面向云链结合的数据安全共享方法研究

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随着大数据、云计算、移动互联网等新兴信息技术的快速发展,许多企业或个人将数据托管在云中,享受云计算技术带来的丰富存储和计算资源。基于云的数据共享由于其便利性和经济性,已经成为一个重要的技术趋势。然而云服务器是一个半可信的实体,为了保证数据的安全性和用户的隐私,用户需要将数据加密之后再外包到云端存储。这种方式使得对加密数据实施访问控制的同时,实现对加密数据的检索成为一个具有挑战性的问题。密文策略属性加密(CP-ABE)被认为是在公共云存储中提供安全数据访问控制的最有前景的解决方案之一。然而,现有的集中式方案不可避免地受到单点故障、可靠性低和可扩展性差的局限性。此外,CP-ABE解决方案中的属性管理和维护往往需要较高的成本。针对数据共享过程中所面临的中心化、细粒度访问控制和密文可搜索性的挑战,本文基于CP-ABE、可搜索加密和区块链技术,研究面向云链结合新模式的数据安全共享机制。该新型服务模式充分利用云端强大的存储和计算资源的同时,结合区块链的安全特性,提供了安全的云链结合数据共享服务模式,主要研究工作如下:(1)提出了一种云链结合模式下基于区块链的可靠和可控的数据共享方法。该方法将CP-ABE中的属性映射为区块链上的属性代币,在区块链上设计了一种基于属性代币的数据共享机制,支持即时和细粒度的属性撤销。通过区块链对CP-ABE中的用户属性进行轻量级、安全和可信的属性管理操作。该方法基于联盟链Hyperledger Fabric,采用多通道的Fabric部署架构和智能合约来实现数据管理和访问控制。将CP-ABE与区块链相结合,实现了一种支持细粒度数据访问控制的通用数据共享解决方案,适用于分布式环境下数据共享的访问控制管理。(2)提出了一种云链结合模式下区块链辅助的支持细粒度访问控制和多关键词模糊搜索的数据安全共享方法。在关键词加密和检索阶段使用高效的对称可搜索加密算法,构建了一种结合CP-ABE的关键词搜索方法,有效地降低了计算成本。该方法结合了CP-ABE和基于区块链的可搜索加密的优势,借助智能合约实现授权和搜索,确保搜索过程的可靠性。在实施访问控制的同时,实现了基于密文的搜索。安全性分析和证明表明所提出的方法具有更全面的安全特性。此外,方法支持AND和OR语义的多关键词模糊搜索,更加符合实际应用场景的需求。综上所述,本文提出了面向云链结合的数据安全共享机制,并进行了详细的安全性分析和证明。本文在Hyperledger Fabric区块链平台上衡量了方法的可行性,并评估了智能合约的性能效率。通过在真实数据集上进行了大量的实验,验证了方法的有效性和效率。利用区块链、CP-ABE和可搜索加密技术,实现了去中心化的、支持细粒度访问控制和搜索授权的数据安全共享机制,为不同组织机构之间的数据安全共享提供了有潜力的方法。
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