[发明专利]支持数据持有性证明与数据修复的数据编码方法及系统

权利要求书

1.一种支持数据持有性证明与数据修复的数据编码方法，其特征在于，包括：数据编码步骤和数据持有性证明步骤；

所述数据编码步骤包括：

(a1)客户端将待上传的文件F分片，并利用冗余策略R生成冗余分片；利用陷门随机函数T为各冗余分片的索引计算一个输出值后，与对应的冗余分片异或得到编码分片，并利用数据持有性证明方案S生成各编码分片的验证标签；

(a2)将各编码分片及其验证标签、陷门随机函数T的公共参数以及数据持有性证明方案S的公钥发送至存储节点，将编码分片索引与存储节点的对应关系、陷门随机函数T的难度系数t以及数据持有性证明方案S的公钥发送至审计节点，并将陷门随机函数T的私有参数以及数据持有性证明方案S的私钥保存在客户端本地；

所述数据持有性证明步骤包括：

(b1)审计节点随机选取一个存储节点作为挑战节点，从所述挑战节点所对应的索引集合中随机选取一个子集作为挑战集合；

(b2)审计节点根据难度系数t确定挑战时间窗口后，根据所述挑战集合向所述挑战节点发起挑战，以使得所述挑战节点接受挑战后，根据所述挑战集合获得相应的编码分片及其验证标签，之后根据数据持有性证明方案S生成各编码分片的数据持有性证明，并发送给审计节点；

(b3)若审计节点在所述挑战时间窗口内接收到了所述挑战节点发送的数据持有性证明，且根据数据持有性方案S对该数据持有性证明的验证通过，则判定挑战成功；否则，判定挑战失败；

其中，陷门随机函数的私有参数和公共参数均用于计算陷门随机函数值，且利用私有参数计算的速度比利用公共参数计算的速度快，难度系数t用于衡量两个计算速度之间的不对称程度；所述挑战时间窗口的长度小于存储节点从可恢复冗余数据集中回复数据的时间。

2.如权利要求1所述的支持数据持有性证明与数据修复的数据编码方法，其特征在于，还包括：

(b4)若挑战失败，则审计节点将原挑战节点所对应的索引集合作为修复集合，并重新选取一个存储节点作为修复节点；

(b5)审计节点根据难度系数t确定修复时间窗口后，根据所述修复集合向所述修复节点发送修复任务，以使得所述修复节点接收到修复任务后，根据所述修复集合确定需要修复的编码分片，并根据冗余策略R进行数据修复，同时存储修复得到的编码分片；

(b6)审计节点在所述修复时间窗口结束后，对编码分片索引与存储节点之间的对应关系进行更新，并从所述修复节点所对应的索引集合中随机选取一个子集作为新的挑战集合，将所述修复节点作为新的挑战节点，之后执行步骤(b2)～(b3)，以重新发起挑战；

其中，所述修复时间窗口的长度大于存储节点从可恢复冗余数据集中回复数据的时间。

3.如权利要求1所述支持数据持有性证明与数据修复的数据编码方法，其特征在于，还包括：

若挑战失败，则对接受挑战的存储节点进行惩罚。

4.如权利要求1所述的支持数据持有性证明与数据修复的数据编码方法，其特征在于，还包括：

若存储节点自检有数据丢失，则从其余存储节点获取可恢复冗余数据集后，根据冗余策略R对丢失的数据进行修复。

5.如权利要求1所述的支持数据持有性证明与数据修复的数据编码方法，其特征在于，还包括：

利用数据持有性证明方案S生成各编码分片的验证标签之后，利用冗余策略R对验证标签也进行冗余计算，得到的冗余的验证标签也随编码分片一起发送至存储节点。

6.如权利要求1-5任一项所述的支持数据持有性证明与数据修复的数据编码方法，其特征在于，陷门随机函数T的公共参数为：N＝pq，私有参数为：Φ(N)＝(p-1)(q-1)；

利用私有参数φ(N)计算陷门随机函数值的计算式为：

利用公共参数N计算陷门随机函数值的计算式为：

其中，h表示待转换的信息，e表示陷门随机函数值，mod表示取模运算，p和q均表示素数，且p和q的二进制长度均大于预设的阈值。