[发明专利]一种基于CP-ABE属性访问机制的缓存替换方法

说明书

本发明公开了一种基于CP‑ABE属性访问机制的缓存替换算法，首先对基于CP‑ABE加密的云存储数据的访问策略进行分析，针对CP‑ABE加密的数据，提出一种有效的缓存替换算法—最小属性值价值算法（简称MAV）。该算法结合加密文件访问策略，统计高频属性值，结合属性相似度和文件大小，计算文件属性价值，替换文件属性价值最小的缓存文件。实验结果表明，针对CP‑ABE加密后的数据，该缓存替换算法在加密文件请求命中率和字节命中率方面，优于传统经典的LRU、LFU、SIZE缓存替换算法。

技术领域

本发明涉及计算机缓存替换方法领域，具体的说是一种基于CP-ABE属性访问机制的缓存替换方法，应用于基于CP-ABE加密的数据的云存储缓存替换。

背景技术

随着电信运营商务的快速发展，其业务系统所管理的数据量越来越大，面对日益增长的电网大数据，以物联网和云计算为代表的新一代信息技术逐渐在电力行业得到了广泛的应用。电力部门终端动态监测电力基础设施并获取数据，如何高效、安全的进行数据保护，并传输数据至云平台，是电力大数据保护面临的重要问题。利用加密技术对电网大数据进行加密，再存储到云端是在不安全的云平台下解决电网大数据安全问题的一种有效地方法。

云存储缓存技术拉近了对象与应用间的距离，是云平台提升应用性能的一种重要手段，如果失去缓存这一关键技术的支撑，云的潜能将是十分有限的。云存储缓存的核心是缓存内容的替换策略。缓存替换是指当缓存已满时，用新对象替换旧对象的过程，缓存替换算法是影响缓存性能的一个重要的因素，好的缓存替换算法会产生较高的缓存命中率，从而提高缓存的性能。

目前，云存储缓存策略中常用的缓存替换策略主要是以下几种：

(1)LRU算法，从缓存中替换出最近最少使用的元素对象，保证当前剩余空间可容纳新元素对象。该算法容易实现，但是未能考虑延迟时间、访问频率、对象大小等问题，系统的命中率较低。

(2)LFU算法，将访问次数最少的元素对象替换出缓存。该算法虽然实现简单，但是没有考虑访问时间间隔、对象大小等因素，对于“热点”数据场景不具有应用价值。

(3)SIZE算法，把最大元素对象替换出缓存。由于算法只考虑对象大小，实现容易，但是才被清理出缓存的元素又要放入缓存，命中率很低。

(4)LUV算法，保存对象的访问历史，通过设计一个代价函数，依据访问次数和访问流逝时间估算对象再次被访问的概率，把代价最低的对象替换出缓存。

(5)MIX算法，考虑元素对象大小、访问频次、访问时间差等多个属性，优化参数配置，但参数优化方案实现复杂。

面对不安全的云存储环境，利用不同加密技术对数据进行加密，再存储在云端是一种比较好的解决方案。但是，目前提出的缓存替换算法针对的都是明文数据，还没有一种是针对加密数据进行的缓存替换策略。

发明内容

本发明的目的是设计一种针对CP-ABE加密数据的缓存替换方法，该方法能够利用基于CP-ABE算法加密的文件的访问策略，统计加密文件的属性值，计算文件属性值价值，替换属性值价值最小的文件。该方法良好的解决了基于CP-ABE加密的文件的云存储缓存替换问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于CP-ABE属性访问机制的缓存替换方法，该方法包括以下具体步骤：

(1)结合加密文件的访问策略，建立属性表T，统计属性值信息；

(2)根据表T，利用数据挖掘中的文本相似度，计算加密文件的属性相似度；

(3)根据属性相似度和文件大小，计算文件的属性值价值，替换文件属性值价值最小的缓存文件。

所述建立属性表T的具体步骤为：