云安全隱私性和完整性保護方法和系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及云計算安全技術領域，尤其涉及一種云安全隱私性和完整性保護方法 和系統。
【背景技術】
[0002] 近幾年，隨著云計算的不斷發展，云計算領域在計算機領域的地位也有所提高。由 于云計算它有一系列在IT歷史中沒有預見到的優勢主要是：自請求式服務，普遍的網絡訪 問，與位置無關的資源池，以及基于使用的價格等等，所以云計算被期望成為IT專業領域內 下一代的技術結構。使用云計算就是把數據集中或者外包給云平臺。從單個個體用戶以及 IT專業領域用戶的角度來看，把數據以請求的方式遠程存儲在云端減輕了存儲管理的負 擔，并且一般的數據存儲與位置無關，也避免了一些硬件、軟件以及人員維修的資金開支。 [0003]云計算雖然有著比以往更為吸引人的優勢，但是對于存儲在云平臺的用戶的外包 的數據也有著新的安全威脅。因為云服務提供商(CSP)是一個單獨的管理實體，這就意味著 用戶對于他們外包的數據放棄了管理權限。雖然云平臺的基礎設施比個人的計算設備更可 靠和安全，但是也無法完全抵御來自內外所有的安全威脅。比如為了自身的經濟利益，云服 務商可能會把不經常訪問的外包數據丟棄，而為了維護良好的聲譽向用戶隱瞞這種數據丟 失。因此CSP要確保存儲數據的完整性。
[0004] 安全審計是一種有效的解決方法。審計分為私有審計和公開審計。
[0005] 私有審計效率高，但是審計任務只能由用戶自己來完成。并且存儲在云平臺上的 數據量大，審計任務繁重，而且用戶設備的計算資源也受限。而在公開審計中用戶可以將繁 重的審計任務委托給有能力的可信的第三方審計中心(TPA)，TPA審計完成后將審計結果返 回給用戶。這樣就減輕了用戶的計算負擔，因此公開審計更符合實際應用。
[0006] 新實體TPA的引入，也造成了一定的安全威脅。TPA在審計過程中會學習到用戶的 外包數據信息，而且TPA不一定徹底可信。如果云服務器直接將用戶外包信息上回應TPA，因 為TPA不是徹底可信的，所以可能會導致用戶外包數據的泄露。一旦用戶的信息泄露，即使 審計過程正確，整個審計模型也是不安全的。所以在云服務器和TPA交互式的審計過程中， 云服務器會把含有用戶外包數據信息或者是相關信息的回應信息進行盲化，這樣TPA就無 法知道用戶的外包數據信息。從而保護了用戶在云存儲審計中的隱私性。
【發明內容】
[0007] 為了解決云存儲數據審計中數據隱私性和完整性的問題，本專利提出了一種云安 全隱私性和完整性保護方法和系統。該方法中，用戶在上傳數據到云服務器前，先對元數據 用AES算法進行加密，而后將密文上傳給云服務器。并且在云服務器和TPA交互的審計過程 中，云服務器對用戶的信息進行盲化，這樣TPA也無法獲知到用戶的信息。
[0008] 為解決上述技術問題，本發明提供了一種云安全隱私性和完整性保護系統，其包 括系統參數生成中心、云端、終端和可信第三方審計中心(TPA)，
[0009] 系統參數生成中心生成各種系統參數，為用于生成公私鑰、為云服務器生成公私 鑰、計算審計參數等；
[0010] 云服務器為用戶數據提供存儲資源；
[0011] 終端將用戶的大量數據外包存儲到云端；
[0012] 審計中心代表用戶來驗證數據的完整性，
[0013] 該系統在用戶上傳數據到云服務器前，對元數據用AES算法進行加密，再將密文上 傳給云服務器。
[0014] 本發明還提供了采用上述云安全隱私性和完整性保護系統進行云安全隱私性和 完整性保護的方法，其包括：
[0015] 第一步，系統參數生成，由系統參數生成中心生成各種系統公私參數；
[0016] 第二步，元數據加密，將用戶的元數據用AES算法進行加密；
[0017]第三步，數據文件上傳，用戶通過終端將加密后的數據上傳到云服務器；
[0018]第四步，審計，由審計中心對數據文件進行審計，并將審計結果返回給用戶。
[0019]所述第一步系統參數生成具體為：
[0020] 第a步，系統參數生成中心選擇階為素數p的乘法循環群群61，62和61， 6為可計算的 雙線性映射e X G2-Gt，g為G2的生成元;選擇兩個hash函數，其中H是從串映射到一點的 hash函數:H: {0，1} *^Gi;另一個hash函數h: Gt-Zp，映射到ZP中；
[0021] 第b步，參數生成中心為用戶選擇一對簽名密鑰（spk，Ssk)，從ZP*任選一個隨機 數x-Z P，并從Gi中任選一個隨機數u-Gi，計算v-gx;參數中心為云服務提供商在ZP中任選 一個隨機數S-Z P，并計算Z = u5,云服務器的公私鑰對為(S，z);用戶的私鑰為(x，ssk)，公鑰 對為(spk，v，g，u，z);
[0022] 第c步，為用戶加密元數據產生一個密鑰k。
[0023]所述第二步元數據加密步驟具體為用戶對n個數據塊{nu，...，mn}中每個數據塊使 用密鑰k進行AES加密，生成密文e = {ci，C2，. . . cn}。
[0024]所述第三步數據文件上傳具體為：
[0025]第（1)步，終端用戶對文件F = {m i}中的每一個文件塊m i，計算各塊的簽名： Si^(H{wi)-iimi) e Gi
[0026] 并記①=，其中Wi = name | | imame是用戶從ZP中選取的一個隨機數，作為 文件F的文件名；| |為連接符；
[0027]第（2)步，計算文件F的標簽t:t = name | | SSigssk(name)，其中SSigssk(name)是在私 鑰name下對文件名name的簽名，從而在數據上傳的最后階段確保文件的唯一的標識；
[0028]第(3)步，用戶將F以及驗證信息，t)上傳給云服務器并且把這些信息在本地存 儲器中刪除。
[0029]所述第四步審計進一步具體為
[0030] 第A步，TPA接收文件標簽t，并通過公鑰spk驗證文件名的簽名SSigssk(name)，如果 驗證失敗，則輸出FALSE;如果成功，TPA就接收文件名name;
[0031 ]第B步，產生一個審計的質詢信息"chal"，TPA在[1，n]中任選含有c個元素的子集I = I = {si，. . .s。}，對于每個元素 iei，都表示要求去審計的文件塊的位置，TPA為每個元素 任選一個隨機數^，然后TPA將chal = {(i，Vl)} 發送給云服務器；
[0032]第C步，當云服務器接收到質詢信息chal = {(i，Vl) }lEI后，會對于存儲在云端數據 的正確性進行回應:服務器會任選一個元素 r-ZP，并計算Rrf，然后計算V = Siemnu，而 后將V和r進行盲化yiWlOV+r+S，其中y =h(R)eZP，與此同時云服務器也計算驗證碼 的聚合谷=「IeG_，然后云服務器將{y，S，R}發送給TPA;
[0033] 第D步，TPA收到云服務器的回應信息后，首先計算y =h(R)，然后驗證等式：
是否成立，如果成立則審計通過，否則輸出 FALSE〇
[0034]本發明的有益效果：
[0035]采用本發明提供的云安全隱私性和完整性保護系統和方法確保了用戶放在云服 務器上的數據是保密的，因為用戶在把數據外包之前用AES進行了加密，即使云服務器是惡 意的也不能夠知道用戶的數據信息。
[0036]云服務器和TPA審計中，服務器會把用戶的信息盲化，這樣TPA不知道用戶的數據 信息。即使第三方審計中心(TPA)不是徹底可信的，用戶的數據信息也不會被惡意泄露。 [0037] 參數中心為云服務器也分配了公私鑰，在盲化過程中讓云的公私鑰參與，改進了 盲化方法。
【附圖說明】
[0038]圖1為云安全隱私性和完整性保護系統的模型圖；
[0039]圖2為系統建立示意圖；
[0040] 圖3為文件上傳示意圖；
[0041] 圖4為審計階段示意圖。
【具體實施方式】
[0042]本發明提供了一種云安全隱私性和完整性保護系統，其包括系統參數生成中心、 云端、終端和可信第三方審計中心(TPA)，
[0043]系統參數生成中心生成各種系統參數，為用于生成公私鑰、為云服務器生成公私 鑰、計算審計參數等；
[0044] 云服務器為用戶數據提供存儲資源；
[0045] 終端將用戶的大量數據外包存儲到云端；
[0046] 審計中心代表用戶來驗證數據的完整性。
[0047]本發明還提供了采用上述云安全隱私性和完整性保護系統進行云安全隱私性和 完整性保護的方法，其包括：
[0048] 第一步，系統參數生成，由系統參數生成中心生成各種系統公私參數；
[0049] 第二步，元數據加密，將用戶的元數據用AES算法進行加密；
[0050] 第三步，數據文件上傳，用戶通過終端將