一种允许群组用户身份撤销的云存储数据安全审计方法

摘要

本发明公开了一种允许群组用户身份撤销的云存储数据安全审计方法，分为如下六个步骤，（1）生成密钥（KeyGen），（2）计算重签名密钥（ReKey）；（3）生成签名（Sign），（4）生成重签名（ReSign）；（5）生成验证值（GenProof）；（6）验证验证值（CheckProof）。本发明不仅能够实现在群组用户身份撤销后第三方审计者对共享数据的有效审计，而且该方法的安全性相较于现有的允许群组用户身份撤销的公共审计协议的解决方法有进一步增强。由此可见，本发明的方法可以增强人们对云存储安全的信心，从而促进云存储环境的健康发展。

主权项

一种允许群组用户身份撤销的云存储数据安全审计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)生成密钥：令G₁和G₂分别表示阶为素数p的循环群，g为G₁的一个生成元，w为G₁中的一个随机元素，G₁和G₂满足双线性映射e：G₁×G₁→G₂，全局参数为(e,p,G₁,G₂,g,w,H,H')，其中H为哈希函数H：{0,1}*→G₁，H'为哈希函数H`:{0,1}*→Z_q；用户U_i选择随机数x_i∈Z_p，并计算其中，Z_p表示整数模p剩余类集合，用户将pk_i作为公钥对外公布，将x_i作为私钥，不失一般性，假设用户U₁为共享数据的创建者，U₁同时创建一个用户列表(UL)，该列表包括群中所有用户的身份，用户列表公开且由U₁签名；(2)计算重签名密钥：假设用户U_j离开群组，U_i为当前群组用户，云服务器欲将U_j的签名转变为U_i的签名，首先云服务器产生一个随机数r∈Z_p并发送给用户U_j，U_j计算并发送给用户U_i；之后U_i产生一个随机数r_i∈Z_p，并计算及其中然后发送给云服务器；最后云服务器计算重签名密钥(3)生成签名：在存储数据的共享文件M＝{m_k}(1≤k≤n)中，m_k∈Z_p，共享数据创建者U₁对每个数据块m_k计算签名：其中id_k为数据块标记符，x₁为用户U₁的私钥，然后U₁将集合{M,{σ_k}_1≤k≤n}发送给云服务器保存，并删除本地数据M；当群组用户U_i修改共享数据时，使用自己的私钥x_i对修改后的数据块签名，之后将修改后的数据块和相应的签名发送给云服务器保存，并删除本地数据；(4)生成重签名：当用户U_j从群中离开时，云服务器可以将用户U_j的签名转变成当前群中用户U_i对同一数据块的签名；具体说来，给定重签名密钥rk_j→i、公钥pk_j、签名σ_k、数据块m_k及数据块标记符id_k，云服务器首先检验是否成立，若不成立，云服务器输出⊥，否则，云服务器计算并输出重签名之后，数据初始创建者U₁将用户U_j的id号从UL列表移除，并对新的UL列表签名；(5)生成验证值：为了审计共享数据的完整性，第三方审计者随机从集合[1,n]中选择一个包含c个元素的子集L，用于定位要审计的c个随机数据块，之后产生随机数y_l∈Z_q，其中l∈L且q是一个比p小得多的素数，最后将对云服务器发起的挑战值{(l，y_l)}_l∈L发送给云服务器；云服务器收到挑战值后，需要生成一个正确响应；具体说来，云服务器首先将集合L分成d个子集L₁、L₂、…、L_d，其中L_i是用户U_i签名的数据块标识符索引集合，L_i中元素数量是c_i；不失一般性，此处假设U_j的签名均转变成U₁的签名；此时U₁对应的签名有两种类型：用户U₁自己所做的签名和云服务器所做的代理签名，因此将L₁进一步分为两部分L₁₁和L₁₂，其中L₁₁为U₁所做签名的数据块标识符索引集合，L₁₂为云服务器所做的代理签名的数据块标识符索引集合，满足L₁＝L₁₁∪L₁₂，令c₁＝c₁₁+c₁₂，其中c₁₁为U₁所做的签名数，c₁₂为云服务器所做的代理签名数，显然，L＝L₁∪…∪L_d且i≠j；对每个集合L_i(i≠1)，云服务器计算对于L₁，云服务器分别计算及最后云服务器将{α,β,γ,{id_l}_l∈L}发送给第三方审计者作为对挑战者的响应；其中，α＝(α₁,…,α_d)，β＝(β₁,…,β_d)，其中α₁＝(α₁₁，α₁₂)，β₁＝(β₁₁，β₁₂)；(6)验证验证值：第三方审计者收到响应值{α,β,γ,{id_l}_l∈L}后，利用{(l,y_l)}_l∈L及所有当前群中用户的公钥(pk₁,…,pk_d)，进行如下验证：对于通过等式验证；对于l∈L₁₁，通过等式验证；对于l∈L₁₂，通过等式验证，其中λ＝h(γ)；若第三方审计者验证等式相等，则表明云服务器正确存储了用户的数据，其中验证公式等式两边分别为审计者生成的双线性对。