[发明专利]一种基于数据块随机位置取反的数据确定性删除方法

摘要

本发明提供了一种基于数据块随机取反的数据确定性删除方法。本方法通过对明文数据进行分块加密，并对密文进行随机位置取反的操作，使得云端不存储完整密文。本方法适用条件广泛，允许密钥在主动或者被动的情况下被泄漏，因此采用了各个明文数据块使用单一密钥加密的方法，保存密钥成本降低。本方法较其他数据确定性删除方案而言，步骤更加简洁，适用条件更加广泛。

主权项

1.本发明的目的是提供一种基于数据块随机位置取反的确定性删除方法。该方法针对密文二进制数据流进行简易数据变换，使得云端不存储真实密文。本发明使用前提较为宽泛，与用户使用何种加密算法无关，且允许用户数据的加密密钥被泄漏。为了达到上述目的，本发明采用这样的方案实现：在用户数据明文被加密后首先对密文进行分块操作，再对每个数据块随机选取位置进行逻辑取反，即该位置上0变成1，1变成0。并记录下来每个数据块中数据取反的位置。本方法中涉及到的角色如下：数据拥有者：负责切分数据块，加密数据块，对密文数据块进行简易变换，并保存变换的位置信息。当授权用户访问数据时，恢复真实密文数据，并发送至授权用户处。云服务提供商：负责在云端存储数据拥有者已处理过的密文数据。云服务提供商是不可信的，虽然会诚实地执行数据存储操作，但是同时又是不可信的，期望获得真实数据或在某些情况下会将数据泄露。授权用户：访问数据拥有者在云端存储的数据。解密相应密文，恢复出真实的原始数据。授权用户是可信的，虽然可能会保存密钥副本并进行传播，但是不会保存明文数据。由于明文数据是海量的，保存明文数据开销比保存密钥大很多，此假设合理。本发明中设计到如下参数：{M}为明文数据；Data(M)为明文数据分块算法；{Mi}为已进行分块的第i个明文数据块(1≤i≤n)；n为明文一共分得的数据块个数；flag为是否对第n个明文数据块进行填充的标记；x为对明文数据块进行填充的比特数；k为加密密钥；DataEncry(Mi,k)为数据块加密算法；{Ci}为分块加密完成后所得的第i个密文数据块；{Si}为第i个数据块欲进行随机取反的位置；OppositeData(Ci,Si)为密文数据块随机取反算法；{Ki}为已进行随机取反处理过的密文数据块；RecoverEncryData(Ki,Si)为对取反后的密文数据块恢复算法；DataDecry(Ci,k)为对密文数据块解密算法；DataBuild(Mi)为将明文数据块组合为明文数据的算法。其具体方法步骤为：(1)在系统中数据明文数据{M}，数据拥有者使用Data(M)算法对明文数据进行分块，获得n个明文数据块{Mi}。(2)每个数据块128比特，最后一块不足128比特时用0进行填充。(3)引入标志flag，记录是否为第n个数据块进行填充操作。若对第n个数据块进行数据填充，则flag值设置为1，反之设置为0。(4)数据拥有者生成加密所需密钥k。(5)对每个明文数据块运用加密算法进行加密。明文数据块加密算法表示为DataEncry(Mi,k)：第i个数据块Mi用加密密钥k加密后，得到相应的密文数据块{Ci}。(6)随机产生n个整数Si，且1≤Si≤128，Si作为第i个数据块需要逻辑取反的位置标记。(7)针对密文数据块{Ci}中的第i个密文数据块的第{Si}个位置的数据进行逻辑取反。密文数据块随机取反算法表示为OppositeData(Ci,Si)。第i个密文数据块Ci的第Si位数据进行逻辑取反，即0变为1，1变为0。得到经过处理后的密文数据块{Ki}。(8)将步骤(7)重复n遍后，使得每一个密文数据块{Ci}都进行变化更新得到新的密文数据块{Ki}。(9)数据拥有者保存好加密密钥k和密文数据块随机位置集合{Si}，并将已经过处理更新的密文数据块{Ki}上传至云服务提供商处进行存储。(10)已经过数据拥有者判定身份的真实性后的授权用户提出访问请求，数据拥有着执行RecoverEncryData(Ki,Si)算法，将处理过的密文数据块恢复为真实的密文数据块，用于授权用户解密访问。(11)数据拥有者将已恢复的密文数据块、密钥及其他附加信息(如授权证书及授权时间等)一起发送给授权用户。(12)授权用户根据获得的密文数据块以及密钥执行DataDecry(Ci,k)解密算法，将密文数据块解密为相应的明文数据块{Mi}。(13)判断flag值是否为1，若为1则进入步骤(14)，反之进入步骤(16)。(14)判断用户访问的明文数据块中是否包含Mn,若是则进入步骤(15)，反之进入步骤(16)。(15)将已进行数据填充处理过的Mn去掉x比特末尾数据部分。(16)执行DataBuild(Mi)算法，将明文数据块组合为完整的明文数据M。(17)当数据拥有者欲删除某数据时，只需相应删除该数据对应的密文数据取反位置信息{Si}即可。