[發(fā)明專利]一種基于布隆過濾器和交叉編碼的數(shù)據(jù)完整性保護(hù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710472920.7
• 申請(qǐng)日: 2017-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN109101360B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊雅輝;張勝軍;吳中海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F11/10
• 分類號(hào): G06F11/10;G06F11/14;G06F3/06
• 代理公司: 北京君尚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

1.一種基于布隆過濾器和交叉編碼的數(shù)據(jù)完整性保護(hù)方法，其步驟為：

1)用戶將文件傳送給可信第三方服務(wù)器TPA；

2)TPA對(duì)該文件進(jìn)行分塊并進(jìn)行糾刪編碼得到分塊的冗余校驗(yàn)碼；然后記錄該文件的分塊信息，并利用文件塊和冗余校驗(yàn)碼生成該文件的布隆過濾器；其中TPA對(duì)該文件進(jìn)行分塊并進(jìn)行糾刪編碼的方法為：首先將該文件劃分為n個(gè)文件塊b1、b2、...、bn；然后將每k個(gè)文件塊劃分為一組，將該組內(nèi)k個(gè)文件塊劃分為沿兩個(gè)水平方向和兩個(gè)交叉方向排列的四個(gè)區(qū)域，構(gòu)成一交叉編碼組，其中，每一區(qū)域包括m個(gè)文件塊；對(duì)每一交叉編碼組內(nèi)水平和交叉方向的文件塊進(jìn)行糾刪編碼，生成每個(gè)區(qū)域的冗余校驗(yàn)碼；

3)TPA將該文件分塊及其冗余校驗(yàn)碼上傳到云端；

4)當(dāng)該用戶通過TPA向云端發(fā)起挑戰(zhàn)，即對(duì)該文件進(jìn)行完整性檢測(cè)時(shí)，TPA查找該文件對(duì)應(yīng)的文件塊，然后將挑戰(zhàn)內(nèi)容發(fā)送至云端；

5)云端利用TPA發(fā)送過來(lái)的挑戰(zhàn)內(nèi)容計(jì)算該文件的文件塊所對(duì)應(yīng)的簽名值并返回給TPA；

6)TPA驗(yàn)證該文件的布隆過濾器是否滿足各所述簽名值的查詢，如果不滿足簽名值i的查詢，則判定該簽名值i對(duì)應(yīng)的文件塊被破壞；TPA將驗(yàn)證結(jié)果返回給用戶。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)表記錄該文件的分塊信息，所述動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)表包括動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)組表和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)塊表；其中，所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)組表用來(lái)管理所述交叉編碼組，每一動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)組表與一動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)塊表對(duì)應(yīng)，所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)塊表中記錄對(duì)應(yīng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)組表內(nèi)的文件塊和冗余校驗(yàn)碼的基本信息。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)塊表中記錄的信息包括文件塊的邏輯位置、大小、是否需要存儲(chǔ)在云端、指向物理地址的下一個(gè)位置和指向物理地址的前一個(gè)位置。

4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，TPA通過動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)表查找該文件對(duì)應(yīng)的文件塊。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)被破壞的文件塊進(jìn)行恢復(fù)的方法為：設(shè)損壞的文件塊為(x_i,y_i)，其中x_i,y_i為交叉編碼組中兩個(gè)不同水平方向上的文件塊；對(duì)文件塊(x_i,y_i)進(jìn)行修復(fù)的方法為：首先從文件塊(x_i,y_i)所在交叉編碼組中提取3m個(gè)文件塊，即(p_k,p_k+4)和(x_j,y_h)；其中，0≤k≤r-h，r是糾刪編碼的冗余塊數(shù)目，j≠i,當(dāng)0≤i≤m-h時(shí),h≠m、…、2m-h；當(dāng)m≤i≤2m-h時(shí),h≠0、…、m-h；然后水平方向上利用數(shù)據(jù)塊p_k和x_j采用糾刪編碼進(jìn)行一次修復(fù)得到修復(fù)后的x_i，其中j≠i，交叉方向上利用數(shù)據(jù)塊p_k+4和(x_j,y_h)采用糾刪編碼進(jìn)行一次修復(fù)，其中，當(dāng)0≤i≤m-h時(shí),m≤j≤2m-h,0≤h≤m-h,h≠i，當(dāng)m≤i≤2m-1時(shí),0≤j≤m-1,m≤h≤2m-h,h≠i。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述布隆過濾器為計(jì)數(shù)型的布隆過濾器。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述挑戰(zhàn)內(nèi)容包括該文件的文件塊信息及計(jì)算文件塊簽名值的程序。