[發明專利]一種基于CPOR模型的云數據位置公開驗證方法及系統

在審

• 申請號: 202010529956.6
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111859412A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 賈東征;劉麗敏;賈世杰;林璟鏘;陳天宇;張陽;趙欣怡;呂娜;錢文飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院信息工程研究所
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06F21/62;G06F16/29
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 余長江

本發明提供一種基于CPOR模型的云數據位置公開驗證方法及系統，數據所有者將分割后的用戶文件、文件塊標簽集合上傳至云服務提供商，將包含隨機公鑰及用戶文件標簽的請求發送至各選擇的第三方審計；各第三方審計框生成若干隨機挑戰信息發送至云服務提供商，并記錄時間戳；云服務提供商將根據隨機挑戰信息生成相應的原子證據返回至各第三方審計；各第三方審計記錄收到原子證據的本地時間戳，計算各第三方審計到存儲用戶數據的數據中心的響應時延，判斷用戶數據是否存儲在云服務提供商承諾的數據中心。本發明解決了現有云數據地理位置驗證方案中由于計算時延大而導致響應時延過大的問題，突破了現有方案中地理位置驗證準確率不高的瓶頸。

技術領域

本發明屬于云服務安全屬性驗證技術領域，主要涉及一種基于CPOR模型的云數據位置公開驗證方法及系統。

背景技術

由于云服務低成本、快速部署等方面的卓越優勢，越來越多的消費者將數據從本地遷移到云端。然而，云服務為用戶帶來低經濟成本和低IT管理成本的同時，也給用戶外包數據的安全性帶來了風險。其中，云數據存儲地理位置受到了從國家到個人的廣泛關注。首先，云服務中數據的位置信息在實際應用中具有重要的作用。例如，在線廣告商根據客戶的位置定制其內容，并將內容分發限制在特定的地理區域，視頻網絡內容提供商，如Hulu和Pandora，將其內容分發限制在特定的地理區域；客戶異地存儲數據，以便抵御區域性停電或自然災害等。其次，準確掌握外包數據實際存儲位置是用戶的權益，該權益是云服務提供商(Cloud Service Provider，簡稱CSP)以服務水平協議(Service Level Agreement，簡稱SLA)的方式提供。再次，不同國家、地區的法律和指令規范了跨行政管轄區的數據存儲和處理，這也促使用戶關注外包數據的存儲位置，如美國愛國者法案(USA PATRIOT Act)、歐盟《通用數據保護條例》(General Data Protection Regulation，簡稱GDPR)、中國《個人信息和重要數據出境安全評估辦法(征求意見稿)》等均對行政管轄區內數據存儲位置提出了明確的要求。

雖然，CSP在SLA中提供了位置信息，如亞馬遜的EC2服務，但僅依靠合同、協議無法檢測到CSP的不正當行為。因為用戶僅需在CSP的基礎架構上部署數據，而無需維護硬件設施，這種不透明性導致用戶無法獲取云服務中數據的真實位置。其次，CSP具有快速遷移存儲資源和計算資源的能力，并且CSP能夠實現遠程主機以相同IP地址響應存儲挑戰。因此，驗證云數據地理位置是一項非常具有挑戰性的研究。

中國專利申請CN110808953A公開了一種具備位置感知的云數據可驗證備份方法，但該方法在使用時，需安裝ReliableBox插件，增加了系統的復雜性。

為了本專利申請描述的方便，下面將介紹一些與本專利申請有關背景知識。

一、雙線性映射

假定G和G_T是具有相同素數階p的乘法循環群，g是G的生成元。如果滿足下面的條件，則為雙線性映射e:G*G→G_T：

1.雙線性：對于以及

2.非退化性：存在u∈G,υ∈G使得e(u,υ)≠1；

3.可計算性：存在有效的算法使G中所有元素可以計算e。

二、緊縮的數據可恢復性證明

緊縮的數據可恢復性證明(Compact Proofs of Retrievability，簡稱CPOR)是一種數據完整性證明方法，它允許任意實體通過挑戰-響應協議對云服務提供商存儲數據的行為進行檢測，數據所有者或第三方審計可以在任意時刻向云服務提供商發送一個包含多個文件塊序號的隨機挑戰，云服務提供商利用存儲的數據和同態標簽生成相應的證據來證明存儲數據的完整性。CPOR方案主要包括密鑰生成算法、文件塊標簽生成算法、挑戰生成算法、證據生成算法和驗證等五個算法。具體算法內容如下：