基于mle的可公开验证云存储数据持有性的方法
【技术领域】：
[0001]基于Message-Locked Encryption的可公开验证云存储数据持有性证明方法。【背景技术】：
[0002] 2007年ACM计算机与通信安全会议（CCS' 07)上，Ateniese等人提出了云环境下 数据存在性证明PDP的概念，采用基于RSA的同态认证算法，提出了一种数据存在的公开审 计技术。但在该算法实现审计的过程中，同一用户数据块经过多次校验，可通过线性组合方 程求解出来，从而可能造成用户数据的泄露。后来Ateniese本人及Curtmola等针对他们 的定义和方案的缺陷进行了一些改进。此后数据存储证明方法开始朝着功能更强的方向发 展，涌现出不少研宄成果：从只支持静态存储数据发展到支持动态存储数据，从只支持数据 所有者个人审计发展到支持第三方公开审计。
[0003] 近年来，已提出多个支持可公开验证云存储数据完整性的方法，都采用公钥密码 算法来实现，比如基于RSA的签名方法和带双线性对运算的短签名方法。但是现有方法在 进行各数据块标记的产生和验证所抽样的数据块标记时，都使用了效率低下的幂指数运算 或者双线性对运算，导致进行数据块标记和验证需要消耗大量的时间和资源。
【发明内容】
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[0004] 本发明提出了一种新的可公开验证的云存储数据持有性的方法，仅仅使用 hash函数来产生各数据块的标记；在完整性验证阶段，本发明使用MLE(message-locked encryption)加密算法（对称加密）来加密并传输抽样检查的数据块的标记信息，极大提高 了运算效率：由于仅仅使用了hash和对称加密操作，数据块的标记产生和标记验证的计算 效率比现有的公开验证方案快1000倍以上。
[0005] 本发明的具体技术方案如下：
[0006] 首先给本申请中用到的标记说明：
[0007]h和H:是 2 个hash函数，比如SHA-1，SHA-256 等；
[0008] C=Ek (M):表示使用对称加密算法E(比如使用AES算法），在密钥k下，对明文M 进行加密，得到密文C。
[0009] 本发明的具体技术方案如下：
[0010] 基于MLE的可公开验证云存储数据持有性的方法，该方法包括以下过程：
[0011] 1.标记产生阶段：
[0012] Initial(F，）一F
[0013] 数据拥有者首先对原数据文件F'使用纠删码（比如Reed-Solomon，再生码等） 存储编码技术进行编码，得到编码后的数据文件F;
[0014]TagGen(h，F) - (Mc，M)
[0015] 数据拥有者对数据文件F进行分块，得到F=Im1，…，mn}(数据块大小可任意）， 然后对每个数据块Hii(i= 1，2,…，n)进行hash运算（比如采用SHA-I函数进行hash运 算），得到数据块的标记。i，即Oi=Wmi),所有标记的集合记为（i) = {〇J;然后数据拥 有者本地存储该标记集合￠ = {〇i}，并将数据文件F=Im1，…，mj发送给云存储服务器 存储，之后将数据文件F=Im1，…，mn}从本地存储中删除；
[0016] 2.标记验证阶段
[0017] GenChal (I) - chal
[0018] 公开验证者从数据文件F=Im1，…，mn}中随机地抽样选择要进行完整性验证的数 据块的序号i，要被验证的数据块序号集合记为I=U}，然后将要验证的消息chal= {i} iei发送给云存储服务器和数据拥有者；
[0019] Genproof (M，<}>，chal)一V
[0020] 云存储服务器一旦收到消息"chal"，即从存储的数据文件F=Im1，…，mj中检索 对应的数据块Hii并计算Ii(Iiii)和Ici=HOi(Iiii))iGI,(ICiCc) (c是被验证的最大数据
【主权项】
1. 基于MLE的可公开验证云存储数据持有性的方法，该方法包括W下过程： 步骤1.标记产生阶段： 1) 数据拥有者首先对原数据文件F'使用纠删码存储编码技术进行编码，得到编码后 的数据文件F ; 2) 数据拥有者对数据文件F进行分块，得到F =虹。…，m。}，然后对每个数据块叫(i =1，2,…，n)进行hash运算（比如采用SHA-1函数进行hash运算），得到数据块的标记 〇1，即〇i=h(mi),所有标记的集合记为4 = (oj ;然后数据拥有者本地存储该标记集 合4 = {〇i}，并将数据文件F=虹。…，m。}发送给云存储服务器存储，之后将数据文件F =虹。…，m。}从本地存储中删除； 步骤2.标记验证阶段 1)公开验证者从数据文件F=虹。…，m。}中随机地抽样选择要进行完整性验证的数 据块的序号i，要被验证的数据块序号集合记为I = U}，然后将要验证的消息chal = U} i € I发送给云存储服务器和数据拥有者； 。云存储服务器一旦收到消息"chal"，即从存储的数据文件F=虹。…，m。}中检索对 应的数据块叫并计算h(mi)和ki = H化G I，（1《i《c)，c是被验证的最大数据块 号，得到密钥ki，之后使用对称加密算法AES加密h (mi)，即C,=与，最后把cf = {CJ (i G I，（1《i《C))发送给公开验证者；与此同时，数据拥有者根据"chal"信息，将要检 查的数据块集合的标记pf =化如)}1 G I发送给公开验证者； 3) -旦公开验证者从云存储服务器和数据拥有者得到消息cf和pf，公开验证者首先 分解Pf =化如)}，得到各个被验证的h如），之后进行如下计算： ^'=//(/柳〇)，片=与.(岭",.))；然后检查(：'1是否与〇'中的(：1相等；如果相等表明该数 据块没有被改变，否则就能够知道该数据块出现错误。
2. 根据权利要求1所述基于MLE的可公开验证云存储数据持有性的方法，其中，步骤1 中所纠删码如Reed-Solomon或再生码。
3. 根据权利要求1所述基于MLE的可公开验证云存储数据持有性的方法，其中，h为 hash函数，如SHA-1或SHA-256函数；H为hash函数，如SHA-1或SHA-256函数。
4. 根据权利要求1所述基于MLE的可公开验证云存储数据持有性的方法，其中，公式C =Ek(M)表示使用对称加密算法E在密钥k下，对明文M进行加密，得到密文C，比使用AES 算法。
【专利摘要】本发明提出了一种新的可公开验证的云存储数据持有性的方法，仅仅使用hash函数来产生各数据块的标记；在完整性验证阶段，本发明使用message-locked encryption（MLE）加密算法（对称加密）来加密并传输抽样检查的数据块的标记信息，极大提高了运算效率：由于仅仅使用了hash和对称加密操作，数据块的标记产生和标记验证的计算效率比现有的公开验证方案快1000倍以上。
【IPC分类】H04L29-06, H04L29-08
【公开号】CN104601563
【申请号】CN201510003600
【发明人】任勇军, 沈剑, 韩进
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月6日