[发明专利]基于IDA的云端数据完整性验证及恢复方法

摘要

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。

主权项

1.一种基于IDA的云端数据完整性验证及恢复方法，该方法云存储数据模型涉及到的实体包括：用户(Users)，云存储服务器(Cloud Storage Servers)和第三方审计者TPA(the Third Party Auditor)；其特征在于步骤如下：(1)用户初始化：用户设置系统的公开参数为{G,G_T,q,g,e,H₁,H₂,spk,x₁,x₂,…,x_n}，私有参数为{ssk,υ,K_enc}，其中，G、G_T是乘法循环群，阶数均为q，g是G的生成元；双线性对映射e满足：e:G×G→G_T；单向哈希函数H₁、H₂满足：H₁:T→Z,H₂:Z→G,其中T∈{(i,k)|1≤i≤n,1≤k≤N/m}，Z是整数集；spk/ssk是用于计算签名的公/私钥对；随机选取x₁,x₂,…,x_n←Z_p，是从Z_p随机选取的n个随机元素，υ，K_enc←Z_p，是从Z_p随机选取的两个随机元素；(2)存储块生成：用户选取n个m维的系数向量{a₁，…,a_i，…,a_n}；对原始文件F＝{b₁,b₂,…,b_N}进行分块得到F＝{(b₁,…,b_m),(b_m+1,…,b_2m),…,(…,b_N)}，将系数向量和分块文件进行矩阵乘法，得到待存储文件F^*＝F_i^*＝{c_i1,c_i2,…,c_iN/m}(1≤i≤n)；(3)加密向量：使用密钥K_enc分别对n个系数向量进行加密，得到加密向量其中，1≤i≤n，Enc是对称加密算法；(4)标签生成：用户随机选取文件名name←Z_p，为文件计算文件标签t，再分别为文件块c_ik和向量a_i计算相应的完整性验证标签σ_ik和ω_i，得到完整性标签集合Ψ_i，最后将{t,F_i^*,ε_i,Ψ_i,ω_i}(1≤i≤n)上传到第i个服务器上；其中，1≤i≤n，1≤k≤N/m，t＝(name||n||x₁||…||x_n)||Sig_ssk(name||n||x₁||…||x_n)，Sig是数字签名算法，ω_i＝H₂(i)·ε_i^υ，Ψ_i＝{σ_i1,…,σ_ik,…,σ_i(N/m)}；(5)审计挑战：当用户需要验证云端数据的完整性时，向第三方审计者发送审计请求，第三方审计者生成序号集合I和挑战集Q＝{(k,v_k)}_1≤k≤N/m，并将该挑战集发送给集合I中的服务器；其中，I为[1,n]的子集，有l(l>m)个元素；随机数v_k←Z_p；(6)应答挑战：云服务器收到挑战集后，生成应答消息R＝{t,μ_i,σ_i,ε_i,ω_i}，并将该消息返回给第三方审计者；其中， ；(7)验证应答：第三方审计者收到应答消息后验证数据的完整性并得出结论，再将结果返回给用户；(8)恢复原始数据：当第三方审计者通知用户存在被破坏的数据块时，用户发起恢复请求；第三方审计者重新审计t个健康服务器并返回其存储数据给用户，只要t≥m时就可以实现完全恢复；用户计算得到被破坏块的原始数据。