一種基于格的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及信息安全技術(shù)，具體涉及一種基于格的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法。所述方法包括下述步驟：(1)建立系統(tǒng)，并生成公鑰和私鑰；(2)確定消息塊的標(biāo)簽；(3)用戶將文件M發(fā)送至遠(yuǎn)程存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行保存；(4)用戶將所有標(biāo)簽公開(kāi)并在本地刪除文件M；(5)發(fā)送隨機(jī)挑戰(zhàn)；(6)生成證明；(7)驗(yàn)證證明。本發(fā)明基于Gentry等人的簽名算法，該算法包含兩個(gè)非常重要的算法，即算法TrapGen(n)和SamplePre(A,B,s,Mi)。算法TrapGen(n)輸入一個(gè)安全參數(shù)n，可以輸出一個(gè)近似隨機(jī)的矩陣A及其陷門B。算法SamplePre(A,B,s,y)輸入矩陣A以及其陷門B，一個(gè)參數(shù)s和向量y，能夠輸出一個(gè)小向量滿足A＝y(tǒng)。該方法不僅計(jì)算非常簡(jiǎn)單方便，而且能夠抵抗量子攻擊。
【專利說(shuō)明】一種基于格的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信息安全技術(shù)，具體涉及一種基于格的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，世界上的數(shù)據(jù)量非常大，我們已經(jīng)到了一個(gè)新的時(shí)代一大數(shù)據(jù)時(shí)代。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，我們可以利用大量數(shù)據(jù)所揭露出的更好的規(guī)律改善我們的生活。但是，與此同時(shí)大數(shù)據(jù)時(shí)代也面臨很多的安全挑戰(zhàn)。
[0003]在所有面臨的安全問(wèn)題中，用戶存儲(chǔ)在外包服務(wù)器上大數(shù)據(jù)的完整性驗(yàn)證是一個(gè)基本問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的解決需要使用安全的驗(yàn)證存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程服務(wù)器上數(shù)據(jù)的完整性的協(xié)議。由于以往的數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證協(xié)議都是基于傳統(tǒng)密碼體制的，而這類問(wèn)題都是量子計(jì)算機(jī)可以輕松破解的?？紤]到大數(shù)據(jù)將會(huì)在量子時(shí)代長(zhǎng)期存在這種情況，設(shè)計(jì)能夠抵抗量子攻擊的大數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證協(xié)議非常重要。
[0004]基于格上困難問(wèn)題設(shè)計(jì)的密碼方案被認(rèn)為是能夠抵抗量子攻擊的，也是目前較好的技術(shù)之一。尤其從 2008 年 Gentry 等人(Gentry C，Peikert C，VaikuntanathanV.Trapdoors for hard lattices and new cryptographic constructions, Proceedings ofthe ST0C2008.)設(shè)計(jì)了一種安全的簽名和加密算法后，基于格的密碼算法發(fā)展非常迅速。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于格的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法，本發(fā)明基于Gentry等人的簽名算法，該算法包含兩個(gè)非常重要的算法，即算法TrapGen (η)和SamplePre (Α, B, S，Mi)。算法TrapGen (η)輸入一個(gè)安全參數(shù)η,可以輸出一個(gè)近似隨機(jī)的矩陣A及其陷門B。算法SamplePre (Α, B, s’ y)輸入矩陣A以及其陷門B，一個(gè)參數(shù)s和向量y，能夠輸出一個(gè)小向量滿足A = y。該方法不僅計(jì)算非常簡(jiǎn)單方便，而且能夠抵抗量子攻擊。
[0006]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明提供一種基于格的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟:
[0008](I)建立大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)驗(yàn)證系統(tǒng)(具體指生成系統(tǒng)公共參數(shù)PP)，并生成公鑰和私鑰；
[0009](2)確定消息塊的標(biāo)簽；
[0010](3)用戶將文件M發(fā)送至遠(yuǎn)程存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行保存；
[0011](4)用戶將所有標(biāo)簽公開(kāi)并在本地刪除文件M ;
[0012](5)發(fā)送隨機(jī)挑戰(zhàn)；
[0013](6)生成證明；
[0014](7)驗(yàn)證證明。
[0015]進(jìn)一步地，所述步驟(1)中，令大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)驗(yàn)證系統(tǒng)安全參數(shù)為η ;用戶選擇的參數(shù)如下:素?cái)?shù) q ≥3, m ≥ 5nlogq, L = o[^n\ogq^，i = 1-?^lognj 以及一個(gè)隨機(jī)矩陣AeZ；J/iM
和相應(yīng)的陷門B e Zmxm，并且滿足其中矩陣A和B由TrapGen算法生成，δ表示B的正交化；系統(tǒng)公開(kāi)參數(shù)PP = (q, m, L, s, A),用戶私鑰為B邱表示滿足條件的正整數(shù)；L表示實(shí)數(shù)；5 =也表示實(shí)數(shù)，其中ω表示算法復(fù)雜度中的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)。
[0016]進(jìn)一步地，所述步驟⑵中，假設(shè)文件M被分為b塊，即M=其中Mi e {-1, O, 1}ηΧ1 ;用戶根據(jù)SamplePre算法計(jì)算第i塊的標(biāo)簽σ I≤i≤b,即
SamplePre (A, B, s, Mi) = σ i ;此時(shí)有丨卜』S 。
[0017]進(jìn)一步地，所述步驟(5)中，若用戶驗(yàn)證存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程服務(wù)器上的文件M的完整性，則挑選b個(gè)隨機(jī)數(shù)(％，...，％)發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)器，其中IaiI≤k并且bk<q，其中，k是滿足bk < q的任何正整數(shù)，q為素?cái)?shù)。
[0018]進(jìn)一步地，所述步驟(6)中，遠(yuǎn)程服務(wù)器收到隨機(jī)挑戰(zhàn)后，計(jì)算g = S^aiMi是系統(tǒng)交互過(guò)程生成的一個(gè)參數(shù)，并發(fā)送g給用戶；其中
/-1/:1
Mi e {-1, O, l}nX1 ；ai 為第 i 個(gè)隨機(jī)數(shù)。
[0019]進(jìn)一步地，所述步驟(7)中，用戶收到g后，計(jì)算2 =，并驗(yàn)證Az = g是否成
立:如果成立,則判斷文件M完整，否則文件M受到破壞，其中:2 = ^"凡是系統(tǒng)交互過(guò)程







Z=I
生成的一個(gè)參數(shù)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是:
[0021]本發(fā)明提出的基于格的高效大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法能夠抵抗敵手的攻擊，并且僅需要簡(jiǎn)單的運(yùn)算，能夠向大數(shù)據(jù)提供持久、高效的保護(hù)。
[0022]本發(fā)明的協(xié)議不僅運(yùn)算簡(jiǎn)單高效，而且能夠抵抗量子計(jì)算機(jī)的攻擊。通過(guò)分析可知，本協(xié)議僅使用基本的線性運(yùn)算而不需要使用復(fù)雜的如雙線性配對(duì)之類的運(yùn)算，并且算法也能抵抗量子攻擊。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明提供的基于格的高效大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]本發(fā)明提供的基于格的高效大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法的流程圖如圖1所示，可以分為兩個(gè)階段。
[0026]第一個(gè)階段包括步驟(1)到步驟(4)是系統(tǒng)初始化和用戶準(zhǔn)備階段，包括:
[0027](I)建立大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)驗(yàn)證系統(tǒng)(具體指生成系統(tǒng)公共參數(shù)PP)，并生成公鑰和私鑰:令系統(tǒng)安全參數(shù)為η ;用戶選擇的參數(shù)如下:素?cái)?shù)q > 3, m > 5nlogq (m表示滿足條件的正整數(shù))
【權(quán)利要求】
1.一種基于格的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: (1)建立大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)驗(yàn)證系統(tǒng)，并生成公鑰和私鑰； (2)確定消息塊的標(biāo)簽； (3)用戶將文件M發(fā)送至遠(yuǎn)程存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行保存； (4)用戶將所有標(biāo)簽公開(kāi)并在本地刪除文件M; (5)發(fā)送隨機(jī)挑戰(zhàn)； (6)生成證明； (7)驗(yàn)證證明。
2.如權(quán)利要求1所述的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法，其特征在于，所述步驟(1)中，令大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)驗(yàn)證系統(tǒng)安全參數(shù)為η ;用戶選擇的參數(shù)如下:素?cái)?shù)q > 3，m > 5nlogq,
3.如權(quán)利要求1所述的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法，其特征在于，所述步驟(2)中，假設(shè)文件M被分為b塊，即M= (M1，…，Mb)，其中Mi e {-1，0，1}ηΧ1 ;用戶根據(jù)SamplePre算法計(jì)算第 i 塊的標(biāo)簽 σ pi < i < b,即 SamplePre (A, B, s, Mi) = σ j ;此時(shí)有
4.如權(quán)利要求1所述的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法，其特征在于，所述步驟(5)中，若用戶驗(yàn)證存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程服務(wù)器上的文件M的完整性，則挑選b個(gè)隨機(jī)數(shù)(％，...，％)發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)器，其中I Bi I≤k并且bk < q，其中，k是滿足bk < q的任何正整數(shù)，q為素?cái)?shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法，其特征在于，所述步驟(6)中，遠(yuǎn)程服務(wù)器收到隨機(jī)挑戰(zhàn)后，計(jì)算
6.如權(quán)利要求1所述的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性驗(yàn)證方法，其特征在于，所述步驟(7)中，用

戶收到g后，計(jì)算
【文檔編號(hào)】H04L9/30GK104009847SQ201410204361
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】馬媛媛, 葉云, 鄧松, 黃劉生, 田苗苗, 陳亞?wèn)|, 陳璐, 管小娟, 李偉偉, 楊威 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州研究院, 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院