[发明专利]基于IDA的云端数据完整性验证及恢复方法

说明书

本发明公开了一种基于IDA的云端数据完整性验证及恢复方法，本方法包括如下步骤：(1)用户初始化；(2)存储块生成；(3)加密向量；(4)标签生成；(5)审计挑战；(6)应答挑战；(7)验证应答；(8)恢复原始数据。本发明的方案通过对原始文件进行编码处理，在验证云端数据完整性的基础上实现了对破坏数据的完全恢复。同时，在保证系统安全性的条件下，降低了完整性验证标签及恢复计算的复杂度，有效地提高了方法的效率。

技术领域

本发明涉及云存储和信息安全领域，特别涉及到一种基于IDA的云端数据完整性验证及恢复方法。

背景技术

随着云存储服务的广泛应用，越来越多的用户将数据存储到云端。但云服务器是“半可信”的，用户将数据存入云端后会失去对数据的控制，因此无法确定云服务器中的数据是否完整，当数据被破坏时，更是无法恢复出相应的原始数据。因此，如何在验证数据完整性的同时恢复出被破坏数据的原始数据成为一个亟待解决的问题。

针对完整性验证这一问题，研究人员提出了很多云存储中完整性验证的审计方案。这些方案利用签名、标签等手段对云端数据进行完整性验证。然而，这些方案在验证完整性之后并不能对破坏数据进行恢复，因此，研究者提出了数据可恢复的概念。

尽管已经有了数据可恢复的研究，但现有方案多数还都只是停留在完整性验证的阶段，而没有实际的恢复方法；或是只是简单的利用纠删码对原始文件进行编码，但这种方法恢复率较低。

此外，一些少数基于编码的实现数据可恢复的方案中，方案的计算开销极大，增加了整个系统的开销负担。例如，用户不直接为存储块计算相应的完整性验证标签，而是先为原始块计算标签，然后再计算存储标签，多出一次冗余计算；或是，用户审计出某服务器存在破坏数据时，使用一个新的服务器代替该服务器，重新计算该服务器存储的所有数据块及标签。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于IDA的云端数据完整性验证及恢复方法，该方法的系统模型如图2所示，包含三类实体：云存储服务器、第三方审计者TPA和用户。当用户需要验证云端数据的完整性时，用户给TPA发出审计请求，TPA向云存储服务器发送挑战消息。收到挑战消息后，云服务器会生成相应的应答消息返回给TPA。TPA验证应答消息的正确性，并将结果返回给用户。当发现存在被破坏数据时，用户发起恢复请求，TPA审计并找出m个健康服务器并将相应存储的数据返回给用户。用户收到未被破坏的数据后，利用这些数据恢复出被破坏数据的原始数据。

本发明方法不仅能够支持云端数据完整性的验证，而且当存在被破坏数据块时还能有效地恢复出被破坏数据的原始数据，能够实现数据的隐私保护，保证在审计过程中不泄露用户的私有信息，同时降低标签复杂度，有效地提高了方法的效率。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于IDA的云端数据完整性验证及恢复方法，具体包括如下步骤：

(1)用户初始化：

用户为系统设置公开参数{G,G_T,q,g,e,H₁,H₂,spk,x₁,x₂,…,x_n,name}，并保持{ssk,υ,K_enc}私有。

(2)存储块生成：

选取系数向量，并将原始文件F进行分块，将系数向量和分块后的文件进行矩阵乘法，得到待存储文件F^*。

(3)加密向量：

使用密钥K_enc分别对n个系数向量进行加密，得到加密向量ε_i。

(4)标签生成：