【摘要】：隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái),全球數(shù)據(jù)呈爆炸式增長(zhǎng),云存儲(chǔ)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到ZB級(jí)別。相關(guān)研究表明,這些海量數(shù)據(jù)中存在大量的重復(fù)數(shù)據(jù),這些重復(fù)數(shù)據(jù)消耗了大量的存儲(chǔ)資源。為減輕云存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)壓力,節(jié)省存儲(chǔ)空間,數(shù)據(jù)去重復(fù)化刪除技術(shù),作為一種行之有效的“數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)”得到廣泛地應(yīng)用。該技術(shù)可以刪除云存儲(chǔ)系統(tǒng)中的冗余數(shù)據(jù),其中,去重粒度越小,則去重比率越高,而且客戶端去重技術(shù)還可以有效地減少用戶上傳帶寬,節(jié)省上傳時(shí)間�，F(xiàn)階段的云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)去重技術(shù)需要考慮保護(hù)用戶數(shù)據(jù)的私密性,并提供云備份數(shù)據(jù)的更新操作,以更好地滿足用戶的現(xiàn)實(shí)需求。因此,可更新的密文塊去重技術(shù)將成為數(shù)據(jù)去重領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而,實(shí)現(xiàn)可更新密文塊去重方案存在以下三大挑戰(zhàn):(1)如何實(shí)現(xiàn)跨文件的密文塊去重;(2)如何安全高效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新操作;(3)如何處理文件所有權(quán)回退問(wèn)題,防止用戶數(shù)據(jù)被非法訪問(wèn)。雖然現(xiàn)有的消息鎖定式加密算法可以初步解決挑戰(zhàn)一,但目前沒(méi)有方案可以同時(shí)解決這三大挑戰(zhàn)。對(duì)此,本文提出一種支持?jǐn)?shù)據(jù)更新和文件所有權(quán)動(dòng)態(tài)管理的加密文件塊去重方案UBLDe(Updatable Block-level Deduplication with Dynamic Ownership Management on Encrypted Data),能夠同時(shí)解決上述三大挑戰(zhàn)。在UBLDe方案中,我們?cè)O(shè)計(jì)了一種支持結(jié)構(gòu)更新的文件所有權(quán)認(rèn)證結(jié)構(gòu),即動(dòng)態(tài)平衡跳躍表DBSL(Dynamic Balanced Skip List),以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)級(jí)的高效更新操作。此外,我們提出了一種快速混雜分離算法MIX,服務(wù)器利用文件群密鑰和MIX算法對(duì)一個(gè)文件中的所有密文塊和密鑰文件密文進(jìn)行安全快速地混雜操作,以確保只有文件擁有者可以通過(guò)群密鑰正確地分離出密文塊和密鑰文件密文,從而實(shí)現(xiàn)文件所有權(quán)的管理。最后,我們給出了UBLDe方案的安全性證明,并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)評(píng)估了UBLDe方案的性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,UBLDe方案與現(xiàn)有的去重方案相比,具有計(jì)算量低、通信帶寬少和實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),適用于文件長(zhǎng)度量級(jí)較大的云存儲(chǔ)系統(tǒng)去重。UBLDe方案重點(diǎn)解決了加密文件塊的去重和更新操作,以及文件所有權(quán)的管理問(wèn)題。UBLDe方案能減少重復(fù)文件的上傳帶寬,但對(duì)于不重復(fù)文件中的重復(fù)密文塊仍需要上傳到服務(wù)器端進(jìn)行去重操作,而且該方案沒(méi)有明確地說(shuō)明云服務(wù)器對(duì)文件和文件塊的元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理問(wèn)題。對(duì)此,我們?cè)赨BLDe方案的基礎(chǔ)上,提出了一種支持文件塊客戶端去重和服務(wù)器端存儲(chǔ)管理的密文去重方案BL-CDSM(Block-level Client-side Deduplication with Server-side Storage Management on Encrypted Data)。該方案同時(shí)實(shí)現(xiàn)了不同文件中細(xì)粒度的文件塊客戶端去重以及相同文件的粗粒度文件客戶端去重,極大地減少了用戶的上傳帶寬。為有效地提高服務(wù)器的管理效能,我們提出了一種高效的存儲(chǔ)管理結(jié)構(gòu)HTT(Hash Table Tree),該結(jié)構(gòu)具有可擴(kuò)展性,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)文件/文件塊元數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、快速查找和更新操作,并構(gòu)建“用戶-文件-文件塊”三者的關(guān)聯(lián)關(guān)系,實(shí)現(xiàn)文件和文件塊的管理。最后,我們給出了BL-CDSM方案的安全性證明,并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)評(píng)估了BL-CDSM方案的性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與UBLDe方案相比,BL-CDSM方案大大地減少用戶上傳帶寬。在文件塊去重比率較小的情況下,BL-CDSM方案會(huì)消耗較多的計(jì)算資源,但是當(dāng)文件塊去重比率達(dá)到90%以上時(shí),該方案在客戶端所產(chǎn)生的計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)將大大減少,要優(yōu)于UBLDe方案。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP333;TP309

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本文編號(hào)：2801978