[發(fā)明專利]基于層次默克爾哈希樹的輕型動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)完整性審計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910967915.2
• 申請(qǐng)日: 2019-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN110958109B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田秀霞;劉天順;牛曉宇;周傲英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電力大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L9/06
• 分類號(hào): H04L9/06;H04L9/40;H04L67/1097;G06F21/64
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 柏子雵

1.一種基于層次默克爾哈希樹的輕型動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)完整性審計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、數(shù)據(jù)擁有者生成數(shù)據(jù)完整性審計(jì)的系統(tǒng)參數(shù)和私鑰；

步驟2、對(duì)數(shù)據(jù)構(gòu)建層次默克爾哈希樹，并且在節(jié)點(diǎn)上存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)信息，同時(shí)引入局部根節(jié)點(diǎn)，其中，層次默克爾哈希樹是由一個(gè)根節(jié)點(diǎn)以及若干局部根節(jié)點(diǎn)、中間節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的；葉子節(jié)點(diǎn)是根據(jù)數(shù)據(jù)擁有者上傳云端數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行哈希運(yùn)算得到的；中間節(jié)點(diǎn)是根據(jù)相鄰的兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)哈希級(jí)聯(lián)運(yùn)算得到的；局部根節(jié)點(diǎn)是局部默克爾哈希樹的根節(jié)點(diǎn)，根據(jù)中間節(jié)點(diǎn)經(jīng)過哈希級(jí)聯(lián)運(yùn)算得到的；根節(jié)點(diǎn)是根據(jù)局部根節(jié)點(diǎn)經(jīng)過哈希級(jí)聯(lián)運(yùn)算得到的；節(jié)點(diǎn)上存儲(chǔ)的節(jié)點(diǎn)信息為Φ，則有Φ＝(f(v_ij),Para_ij,ψ_ij)，式中，f(v_ij)是數(shù)據(jù)m_ij的哈希值，Para_ij是認(rèn)證證書，ψ_ij是屬性信息，其中，所述節(jié)點(diǎn)信息Φ的計(jì)算具體包括以下步驟：

步驟201、節(jié)點(diǎn)哈希值用f(v_ij)來表示，由自身哈希值或左右子節(jié)點(diǎn)哈希值經(jīng)過哈希級(jí)聯(lián)運(yùn)算得到的，其運(yùn)算公式如下：

式中，h(m_ij)為數(shù)據(jù)m_ij的哈希值，h(m_left)為左子節(jié)點(diǎn)的哈希值，h(m_right)為右子節(jié)點(diǎn)的哈希值；

步驟202、認(rèn)證證書用Para_ij來表示，是葉子節(jié)點(diǎn)到局部根節(jié)點(diǎn)root_i路徑上所有兄弟節(jié)點(diǎn)的哈希值或局部根節(jié)點(diǎn)root_i到根節(jié)點(diǎn)Root路徑上所有兄弟節(jié)點(diǎn)的哈希值；

步驟203、屬性信息ψ_ij是三元組ψ_ij＝(ID，R，DO)，其中，ID是數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)符；R是局部根節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符；DO是數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)操作標(biāo)識(shí)符；

步驟3、對(duì)葉子節(jié)點(diǎn)、局部根節(jié)點(diǎn)和根節(jié)點(diǎn)生成標(biāo)簽，然后將數(shù)據(jù)連同標(biāo)簽和節(jié)點(diǎn)信息一起上傳到云端數(shù)據(jù)庫(kù)中，并將它們從本地刪除；

步驟4、利用位置敏感哈希技術(shù)將數(shù)據(jù)擁有者上傳的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟5、可信第三方審計(jì)通過向云端數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送挑戰(zhàn)信息來檢查上傳的數(shù)據(jù)是否被完好保存；

步驟6、云端數(shù)據(jù)庫(kù)在接收到可信第三方審計(jì)的挑戰(zhàn)信息后，為挑戰(zhàn)的數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的完整性證據(jù)，并將證據(jù)返回給可信第三方審計(jì)以證明數(shù)據(jù)的完整性；

步驟7、可信第三方審計(jì)在接收到云端數(shù)據(jù)庫(kù)返回的證據(jù)后，對(duì)證據(jù)進(jìn)行完整性審計(jì)，并根據(jù)結(jié)果判斷數(shù)據(jù)是否完好；

步驟8、數(shù)據(jù)擁有者對(duì)存儲(chǔ)在云端數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)操作，可信第三方審計(jì)判斷數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)操作是否正確。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于層次默克爾哈希樹的輕型動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)完整性審計(jì)方法，其特征在于，步驟1具體包括以下步驟：

步驟101、輸入為安全參數(shù)θ，輸出為循環(huán)加法群G，并且存在雙線性映射關(guān)系：e:G×G→G_T，G_T是循環(huán)乘法群，G和G_T的階均為素?cái)?shù)p；

步驟102、隨機(jī)選取α∈Z_p，Z_p表示模p的整數(shù)群，α為私鑰sk，并計(jì)算公鑰pk＝g^α，形成密鑰對(duì)(sk,pk)，g為群G的生成元。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于層次默克爾哈希樹的輕型動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)完整性審計(jì)方法，其特征在于，所述步驟203具體包括以下步驟：

步驟2031、數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)符ID用SM_ij表示，SM_ij為數(shù)據(jù)m_ij的標(biāo)識(shí)，根據(jù)每個(gè)ID的不同，獲得數(shù)據(jù)位置；

步驟2032、在層次默克爾哈希樹中選取某個(gè)節(jié)點(diǎn)，用來描述該節(jié)點(diǎn)及其下方所有節(jié)點(diǎn)的完整性，則稱該節(jié)點(diǎn)為局部根節(jié)點(diǎn)，記為root_i，設(shè)R為局部根節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符，其具體表示如下：

步驟2033、動(dòng)態(tài)操作標(biāo)識(shí)符用DO表示，其具體表示如下：