[發明專利]面向物聯網移動終端設備的云存儲大數據完整性驗證方法

有效

• 申請號: 201811236741.4
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109104440B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 魯秀青;潘振寬;咸鶴群
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/08
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司 11588
• 代理人: 李珊

本發明提出一種輕量級地面向物聯網移動終端設備的數據完整性驗證系統和方法。該方法中，數據塊的簽名及完整性驗證均由云監聽服務器來實現，數據所有者僅需完成數據的簡單預處理操作，包括數據塊的加密和數據塊的哈希運算，大大減少了數據所有者在整個完整性驗證過程中的計算量和通信量，并且保證了數據在傳輸和驗證過程中的保密性和隱私性。

技術領域

本發明涉及云存儲安全技術領域，具體涉及一種面向物聯網移動終端設備的大數據完整性驗證方法。

背景技術

隨著物聯網及云計算的發展，各領域的大數據安全得到越來越多的關注。在醫療領域，患者通過可穿戴的無線移動傳感設備及智能終端將個人的健康大數據傳送到云端，各地的健康專家便通過這些健康數據為用戶提供遠程健康醫療服務。在交通領域，隨著無人駕駛汽車的實驗，基于物聯網的移動傳感設備將收集到的大數據存儲到云端進行智能分析。如果這些數據在云端遭到破壞，基于這些數據的分析和檢索不僅會得不到正確的結果，還會浪費大量的通信和計算資源。因此，確保面向物聯網移動設備的大數據在云存儲過程中的完整性至關重要。

云存儲完整性驗證是數據使用者無需從云端下載整個文件，就可以驗證云端數據的完整性和可用性的技術。根據驗證的數據是否具有可恢復性，驗證方案可分為可證明數據持有PDP方案和可證明數據恢復POR方案。在這兩種方案中，大多數完整性驗證方法都是在數據所有者端對數據塊進行加密和簽名，加重了數據所有者的計算負擔，因此不適于物聯網移動設備為終端的系統。

為了克服現有技術不足，本發明提出一種輕量級地面向物聯網移動終端設備的數據完整性驗證方法。該方法中，數據塊的簽名及完整性驗證均由云監聽服務器來實現，數據所有者僅需完成數據的簡單預處理操作，包括數據塊的加密和數據塊的哈希運算，大大減少了數據所有者在整個完整性驗證過程中的計算量和通信量，并且保證了數據在傳輸和驗證過程中的保密性和隱私性。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，為面向物聯網移動終端設備的系統提供一種高效的數據完整性驗證方法，同時在完整性驗證過程中保證數據的隱私性和安全性，并且可以實現數據所有者數據在云端的動態更新。

為解決上述技術問題，本發明提供一種面向物聯網移動終端設備的云存儲大數據完整性驗證系統，該系統包括云存儲服務器、云監聽服務器、數據所有者使用端(無線傳感設備和智能終端)及數據用戶終端；

云存儲服務器負責存儲分布式存儲數據所有者的傳感外包數據；

云監聽服務器負責生成并存儲數據塊的簽名及驗證存儲在云存儲服務器中數據的完整性；

數據所有者通過數據所有者使用端的傳感設備獲得傳感數據，并通過智能終端將數據外包到云存儲服務器存儲；

數據用戶可以在數據所有者授權的前提下，通過數據用戶終端共享及分析云存儲服務器存儲的數據，在使用云端數據之前，數據用戶會請求云監聽服務器驗證所使用數據的完整性。

本發明還提供采用上述云存儲大數據完整性驗證系統進行高效的數據完整性驗證方法：

第一步，生成密鑰，數據所有者、云監聽服務器和數據用戶分別生成自己的私鑰并計算其對應的公鑰；

第二步，數據所有者對數據進行輕量預處理，數據所有者使用端對數據進行預處理，通過糾刪碼算法將數據分割成n個相等的數據塊，并對每一數據塊采用對稱加密算法加密；計算文件標簽并記錄每個數據塊最新的時間戳和版本號；對加密后的數據塊計算哈希值，并將加密后的數據塊和文件標簽傳送至云存儲服務器進行存儲，將數據塊的哈希值和時間戳及版本號傳送至云監聽服務器；

第三步，云監聽服務器計算數據塊簽名并保存，云監聽服務器隨機生成n個隨機數，并通過自己的簽名私鑰及數據所有者傳送過來的數據塊哈希值、時間戳及版本號信息為每個數據塊計算塊標簽；