[发明专利]一种基于格签名的多副本云数据完整性审计方法

说明书

本发明涉及一种基于格签名的多副本云数据完整性审计方法。包括：S1.设置阶段：用于设置一些系统参数；S2.提取密钥阶段：密钥生成机构会根据用户的ID生成用户的部分密钥；S3.在密钥生成阶段，用户生成整个方案的公钥和私钥；S4.副本生成阶段：用户根据原文件生成多个副本文件；S5.标签生成阶段：用户根据源文件生成文件的标签；S6.挑战阶段：第三方审计者会根据用户的请求生成挑战发送给云服务器；S7.证明生成阶段：云服务器根据第三方审计者发送的挑战生成关于副本文件的证明，并将证明返回给第三方审计者；S8.证明验证阶段：第三方审计者验证云服务器发送的证明以确认所有副本文件是否完好无损。

技术领域

本发明属于云计算技术领域，更具体地，涉及一种基于格签名的多副本云数据完整性审计方法。

背景技术

随着云计算技术的发展和用户本地存储的数据量的急剧增加，越来越多的企业和个人倾向于将数据存放在云服务器上，从而节省数据存放在本地主机上所需要的硬件成本。然而，云服务器可能会因为出现一些问题，如硬件损坏、软件缺陷和人为失误，造成存放在云服务器上的用户数据出现泄露、损坏甚至丢失的现象。而运行云服务器的云服务器运营商可能会出于利益或者声誉方面的原因选择隐瞒出现的数据泄漏、损坏和丢失事故。因此，云服务器的用户非常有必要阶段性地对自己存放在云服务器上的数据的完整性作出校验。

为了保证云服务器上数据完整性校验结果的准确性和公正性，并减少用户进行云数据完整性校验这一审计任务时所需要的计算资源和网络资源的开支，现有技术都选择让用户雇佣一个第三方审计者来代替用户进行审计任务。第三方审计者必须拥有足够的能力和专业性来执行审计任务，并且审计结果是正确的、受到用户信任的。然而，第三方审计者可能会试图获取用户存放在云上的数据的内容。因此，为了保护用户数据隐私，在第三方审计者执行审计任务的过程中，必须保证第三方审计者在完成审计任务的同时无法获取用户存放在云上的数据内容。在解决这个问题的过程中，使用的技术属于密码学领域。设计出的能够解决问题的密码体制主要必须满足以下两个条件：一、云服务器有且仅有在完整保存用户上传数据的情况下，才能通过对用户数据的完整性校验；二、第三方审计者在审计过程中无法获取用户数据内容，即必须实现零知识证明。在实际运用中，为了保证一些重要数据的完整性，避免因云服务器出错而导致重要数据损坏或丢失，用户可能会将一份重要文件复制成多个副本存储在多个云服务器上。

目前，提出的Provable Data Possession模型虽然能够使用户不需要将云数据下载到本地验证就能验证云数据的完整性，但由于审计任务是由用户进行的，加重了用户在计算资源和通信资源方面的负担。另外，提出的多副本版本Provable Data Possession模型因为使用了同样的模型也没有减轻用户在计算资源和同行资源方面的负担。在一些现有方法中虽然实现了公开审计，减轻了用户在审计过程中的负担，并进一步提升了审计效率，但这些解决方案都使用公钥基础设施(Public Key Infrastructure,PKI)来管理公钥证书，而PKI对证书的管理需要消耗大量计算机资源，并且PKI的安全性可能得不到保证。其中一些方法使用基于身份的密码体制来解决云数据的完整性验证问题，节省了PKI所带来的资源消耗，进一步提升了审计效率，但对比格签名方案效率不高，并且不能低于量子攻击；另外提出的基于格签名的隐私保护公开审计方案，虽然提高了审计效率，但是并没有考虑到多副本文件的审计问题，导致审计多副本文件的时候计算开支和通信开支较高，效率偏低。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的缺陷，提供一种基于格签名的多副本云数据完整性审计方法，设计了一个基于格签名的、能够抵抗量子攻击且审计多副本文件效率较高的云服务器上多副本文件隐私保护公开审计方案。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于格签名的多副本云数据完整性审计方法，包括以下步骤：

S1.设置阶段：用于设置一些系统参数，包括一些矩阵及其短陷门基，以及一些哈希函数；