可知：

2.2 計(jì)算開銷分析

    使用k表示安全性參數(shù)，本文方案和文獻(xiàn)[7]方案都是公共審計(jì)方案，參照文獻(xiàn)[7]，p設(shè)置為2k，選取合適的曲線使離散log為2^k-secure。例如，選取的安全層級(jí)為80 bit，則|v_i|=80，|p|=160，這就確定了文件大小和安全級(jí)別的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

    從表2可以看出，文獻(xiàn)[7]方案一次求冪操作時(shí)負(fù)載更高，其他情況下兩種方案負(fù)載相當(dāng)，僅根據(jù)一次求冪操作的差別并不能體現(xiàn)出兩種方案的優(yōu)劣。文獻(xiàn)[7]方案執(zhí)行的雙線性計(jì)算操作對(duì)該方案的效率影響很大，這方面本文方案更加高效。

3 結(jié)束語

    本文提出了一種基于TPA的審計(jì)方案，該方案可利用致盲計(jì)算保護(hù)用戶的隱私，從而改善數(shù)據(jù)完整性問題。作為一種高效的公共審計(jì)方案，本文方案為TPA提供了特權(quán)，使其可以同時(shí)處理來自于多個(gè)用戶發(fā)出的不同的信息。通過最小化計(jì)算密集型操作改進(jìn)了本文方案的效率，通過對(duì)安全性和其他性能的詳細(xì)分析表明，本文方案是安全和有效的，且支持刪除、修改、附加等數(shù)據(jù)操作。未來將研究為云環(huán)境構(gòu)造完全的動(dòng)態(tài)和安全性方案。

參考文獻(xiàn)

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