高效的无证书云数据审计方案

摘要

针对现有无证书云审计方案中，使用了幂指数、双线性映射、点哈希映射等大开销运算，导致审计效率不高的问题，本文提出一种高效的无证书云数据完整性验证方案。方案在密钥生成阶段，使用无证书签名技术，由密钥生成中心（key generating center, KGC）与用户合作生成用户的公私钥，能够避免审计系统的安全对于KGC安全的强依赖性，既解决了公钥基础设施（public key infrastructure,PKI）体制下的云审计方案中公钥证书管理复杂的缺点，又能够解决基于身份的云审计方案所固有的密钥托管问题。在数据预处理阶段，用户将数据加密、分块，保护了数据内容隐私，且降低了方案的计算与通信开销。在数据动态更新阶段，方案使用虚拟索引数据结构实现云端数据块的动态更新（插入、删除、修改），能够避免标签重复计算导致的额外计算开销。在数据审计阶段，由第三方审计者（third party auditor,TPA）代替用户对来自云端的完整性证据进行验证，能够减轻用户的计算负担。本文在安全性分析部分，证明了方案能够抵抗来自云端的替代攻击，可实现隐私保护，且能够抵抗两类敌手的伪造攻击。在方案性能分析部分，先对本方案和现有方案进行数值分析与对比，再利用JPBC库进行实验，结果表明本方案的计算开销明显降低。

关键词

云存储 / 数据完整性 / 数据持有证明 / 无双线性对 / 无证书签名

基金资助

国家重点研发计划项目（2017YFB0802000）; 国家自然科学基金项目（62172436）; 武警工程大学基础前沿研究基金项目（WJY202014）