CN106612171A - 云存储中一种数据软恢复方法 - Google Patents

Abstract

云存储中一种数据软恢复方法，通过将数据分块后，采用双线性映射加密，然后哈希密文数据块，得到数据的验证标签，将数据存储到服务器节点上，同时将验证标签和数据块的位置信息一起，映射到两个不同的节点上即：遵循数据块i存放的节点上，不存放i的标签，和同一个标签不能存储在一个节点上；当数据验证不通过后，利用数据标签对数据进行恢复，并提出了数据可恢复的情况说明，支持部分数据恢复。本发明采用双线性哈希的方式，数据验证和恢复时候计算更简单，系统开销更小；与数据备份或副本存储的方式，更加节省存储空间，条件式的储方式，增大了数据恢复的可行性。

Description

云存储中一种数据软恢复方法

技术领域

本发明涉及云计算、云存储中数据安全和数据验证恢复领域。

背景技术

随着云技术的发展，企业和个人愈来愈倾向于将数据存储在云端，同时，数据也可以在云端实现共享、方便他人下载。云存储具有空间大，下载数据方便，价格低廉的特点，但是，在多数情况下，云端的数据将受到不安全因素的影响；那么确保数据的安全，以及对损失数据的修复便显得尤为重要。恢复技术能验证不可信的存储服务器是否正确地持有(保存)数据，避免存储服务提供者删除、篡改数据，并确保存储数据的可恢复性。由于云存储是将本地数据存储于非完全可控介质中，因此才存在数据的持有性证明和数据可恢复性证明，如何确保数据的完整性和可恢复性就显得尤为重要。

可恢复数据的安全数据聚集算法，在保护数据隐私以及提供有效的数据完整性和真实性验证基础上，特别设计了数据恢复机制，从而使聚集节点在得到聚集结果的同时，能够精确、有效地恢复聚集前的原始数据。这些原始数据的获得让其他后续聚集操作在执行时，类型不再受限，同时也降低了网络总的能耗开销。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提出了云存储中一种数据软恢复方法。

为解决上述问题，本发明提出了以下技术方案：

通过将数据分块后，采用双线性映射加密，然后哈希密文数据块，得到数据的验证标签，将数据存储到服务器节点上，同时将验证标签和数据块的位置信息一起，映射到两个不同的节点上即：遵循数据块i存放的节点上，不存放i的标签，和同一个标签不能存储在一个节点上；当数据验证不通过后，利用数据标签对数据进行恢复，并提出了数据可恢复的情况说明，支持部分数据恢复。其具体实施步骤如下：

步骤1：数据加密，生成数据密钥和公钥。

步骤2：密文验证标签及位置信息生成。

步骤3：数据存储。

步骤4：数据篡改、损坏验证，定位需要恢复的数据块。

步骤5：数据恢复。

本发明的有益效果是：

1、采用双线性哈希的方式，数据验证和恢复时候计算更简单，系统开销更小；

2、与数据备份或副本存储的方式，更加节省存储空间，条件式的储方式，增大了数据恢复的可行性。

具体实施方式

步骤1：数据加密，生成数据密钥和公钥

客户端，用户拥有待上传的数据明文F，首先将数据F分块，即F＝(F₁，F₂，...，F_n)，用双线性映射方案对每一个数据块进行加密：

G₀是素数阶为p＞2^λ的双线性群(G₀，G₁，e，p)，g是G₀的生成元，双线性映射e：G₀×G₀→G₁，安全参数λ决定群的大小，Z_p表示p的整数群，拉格朗日系数其中S是一个整数集合，i∈S。

设：Rand(y₁，y₂，α)，y₁、y₂、α∈Z_p，Rang(g₂)，g₂∈G₀，然后再次从G₀中选取t₁，t₂，...，t_n+1，令：N＝{1,2，…，n+1}，由拉格朗日定理可知：

其中h(X)为n阶多项式，所以，在密钥中心中产生的公钥PK₁为：m＝g^α，g₂，t₁，t₂，...，t_n+1，私钥MK₁为y₁，y₂，α。

步骤2：密文验证标签及位置信息生成

计算得到每个数据块的密文信息，对密文数据块哈希，生成数据验证签名和存储的位置信息：

生成验证标签：

tag_i＝{h(C(F_i))，C(F_i)}

记录存储的位置(location)信息：

步骤3：数据存储

数据块加密完成后，用户将加密结果和公钥发送给云服务商，利用伪随机函数将标签数据映射到服务器节点上，并保存在文件的数据块上，数据标签的存储遵循数据块i存放的节点上，不存放i的标签，和同一个标签不能存储在一个节点上的原则；标签生成算法得到标签tag_i后，每一个tag_i随机映射到两个存储C(F_i)加密文件块的节点上。这样的话，一是可以防止标签数据被破坏，同时抵制了服务器相互欺骗的风险，二是大大提高了数据恢复的可能性。在保存之前，还需要向将数据进行处理：

T(tag_i)＝T(Index||h(C(F_i)))

步骤4：数据篡改、损坏验证，定位需要恢复的数据块

当数据属主还以数据被篡改后，可以向服务器发起验证请求，首先用户生成验证(verify)请求，存储时候数据时分散在n个存储节点上的，随机抽取a(1≤a≤n)个数据节点，要求服务器将节点上的数据发送过来。

verify＝(a，T，location_i)

用户收到节点发送过来的包含有密文数据块i、两个密文块j的标签信息和位置信息后，由位置信息要求服务器将对应的数据块发送到用户。

(1)获取两个两个指纹标签对应的密文数据块执行解密

T(tag_i)＝T(Index||h(C(F_i)))求解tag_i

tag_i＝f^-1(T＝T(Index||h(C(F_i))))

对密文块进行解密

(2)依据tag_i计算规则重新计算F_i‘指纹标签值

(3)对两次计算的指纹标签进行对比

如果用户要求服务器返回数据密文的时候，服务器无法返回，则说明节点遭到破坏，数据也更随丢失，如果返回的数据在经过计算后，两次的验证标签不一致，也也说明数据被破坏了，循环计算所有的数据块，返回遭到破坏的数据位置信息和剩余的数据存储信息。

步骤5：数据恢复

经过循环计算后，返回所有遭到破坏的数据信息列表和的数据标签，由于数据密文块只存储于一个节点上，而其验证标签存储在两个节点上，，所以标签遭到破坏的概率远远小于密文块。

(1)对于数据块缺失，标签还在的数据块恢复

(2)对于数据标签缺失的密文数据块，重新计算其标签

tag_i｀＝{h(C(F_i))，C(F_i)}

(3)对比密文数据块的标号信息和标签标号信息，如果某个数据块及其对应的两个标签都缺失，则该数据块无法恢复。

对于(1)和(2)所述的情况，数据恢复后，在重新进行上传处理，第(3)所述情况，数据无法恢复，但是由于数据在上传过程中，遵循数据块i存放的节点上，不存放i的标签，和同一个标签不能存储在一个节点上的准则，出现的概率远远低于前两种情况。

Claims (6)

1.云存储中一种数据软恢复方法，本发明涉及云计算、云存储中数据安全和数据验证恢复领域，其特征是，包括如下步骤：

步骤1：数据加密，生成数据密钥和公钥

步骤2：密文验证标签及位置信息生成

步骤3：数据存储

步骤4：数据篡改、损坏验证，定位需要恢复的数据块

步骤5：数据恢复。

2.根据权利要求1中所述的云存储中一种数据软恢复方法，其特征是，以上所述步骤1中的具体描述如下：

步骤1：数据加密，生成数据密钥和公钥

客户端，用户拥有待上传的数据明文F，首先将数据F分块，即

用双线性映射方案对每一个数据块进行加密：

是素数阶为的双线性群， g是的生成元，双线性映射e：，安全参数λ决定群的大小，表示p的整数群，拉格朗日系数其中S是一个整数集合，

设：然后再次从中选取令：N={1,2，…，n+1}，由拉格朗日定理可知：

为n阶多项式，所以，在密钥中心中产生的公钥为：私钥为。

3.根据权利要求1中所述的云存储中一种数据软恢复方法，其特征是，以上所述步骤2中的具体描述过程如下：

步骤2：密文验证标签及位置信息生成

计算得到每个数据块的密文信息，对密文数据块哈希，生成数据验证签名和存储的位置信息：

生成验证标签：

记录存储的位置（location）信息：。

4.根据权利要求1中所述的云存储中一种数据软恢复方法，其特征是，以上所述步骤3中的具体描述过程如下：

步骤3：数据存储

数据块加密完成后，用户将加密结果和公钥发送给云服务商，利用伪随机函数将标签数据映射到服务器节点上，并保存在文件的数据块上，数据标签的存储遵循数据块i存放的节点上，不存放i的标签，和同一个标签不能存储在一个节点上的原则；标签生成算法得到标签后，每一个随机映射到两个存储加密文件块的节点上，这样的话，一是可以防止标签数据被破坏，同时抵制了服务器相互欺骗的风险，二是大大提高了数据恢复的可能性，在保存之前，还需要向将数据进行处理：

。

5.根据权利要求1中所述的云存储中一种数据软恢复方法，其特征是，以上所述步骤4中的具体描述如下：

步骤4：数据篡改、损坏验证，定位需要恢复的数据块

当数据属主还以数据被篡改后，可以向服务器发起验证请求，首先用户生成验证（verify）请求，存储时候数据时分散在n个存储节点上的，随机抽取a个数据节点，要求服务器将节点上的数据发送过来

用户收到节点发送过来的包含有密文数据块i、两个密文块j的标签信息和位置信息后，由位置信息要求服务器将对应的数据块发送到用户

（1）获取两个两个指纹标签对应的密文数据块执行解密

求解

对密文块进行解密

（2）依据计算规则重新计算指纹标签值

（3）对两次计算的指纹标签进行对比

如果用户要求服务器返回数据密文的时候，服务器无法返回，则说明节点遭到破坏，数据也更随丢失，如果返回的数据在经过计算后，两次的验证标签不一致，也也说明数据被破坏了，循环计算所有的数据块，返回遭到破坏的数据位置信息和剩余的数据存储信息。

6.根据权利要求1中所述的云存储中一种数据软恢复方法，其特征是，以上所述步骤5中的具体描述过程如下：

步骤5：数据恢复

经过循环计算后，返回所有遭到破坏的数据信息列表和的数据标签，由于数据密文块只存储于一个节点上，而其验证标签存储在两个节点上，，所以标签遭到破坏的概率远远小于密文块

（1）对于数据块缺失，标签还在的数据块恢复

（2）对于数据标签缺失的密文数据块，重新计算其标签

（3）对比密文数据块的标号信息和标签标号信息，如果某个数据块及其对应的两个标签都缺失，则该数据块无法恢复

对于（1）和（2）所述的情况，数据恢复后，在重新进行上传处理，第（3）所述情况，数据无法恢复，但是由于数据在上传过程中，遵循数据块i存放的节点上，不存放i的标签，和同一个标签不能存储在一个节点上的准则，出现的概率远远低于前两种情况。