專(zhuān)利名稱(chēng)：云存儲(chǔ)與聚合架構(gòu)及其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與聚合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，涉及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存在技術(shù)，具體是涉及一種云存儲(chǔ)與聚合架構(gòu)及其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與聚合方法。
背景技術(shù)：
目前，數(shù)據(jù)的云存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)聚合技術(shù)在科研與實(shí)際應(yīng)用中都變得越來(lái)越重要。而在數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)應(yīng)用中，不可避免的會(huì)遇到隱私泄露問(wèn)題的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)上，當(dāng)個(gè)人用戶(hù)在本地服務(wù)器上存儲(chǔ)敏感信息時(shí)，個(gè)人用戶(hù)必須相信服務(wù)器的硬件和軟件是安全可靠的。在保護(hù)數(shù)據(jù)安全方面，已經(jīng)存在著許多成熟的技木，比如訪問(wèn)控制，入侵檢測(cè)和數(shù)據(jù)訪問(wèn)策略等等。然而，目前存在的這些技術(shù)都不能夠保證數(shù)據(jù)庫(kù)的絕對(duì)安全和入侵的免疫。比如Google Docs所暴露的越權(quán)限訪問(wèn)文檔問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述對(duì)數(shù)據(jù)安全保護(hù)和數(shù)據(jù)聚合技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了ー種云存儲(chǔ)與聚合架構(gòu)及其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與聚合方法，不僅能保證數(shù)據(jù)的安全和用戶(hù)的隱私，而且能方便的讓數(shù)據(jù)聚合服務(wù)器能夠通過(guò)存儲(chǔ)云來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種云存儲(chǔ)與聚合架構(gòu)，其特點(diǎn)是，包括用戶(hù)、多個(gè)互相獨(dú)立的存儲(chǔ)云、第三方可信服務(wù)器和數(shù)據(jù)聚合服務(wù)器，其中所述的用戶(hù)，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分割或者通過(guò)聚合服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密；所述的存儲(chǔ)云，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和本地聚合；所述的第三方可信服務(wù)器，用于對(duì)存儲(chǔ)云進(jìn)行密鑰分配；和所述的聚合服務(wù)器，用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行總聚合和/或?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行加密。ー種利用云存儲(chǔ)與聚合架構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與聚合方法，其特點(diǎn)是，該方法包括如下步驟第三方可信服務(wù)器對(duì)存儲(chǔ)云進(jìn)行密鑰分配，每個(gè)存儲(chǔ)云獲得一個(gè)密鑰，所有的密鑰加起來(lái)和為零；在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，用戶(hù)將數(shù)據(jù)分割成多個(gè)數(shù)據(jù)塊，并將數(shù)據(jù)塊分別存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)云上；各存儲(chǔ)云獲得每ー用戶(hù)的ー個(gè)數(shù)據(jù)塊；各個(gè)存儲(chǔ)云彼此相互獨(dú)立，不允許互相通信合謀探測(cè)用戶(hù)的數(shù)據(jù)信息，因此各個(gè)云端都無(wú)法得知完整的用戶(hù)數(shù)據(jù)。在聚合數(shù)據(jù)時(shí)，聚合服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求給每個(gè)存儲(chǔ)云，同時(shí)聚合服務(wù)器產(chǎn)生滿(mǎn)秩矩陣，并發(fā)送給每個(gè)存儲(chǔ)云；存儲(chǔ)云在本地聚合所有需要聚合用戶(hù)的數(shù)據(jù)塊，然后對(duì)本地聚合結(jié)果通過(guò)滿(mǎn)秩矩陣進(jìn)行數(shù)據(jù)變換后，發(fā)送給聚合服務(wù)器；聚合服務(wù)器將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行的總聚合。ー種利用云存儲(chǔ)與聚合架構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與聚合方法，其特點(diǎn)是，該方法包括如下步驟第三方可信服務(wù)器對(duì)存儲(chǔ)云進(jìn)行密鑰分配，每個(gè)存儲(chǔ)云獲得一個(gè)密鑰，所有的密鑰加起來(lái)和為零；在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，用戶(hù)通過(guò)聚合服務(wù)器的公鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行同態(tài)加密，然后存儲(chǔ)在任意一個(gè)存儲(chǔ)云上；存儲(chǔ)云無(wú)法知道聚合服務(wù)器的私鑰，所以無(wú)法得知用戶(hù)的明文數(shù)據(jù)。在聚合數(shù)據(jù)時(shí)，聚合服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求給·每個(gè)存儲(chǔ)云；存儲(chǔ)云對(duì)所有需要聚合用戶(hù)的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行本地連乘操作，并將本地連乘操作結(jié)果發(fā)送給聚合服務(wù)器；聚合服務(wù)器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行連乘聚合，然后就對(duì)連乘聚合結(jié)果解密。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是保證用戶(hù)在存儲(chǔ)云的數(shù)據(jù)安全的同時(shí)，又可以保證在聚合服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合的時(shí)候無(wú)法得知存儲(chǔ)云端的數(shù)據(jù)情況。


圖I是本發(fā)明云存儲(chǔ)與聚合架構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。第一種方案在圖I中，左邊的用戶(hù)把用戶(hù)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)用戶(hù)分割后存儲(chǔ)在多個(gè)不同的存儲(chǔ)云端(中間部分)。每個(gè)存儲(chǔ)云獲得一個(gè)用戶(hù)的數(shù)據(jù)塊。各個(gè)存儲(chǔ)云彼此相互獨(dú)立，不允許互相通信合謀探測(cè)用戶(hù)的數(shù)據(jù)信息，因此各個(gè)云端都無(wú)法得知完整的用戶(hù)數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)聚合方面在這種架構(gòu)中有ー個(gè)獨(dú)立可信的第三方服務(wù)器(右邊部分)為各個(gè)存儲(chǔ)云端分配密鑰(r1; r2, , rn)0姆個(gè)存儲(chǔ)云獲得一個(gè)密鑰，所有的密鑰加起來(lái)的和為零，用Cim來(lái)表不各個(gè)私陰。Σ =1 — 0，Σ =1ε η ニ O其中η表示存儲(chǔ)云的個(gè)數(shù)。第一歩在聚合服務(wù)器需要聚合的時(shí)候，發(fā)送ー個(gè)請(qǐng)求給各個(gè)存儲(chǔ)云，并且數(shù)據(jù)聚合服務(wù)器產(chǎn)生一個(gè)滿(mǎn)秩矩陣，維數(shù)為m，Xij為矩陣的元素。
/ ^11^12 …\I X2lX22 …X2m
V1^mlズm2 …又mm ノ然后發(fā)給各個(gè)存儲(chǔ)云，存儲(chǔ)云先在本地聚合所有參與聚合的用戶(hù)數(shù)據(jù)塊。Ri= j Ut其中k是參與聚合的本地用戶(hù)個(gè)數(shù)，Ui是用戶(hù)的數(shù)據(jù)。然后存儲(chǔ)云把本地聚合的數(shù)據(jù)結(jié)果Ri分解成m+1分。ci0+cn+ci2+…+Cini — Ri然后把本地聚合結(jié)果通過(guò)滿(mǎn)秩矩陣對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換。
權(quán)利要求
1.一種云存儲(chǔ)與聚合架構(gòu)，其特征是，包括用戶(hù)、多個(gè)互相獨(dú)立的存儲(chǔ)云、第三方可信服務(wù)器和聚合服務(wù)器，其中 所述的用戶(hù)，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分割或者通過(guò)聚合服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密； 所述的存儲(chǔ)云，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和本地聚合； 所述的第三方可信服務(wù)器，用于對(duì)存儲(chǔ)云進(jìn)行密鑰分配； 所述的聚合服務(wù)器，用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行總聚合并對(duì)結(jié)果進(jìn)行解密。
2.一種利用權(quán)利要求I所述的云存儲(chǔ)與聚合架構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與聚合方法，其特征是，該方法包括如下步驟 第三方可信服務(wù)器對(duì)存儲(chǔ)云進(jìn)行密鑰分配，每個(gè)存儲(chǔ)云獲得一個(gè)密鑰，所有的密鑰加起來(lái)和為零； 在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，用戶(hù)將數(shù)據(jù)分割成多個(gè)數(shù)據(jù)塊，并將數(shù)據(jù)塊分別存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)云上； 各存儲(chǔ)云獲得每一用戶(hù)的一個(gè)數(shù)據(jù)塊； 在聚合數(shù)據(jù)時(shí)，聚合服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求給每個(gè)存儲(chǔ)云，同時(shí)聚合服務(wù)器產(chǎn)生滿(mǎn)秩矩陣，并發(fā)送給每個(gè)存儲(chǔ)云； 存儲(chǔ)云在本地聚合所有需要聚合用戶(hù)的數(shù)據(jù)塊，然后對(duì)本地聚合結(jié)果通過(guò)滿(mǎn)秩矩陣進(jìn)行數(shù)據(jù)變換后，發(fā)送給聚合服務(wù)器； 聚合服務(wù)器將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行的總聚合。
3.一種利用權(quán)利要求I所述的云存儲(chǔ)與聚合架構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與聚合方法，其特征是，該方法包括如下步驟 第三方可信服務(wù)器對(duì)存儲(chǔ)云進(jìn)行密鑰分配，每個(gè)存儲(chǔ)云獲得一個(gè)密鑰，所有的密鑰加起來(lái)和為零； 在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，用戶(hù)通過(guò)聚合服務(wù)器的公鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行同態(tài)加密，然后存儲(chǔ)在任意一個(gè)存儲(chǔ)云上； 在聚合數(shù)據(jù)時(shí)，聚合服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求給每個(gè)存儲(chǔ)云； 存儲(chǔ)云對(duì)所有需要聚合用戶(hù)的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行本地連乘操作，并將本地連乘操作結(jié)果發(fā)送給聚合服務(wù)器； 聚合服務(wù)器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行連乘聚合，然后就對(duì)連乘聚合結(jié)果解密。
全文摘要
一種云存儲(chǔ)與聚合架構(gòu)及其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與聚合方法，包括用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分割或者通過(guò)聚合服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的用戶(hù)、用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和本地聚合的互相獨(dú)立的存儲(chǔ)云、用于對(duì)存儲(chǔ)云進(jìn)行密鑰分配的第三方可信服務(wù)器和用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行總聚合并對(duì)結(jié)果進(jìn)行解密的數(shù)據(jù)聚合服務(wù)器及其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與聚合方法。本發(fā)明保證用戶(hù)在存儲(chǔ)云的數(shù)據(jù)安全的同時(shí)，又可以保證在聚合服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合的時(shí)候無(wú)法得知存儲(chǔ)云端的數(shù)據(jù)情況。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102710661SQ20121021161
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者曹珍富, 朱浩瑾, 肖承欣, 賈巍巍 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)