14、支持多粒度操作的高效数据完整性验证方法

支持多粒度操作的高效数据完整性验证方法

1. 引言

云计算为数据存储和计算提供了可扩展的环境，减轻了用户管理和维护数据的负担。然而，云计算的安全问题阻碍了其大规模应用。一方面，云存储服务提供商可能不可信，例如偶尔的数据故障时可能隐瞒错误信息，为节省成本可能忽视或删除用户很少访问的数据文件。另一方面，由于外包数据量大且用户计算资源和能力有限，本地直接验证数据完整性存在困难，传统基于哈希和签名的验证方案无法在无本地副本的情况下验证外包数据，下载全量数据进行验证成本过高。因此，用户需要一种高效的方法在无数据文件本地副本的情况下进行定期完整性验证，通常会借助第三方审计机构（TPA），同时验证过程需具备隐私保护能力。

2. 相关概念

• 粒度计算 ：涵盖了所有关于粒度的理论、方法和技术。其两个基本问题是粒化和粒度计算，粒化涉及构建颗粒、粒化视图和层次结构三个基本组件。粒度计算强调有效利用多个粒度级别，其三个任务为构建粒度结构、在特定级别内工作以及在不同级别之间切换。
• 设计目标 ：受粒度计算理论启发，设计的完整性验证方案不仅要实现已有方案的目标，还要达到以下目的：
  • 多粒度操作：支持对文件块不同粒度的动态操作。
  • 轻量级：允许TPA以最小的通信开销进行验证。
  • 隐私保护：确保TPA无法从验证过程中收集的信息推导出用户的数据内容。

3. 方案介绍

3.1 符号和预备知识