多管理者群組共享數(shù)據(jù)中具有隱私保護(hù)的公開審計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及云存儲和信息安全領(lǐng)域，具體是一種多管理者群組共享數(shù)據(jù)中具有隱 私保護(hù)的公開審計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著數(shù)據(jù)共享的應(yīng)用越來越多，如iCl〇ud、G〇〇gleDoc等，用戶可以將數(shù)據(jù)存儲在 云上與其他用戶共享。但是由于云服務(wù)器是"半可信"的，并且用戶在本地失去了對數(shù)據(jù)的 控制，無法確定存儲在云服務(wù)器中的數(shù)據(jù)是否完好。因此，如何在本地沒有數(shù)據(jù)副本的情況 下，高效地對用戶存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性驗證，是一個亟待解決的問題。
[0003] 為此，研究人員提出了云存儲數(shù)據(jù)完整性審計的概念并給出了很多用于驗證數(shù)據(jù) 完整性的審計方案。特別地，在審計的過程中，為了減輕用戶的負(fù)擔(dān)，可以引入第三方審計 者來幫助用戶進(jìn)行公開審計。然而，由于第三方審計者通常是誠實可信的，但又是好奇的， 即在數(shù)據(jù)審計過程中，第三方審計者可能會竊取用戶的隱私信息，因此，研究者提出了一些 諸如數(shù)據(jù)隱私保護(hù)和用戶身份隱私保護(hù)的公開審計方案。
[0004] 盡管已經(jīng)有了很多關(guān)于云存儲公開審計的研究，但現(xiàn)有方案只考慮了群組用戶中 僅有單個群管理者的情形。而在實際的云端群組共享數(shù)據(jù)應(yīng)用中，群組用戶可能包含多個 群管理者。比如，一個項目組需要共享的資料并不是由一個管理員創(chuàng)建的，而是由多個管理 員共同創(chuàng)建，之后的數(shù)據(jù)管理工作和用戶管理工作也是由他們共同承擔(dān)，作為共享數(shù)據(jù)的 最原始的擁有者，他們身份平等，這樣就需要一種面向多管理者群組共享數(shù)據(jù)的完整性公 開審計方案。
[0005] 此外，在現(xiàn)有具有隱私保護(hù)的公開審計方案中，用戶的身份追蹤過程是由單個實 體（比如，單個群管理員）實現(xiàn)的，這樣單個實體完全擁有追蹤用戶的特權(quán)，因此無辜用戶 可能會被惡意陷害，而惡意用戶也有可能會被包庇。因此，群組用戶身份追蹤過程中的陷害 性問題也是群組共享數(shù)據(jù)完整性公開審計方案中有待解決的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種多管理者群組共享數(shù)據(jù)中具有隱私保護(hù)的公開審計方法，
[0007] 本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，具體包括如下步驟：
[0008] 針對多管理者的群組用戶共享數(shù)據(jù)模型，公開審計過程涉及到的實體如下：可信 中心TC(TrustedCenter)，群組管理員GMs(GroupManagers)，群組用戶U，云服務(wù)器和第三 方審計者TPA(theThirdPartyAuditor)。
[0009] (1)系統(tǒng)建立步驟：
[0010]可信中心TC為系統(tǒng)設(shè)置公開參數(shù){e，k,lp,人i，人2,yy2,q,Gi,G2,g0,e,氏，H2, A，B}，為每一個群管理者GMi分發(fā)公/私鑰對mpk/mski，初始化群成員關(guān)系Q。
[0011] (2)用戶注冊步驟：
[0012] 群管理者和新用戶交互完成簽名密鑰uski、撤銷密鑰rvkJP用戶成員密鑰upki的 生成，同時更新群組用戶列表。
[0013] (3)用戶撤銷步驟：
[0014] 當(dāng)有用戶撤銷時，群管理者更新n和群組用戶列表。
[0015] (4)數(shù)據(jù)簽名產(chǎn)生步驟：
[0016]用戶把數(shù)據(jù)分塊，然后基于群簽名方法對數(shù)據(jù)塊m,進(jìn)行簽名生成〇 ,，再將所有的 數(shù)據(jù)塊連同相應(yīng)的簽名上傳到云服務(wù)器。
[0017] (5)審計挑戰(zhàn)步驟：
[0018] 當(dāng)用戶需要檢查數(shù)據(jù)的完整性時，向第三方審計者發(fā)送審計請求，然后第三方審 計者生成挑戰(zhàn)消息，再將該消息發(fā)送給云服務(wù)器。
[0019] (6)審計證明步驟：
[0020] 云服務(wù)器收到審計挑戰(zhàn)后，根據(jù)所選的塊生成審計證明消息，再將該消息返回給 第三方審計者。
[0021] (7)審計驗證步驟：
[0022] 第三方審計者驗證審計證明消息的正確性并得出結(jié)論。
[0023] (8)用戶追蹤步驟：
[0024] 當(dāng)需要追蹤用戶的真實身份時，可由指定數(shù)目的群管理員合作恢復(fù)出追蹤密鑰， 進(jìn)而從數(shù)據(jù)塊的簽名中揭露出簽名者的真實身份。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點為：
[0026] (1)支持多管理者群組共享數(shù)據(jù)模型
[0027] 本發(fā)明首次提出面向多管理者群組共享數(shù)據(jù)的公開審計安全模型。將具有前向安 全的群簽名方法和（t，s)門限方法結(jié)合，構(gòu)造了一個支持多個群管理者的同態(tài)可驗證群簽 名。
[0028] (2)多層次的隱私保護(hù)
[0029] 根據(jù)群簽名的匿名性，第三方審計者在驗證審計證明消息的過程中，不會知道簽 名用戶的身份隱私；同時根據(jù)群簽名的可追蹤性，群管理者可以利用追蹤密鑰從簽名信息 中揭露出簽名者的真實身份，實現(xiàn)用戶身份的可追蹤性；但是，追蹤密鑰的獲取是由指定數(shù) 量的群管理員共同合作完成的，消除了權(quán)限集中帶來的安全隱患，保證了追蹤過程中用戶 的不可陷害性。
[0030] (3)支持群組動態(tài)
[0031] 當(dāng)群管理者撤銷用戶時，對現(xiàn)有的用戶沒有影響，用戶及不需要更新密鑰，也不需 要更新簽名。同時，因服務(wù)有效期失效而被撤銷的用戶想再次續(xù)約服務(wù)時，只需要向管理 員重新請求加入群組，群管理員會更新群成員關(guān)系，設(shè)置新的有效時間，不需要重新生成密 鑰。
[0032] (4)審計開銷小。
[0033] 審計過程中的通信開銷、計算開銷都是獨立于群組用戶數(shù)量的，在一定程度上解 決【背景技術(shù)】中計算量大、通信開銷大的問題。
【附圖說明】
[0034] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)模型。
[0035] 圖2是本發(fā)明的多管理者群組共享數(shù)據(jù)中具有隱私保護(hù)的公開審計方法的基本 流程圖。
【具體實施方式】
[0036] 本發(fā)明方法的系統(tǒng)模型如圖1所示，包含三類實體：云服務(wù)器、第三方審計者 TPA(theThirdPartyAuditor)和群組用戶，而群組用戶包括多個群管理者GMs(Group Managers)和一些普通用戶U。當(dāng)用戶需要檢查共享數(shù)據(jù)的完整性時，用戶向TPA發(fā)出審計 請求，然后TPA向云服務(wù)器發(fā)送審計挑戰(zhàn)消息。云服務(wù)器收到挑戰(zhàn)后，會生成審計證據(jù)返回 給TPA。然后，TPA驗證審計證據(jù)的正確性，再將審計結(jié)果返回給用戶。
[0037] 本發(fā)明多管理者群組共享數(shù)據(jù)中具有隱私保護(hù)的公開審計方法能夠支持多管理 者的群組用戶模型，在確保外包數(shù)據(jù)完整性的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)群組用戶的身份隱私保護(hù)，當(dāng) 需要追蹤用戶身份時，可以由管理者對惡意用戶進(jìn)行身份的追蹤，且追蹤過程是公平的，保 證了用戶的不可陷害性，同時該方法的開銷獨立于群組用戶的數(shù)量，能很好地支持群動態(tài)。
[0038] 結(jié)合附圖及實施示例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0039] 為了更好地理解本實施例提出的方法，選取一次云存儲環(huán)境下用戶1^對其在云存 儲服務(wù)器上存儲的文件的數(shù)據(jù)完整性驗證事件。
[0040] 如本發(fā)明方法基本流程圖（圖2)所示，本實施例具體實施步驟如下：
[0041] 步驟101 :系統(tǒng)建立：可信中心TC為系統(tǒng)設(shè)置公開參數(shù)，為每一個群管理者GMAV 發(fā)公/私鑰對{mpkmskj，初始化群成員關(guān)系具體如下：
[0042] 1)輸入安全參數(shù)e>1，k，1PGN，可信中心TC隨機(jī)選擇參數(shù)X^A2，y^y2，滿 足入Ae(A2+k)+2,X2>41p，yAe(y2+k)+2,YAh+2 ;選擇階為q的乘法循環(huán)群GpG；；， Gi的生成元是g。，選擇雙線性對映射eAXGi-G2;選擇兩個單向哈希函數(shù)H1:{0, 1}Zq， H2: {0, 1} *一G1;定義區(qū)間如⑶+F2]。以上參數(shù)均公開。
[0043] 2)TC為每個群管理者GMJ總共有S個GM，1〈1彡S)計算共享群公鑰mpk= (n，a,a。，Y,g。，g,h,gi,g2,n丨，n2)，私鑰mski: (p'，q'，X丨）。具體步驟如下：
[0044] (la)隨機(jī)選擇lp比特的素數(shù)p'、q'，滿足P= 2p' +1，Q= 2q' +1。設(shè)置模n= PQ(注意：接下來的所有算術(shù)運算都是模n運算，除非特別說明）。
[0045] (lb)隨機(jī)選擇元素a，a。，g，h，gpg2，npn2GQR(n)。
[0046] (lc)隨機(jī)選擇秘密值Ze ，設(shè)置Y=gx。
[0047] (Id)選擇t_l次多項式f(x) = 13。+1^+…+btZ\ 其中，b0=X，b丨，…，btZq。 計算X1=f(l) (1 = 1，2，…，S)，也就是將X分解為S個X1<3
[0048] (If)將（mpk,mskD和Q安全地發(fā)送給每個GM1<3
[0049] 3)初始化成員信息n= (c,u)，其中c初始化為gpu初始化為1。
[0050] 步驟102 :用戶注冊：群管理者GMs和新用戶A交互完成簽名密鑰uski、撤銷密鑰 rvkJP用戶成員密鑰upki的生成，同時更新群組用戶列表。具體如下：
[0051] DR選擇一個秘密指數(shù)足4[0二^，隨機(jī)整數(shù)纟，計算q ，將(^廣 播給所有的GMs。
[0052] 2)GMs收到Q后檢查C渴否屬于QR(n)，若屬于，則共同協(xié)商選擇隨機(jī)數(shù) ai，爲(wèi)[0,2+]，然后將（a0i)發(fā)送給A。
[0053] 3)Ui計算A-, = r' +(a,.V; +肩mod2'〇，C2 =s氣，再將c2廣播給所有的GMs。
[0054]4)GMs收到C2后檢查C2是否屬于QR(n)，若屬于，則共同協(xié)商選擇隨機(jī)數(shù)ey 31GB，計算 4=(C2a0 產(chǎn)二卜、)*'，p=g〇"，然后將（A^ei，31)發(fā)送給Ui〇
[0055] 5瓜驗證等式一是否成立，若等式成立，則設(shè)置簽