CN103607278A

CN103607278A - 一种安全的数据云存储方法

Info

Publication number: CN103607278A
Application number: CN201310551645.XA
Authority: CN
Inventors: 钱萍; 吴蒙; 刘镇
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2014-02-26

Abstract

本发明公布了一种安全的数据云存储方法，实现该方法的数据云存储系统包含一个存储云和多个用户，该方法中用户对信息加密后再发送到存储云，加密采用同态加密的方法，首先各用户协商确定椭圆曲线E的相关参数和基点G；接着用户生成各自的私钥k_i，并根据公式K_i＝k_iG和基点G计算出各自的公钥K_i；最后各用户分别用自己的公钥对要存储在存储云上的信息加密，发送密文到存储云。本发明中存储云在不需要对密文数据解密的情况下,实现信息检索和更新的安全方法，利用该方法可以有效地保护用户的数安全。

Description

一种安全的数据云存储方法

技术领域

本发明属于安全存储技术领域，涉及一种安全的基于存储云的安全数据云存储方法。

背景技术

近年来，云计算技术受到越来越多的关注，云存储服务是云计算技术的一个重要应用方向。云存储服务可以充分利用网络化存储资源，能更好地整合网络上的信息和应用，把所有的存储资源连结在一起，实现最大范围的资源共享。当前大规模的云存储应用包括Google、Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”，企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力，为用户使用网络提供几乎无限多的可能，具有高可扩展性和很强大的数据共享。但是蓬勃兴起的云计算给人们带来便利的同时,也伴随着安全的威胁。云用户的首要安全目标是数据安全与隐私保护服务，防止云服务商恶意泄露或出卖用户隐私信息,和对用户数据进行搜集及分析,挖掘出用户隐私数据。

现有的安全云存储技术中，通常需要对存储在存储云上的密文进行解密后才能进行相应的检索、更新等操作，操作完毕后再重新加密。这类技术虽然具有一定的安全性，但操作复杂，且易发生敏感信息的泄密，安全性不高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出一种基于同态加密技术的安全数据存储方法。

为达到上述目的，本发明解决技术问题的技术方案是：一种安全的数据云存储方法，实现该方法的数据云存储系统包含一个存储云和多个用户，用户把信息存储在存储云上，用户对信息加密后再发送到存储云，加密采用同态加密的方法，加密过程包括以下步骤：

（1）各用户协商确定椭圆曲线E的相关参数和基点G；

（2）用户生成各自的私钥k_i，并根据公式K_i＝k_iG和基点G计算出各自的公钥K_i；

（3）各用户分别用自己的公钥对要存储在存储云上的信息加密，发送密文到存储云；

用户查询存储云上的信息时，通过密文进行查询；

用户要对原存储在存储云上的信息进行更新时：

（a）当用户要增添部分内容时，用户对要增添的内容加密后发送到存储云，存储云把收到的加密数据加到原来的密文上；

（b）当用户要删减部分内容时，用户对要删减的内容加密后发送到存储云，存储云从原来的密文中减去收到的加密数据。

加密时，密文通过以下公式计算：

C_1i＝r_iG

C_{2 i} = r_{i} K_{i} + P_{m_{i}}

其中r_i是各用户选取的随机数，

是明文数据m_i编码到椭圆曲线E上的一个点，(C_1i,C_2i)为密文。

用户对要增添的内容或要删减的内容加密m_i'时，采用与原信息加密相同的随机数r_i，把m_i'编码到椭圆曲线E上的点

得到加密数据C_2i'，

增添部分内容时，存储云得到新的密文(C_1i'',C_2i'')，C_1i''=C_1i，C_2i''=C_2i+C_2i'；删减部分内容时，存储云得到新的密文(C_1i'',C_2i'')，C_1i''=C_1i，C_2i''=C_2i-C_2i'。

用户要解密密文(C_1i,C_2i)时利用私钥k_i，计算C＝k_iC_1i，由公钥计算公式可知C＝K_ir_i，再计算

C_{2 i} - C = K_{i} r_{i} + P_{m_{i}} - K_{i} r_{i} = P_{m_{i}}

解码

得到m_i。

用户要解密密文(C_1i'',C_2i'')时利用私钥k_i，增添部分内容时，计算，

C＝k_iC_1i''＝k_iC_1i＝K_ir_i

{C_{2 i}}^{''} - C = K_{i} r_{i} + P_{m_{i}} + {P_{m_{i}}}^{'} - K_{i} r_{i} = P_{m_{i}} + {P_{m_{i}}}^{'}

解码

得到m_i+m_i'；

删减部分内容时，计算，

C＝k_iC_1i''＝k_iC_1i＝K_ir_i

{C_{2 i}}^{''} - C = K_{i} r_{i} + P_{m_{i}} - {P_{m_{i}}}^{'} - K_{i} r_{i} = P_{m_{i}} - {P_{m_{i}}}^{'}

解码

得到m_i-m_i'。

本发明利用同步加密技术允许用户将敏感的信息储存在远程存储云上,使得存储云在不需要对密文数据解密的情况下,实现信息的存储、检索和更新。

附图说明

图1：本发明中加密过程图。

图2：本发明中解密过程图。

图3：本发明中数据更新过程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明中的加密过程包含以下步骤：

（1）各用户协商确定椭圆曲线E的相关参数和基点G；

（2）各用户生成各自的私钥k_i，并根据公式K_i＝k_iG和基点G计算出各自的公钥K_i，把明文m_i编码到椭圆曲线上的点

（3）各用户选取一个随机数r_i，计算C_1i＝r_iG，得到密文C_1i和C_2i。

如图2所示，本发明中的解密过程包含以下步骤：

（a）用户计算C＝k_iC_1i，由公钥计算公式可知C＝K_ir_i；

（b）用户计算

C_{2 i} - C = K_{i} r_{i} + P_{m_{i}} - K_{i} r_{i} = P_{m_{i}};

（c）解码

得到m_i。

如图3所示，本发明中的数据更新过程包含以下步骤：

（A）用户把要更新的内容m_i'编码到椭圆曲线E上的点

（B）用户采用与原信息加密相同的随机数r_i，得到加密数据，

（C）用户发送加密数据给存储云；

（D）当更新的内容是要增添数据，存储云得到新的密文(C_1i'',C_2i'')，C_1i''=C_1i，C_2i''=C_2i+C_2i'；当删减信息时，存储云得到新的密文(C_1i'',C_2i'')，C_1i''=C_1i，C_2i''=C_2i-C_2i'。

C＝k_iC_1i''＝k_iC_1i＝K_ir_i

{C_{2 i}}^{''} - C = K_{i} r_{i} + P_{m_{i}} + {P_{m_{i}}}^{'} - K_{i} r_{i} = P_{m_{i}} + {P_{m_{i}}}^{'}

解码

得到m_i+m_i'；

删减部分内容时，计算，

C＝k_iC_1i''＝k_iC_1i＝K_ir_i

{C_{2 i}}^{''} - C = K_{i} r_{i} + P_{m_{i}} - {P_{m_{i}}}^{'} - K_{i} r_{i} = P_{m_{i}} - {P_{m_{i}}}^{'}

解码

得到m_i-m_i'。

Claims

1.一种安全的数据云存储方法，实现该方法的数据云存储系统包含一个存储云和多个用户，用户把信息存储在存储云上，其特征在于:所述用户对信息加密后再发送到存储云，加密采用同态加密的方法，加密过程包括以下步骤：

（1）各用户协商确定椭圆曲线E的相关参数和基点G；

该方法中用户查询存储云上的信息时，通过密文进行查询；

该方法中用户要对原存储在存储云上的信息进行更新时：

2.根据权利要求1所述的一种安全的数据云存储方法，其特征在于：所述的密文通过以下公式计算：

C_1i＝r_iG

C_{2 i} = r_{i} K_{i} + P_{m_{i}}

其中r_i是各用户选取的随机数，

3.根据权利要求1所述的一种安全的数据云存储方法，其特征在于：用户对要增添的内容或要删减的内容m_i'加密时，采用与原信息加密相同的随机数r_i，把m_i'编码到椭圆曲线E上的点

得到加密数据

4.根据权利要求1所述的一种安全的数据云存储方法，其特征在于：增添部分内容时，存储云计算新的密文(C_1i'',C_2i'')，C_1i''=C_1i，C_2i''=C_2i+C_2i'；删减部分内容时，存储云计算新的密文(C_1i'',C_2i'')，C_1i''=C_1i，C_2i''=C_2i-C_2i'。

5.根据权利要求1所述的一种安全的数据云存储方法，其特征在于：用户要解密密文(C_1i,C_2i)时利用私钥k_i，计算C＝k_iC_1i，由公钥计算公式可知C＝K_ir_i，再计算

C_{2 i} - C = K_{i} r_{i} + P_{m_{i}} - K_{i} r_{i} = P_{m_{i}}

解码

得到m_i。

6.根据权利要求1所述的一种安全的数据云存储方法，其特征在于用户要解密密文(C_1i'',C_2i'')时利用私钥k_i，增添部分内容时，计算，

C＝k_iC_1i''＝k_iC_1i＝K_ir_i

{C_{2 i}}^{''} - C = K_{i} r_{i} + P_{m_{i}} + {P_{m_{i}}}^{'} - K_{i} r_{i} = P_{m_{i}} + {P_{m_{i}}}^{'}

解码

得到m_i+m_i'；

删减部分内容时，计算，

C＝k_iC_1i''＝k_iC_1i＝K_ir_i

{C_{2 i}}^{''} - C = K_{i} r_{i} + P_{m_{i}} - {P_{m_{i}}}^{'} - K_{i} r_{i} = P_{m_{i}} - {P_{m_{i}}}^{'}

解码

得到m_i-m_i'。