[发明专利]用于不可信服务器环境中数据文件加密及完整性验证方法及其系统

权利要求书

1.一种用于不可信服务器环境中数据文件加密及完整性验证方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)对密钥生成系统输入安全参数进行初始化；

2)生成BGN同态加密算法的公钥和私钥；

3)基于离散对数困难问题，构造数据签名的公钥和私钥；

4)采用BGN同态加密算法的公钥加密数据文件，获得密文文件F_c；

5)根据数据签名的私钥，对待加密的数据文件中所有文件块分别构造标签，获得标签集合Φ；

6)上传密文文件F_c和标签集合Φ至云端服务器；

7)发送文件完整性挑战至云端服务器，以使云端服务器执行计算挑战指定的所有标签的标签和及挑战指定的所有文件块的文件块和的操作，并返回标签和及文件块和的计算结果；

8)使用文件块和、数据签名的公钥，在BGN同态加密算法私钥消除随机数干扰条件下验证标签和，并且当验证结果符合密文文件完整性验证目标时，判断在云端服务器内存储的密文文件完整；

所述步骤2)中BGN同态加密算法公钥和私钥的生成过程如下：

选择阶为n＝q₁·q₂的两个乘法群G、G₁，乘法群G、G₁满足双线性映射e:G×G→G₁，其中，q₁、q₂为不相等的两个素数；随机选取乘法群G的两个不相等的生成元g、u，以及选取乘法群G子群的生成元h，则BGN同态加密算法的公钥为pk(n,G,G₁,e,h,g)，私钥为sk(q₁)；

所述步骤3)中构造的数据签名的私钥为prk(q₃)，公钥为其中，q₃为与q₁、q₂均不相等的素数，v是乘法群G不同于u、g的随机生成元；

所述步骤4)中密文文件F_c的获取过程为：

所述待加密的数据文件记为F，F＝{b₁,b₂,b₃,……,b_m}，b_i(1≤i≤m)为数据文件的任一文件块，为小于q₂的正整数集合；采用BGN同态加密算法的公钥pk(n,G,G₁,e,h,g)对待加密的数据文件F中每个文件块进行加密；加密后的数据文件即为密文文件，记为F_c，F_c＝{c₁,c₂,c₃,……,c_m}，其中，r_i是密钥生成系统产生的真随机数；

所述步骤5)中标签集合Φ＝{T₁,T₂,T₃,……，T_m}，对标签集合Φ中任一文件块b_i，构造其标签为T_i，其中，k_i是密钥生成系统产生的真随机数；

所述步骤7)中发送文件完整性挑战至云端服务器的过程为：向云端服务器发送随机数集合R，所述随机数集合R中的随机数表示待验证文件完整性的文件块b_i的下标；所述云端服务器根据BGN同态加密算法的性质，执行计算标签和、文件块和操作，具体计算公式如下：

其中，δ为标签和，μ为文件块和；

所述步骤8)中标签和的验证过程为：

在BGN同态加密算法私钥消除随机数干扰条件下，计算数据签名的公钥其分别与文件块和、标签和在双线性映射下的映射值，即分别计算和所述密文文件完整性验证目标为双线性映射的映射值相等，计算公式如下，