本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及移動(dòng)云計(jì)算安全技術(shù)領(lǐng)域中的一種移動(dòng)云計(jì)算環(huán)境下的輕量級(jí)文件遠(yuǎn)程加密方法。本發(fā)明可以在用戶進(jìn)行文件加密的過程中通過遠(yuǎn)程加密的方式，不讓私有云知曉加密密鑰，保證了文件和密鑰的安全性，進(jìn)而避免由于云端遭受攻擊而導(dǎo)致的用戶隱私泄露的問題。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)終端(MT,Mobile Terminal)的廣泛普及，人們比起使用電腦等傳統(tǒng)的終端，更喜歡使用移動(dòng)終端來接入和使用網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)終端有著非常多的優(yōu)點(diǎn)，如體積小易攜帶、快捷、互動(dòng)、隨時(shí)隨地不受時(shí)間和空間限制等，從而受到了廣大用戶的青睞，應(yīng)用前景非常廣闊。但是實(shí)際上移動(dòng)終端也有著它本身不可避免的缺點(diǎn)，其存儲(chǔ)和計(jì)算能力有限，不能承擔(dān)大量的存儲(chǔ)和計(jì)算任務(wù)，只能進(jìn)行一些輕量級(jí)的文件操作。因此對(duì)于移動(dòng)終端來講，我們常常希望將存儲(chǔ)負(fù)擔(dān)和復(fù)雜計(jì)算轉(zhuǎn)移出去。云計(jì)算提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，云環(huán)境具有強(qiáng)大的存儲(chǔ)和計(jì)算能力，因此可以將這些任務(wù)轉(zhuǎn)移到云上?，F(xiàn)在普遍采用移動(dòng)終端(MT,Mobile Terminal)、私有云(Prc,Private Clouds)、公有云(Puc,Public Clouds)三方模型來降低移動(dòng)終端的存儲(chǔ)和計(jì)算負(fù)擔(dān)。在這個(gè)模型中，移動(dòng)終端將文件存儲(chǔ)在公有云，私有云是一個(gè)可信的第三方，當(dāng)移動(dòng)終端需要使用公有云端文件時(shí)，代替移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)完整性檢測(cè)。

Yang J,Wang H,Wang J,et al.在其發(fā)表的論文“Provable Data Possession of Resource-constrained Mobile Devices in Cloud Computing”(Journal of Networks,2011,6(7):1033-1040)中提出了一種移動(dòng)云計(jì)算環(huán)境下的數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證方法。該方法通過使用遞增的消息認(rèn)證碼來驗(yàn)證存儲(chǔ)在云端數(shù)據(jù)的安全性。Trust Coprocessor充當(dāng)可信第三方進(jìn)行消息驗(yàn)證碼的生成，一定程度上利用了云計(jì)算的計(jì)算能力。為了最小化移動(dòng)終端上的處理開銷，該方案沒有將大量的認(rèn)證工作轉(zhuǎn)移到云服務(wù)提供商和可信第三方上。移動(dòng)終端執(zhí)行消息驗(yàn)證碼MAC的產(chǎn)生和比較以及所有文件的更新操作；可信第三方只是在移動(dòng)終端發(fā)出驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性請(qǐng)求時(shí)，對(duì)公有云的云端傳回的文件生成MAC。該方法存在的不足之處是，由于移動(dòng)終端過多地承擔(dān)了完整性驗(yàn)證的工作，會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)終端負(fù)擔(dān)過重；并且由于移動(dòng)終端直接將未加密的明文文件發(fā)送存儲(chǔ)在公有云端導(dǎo)致文件安全遭受威脅。

華中科技大學(xué)在其申請(qǐng)的專利“一種移動(dòng)云存儲(chǔ)輕量級(jí)數(shù)據(jù)安全共享方法”(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01410026787.9，申請(qǐng)公布號(hào)：CN103763319A)中公開了一種移動(dòng)云存儲(chǔ)輕量級(jí)數(shù)據(jù)安全共享方法。該方法包括：數(shù)據(jù)擁有者在可信第三方注冊(cè)屬性集合，數(shù)據(jù)擁有者為用戶指定屬性集合，可信第三方根據(jù)用戶的屬性集合使用屬性密碼機(jī)制對(duì)用戶授權(quán)生成屬性密鑰，數(shù)據(jù)擁有者使用移動(dòng)端共享文件時(shí)，首先采用對(duì)稱密碼機(jī)制對(duì)對(duì)稱密鑰加密，并將文件密文和密鑰密文發(fā)送到云端，用戶從云端讀取文件密文及密鑰密文后，通過代理解密服務(wù)器使用屬性密碼機(jī)制解密文件，數(shù)據(jù)擁有者向可信第三方及云端發(fā)送權(quán)限變更聲明，可信第三方及云端根據(jù)用戶權(quán)限變聲聲明判斷為用戶增加或刪除權(quán)限。本發(fā)明能在電量和計(jì)算能力有限的移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全共享。該方法存在的不足之處是，由于可信第三方知曉密鑰，萬一可信第三方遭受攻擊會(huì)導(dǎo)致密鑰泄露問題；并且由于可信第三方擁有密文文件，萬一可信第三方遭受攻擊，或者存在云欺詐，會(huì)導(dǎo)致文件信息泄露問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提出一種移動(dòng)云計(jì)算環(huán)境下的輕量級(jí)文件遠(yuǎn)程加密方法。本發(fā)明通過遠(yuǎn)程加密、密文文件共享、完整性驗(yàn)證，可是保證密鑰的機(jī)密性和文件的完整性，有效解決由于云端受到攻擊而導(dǎo)致的用戶文件和密鑰泄露問題，進(jìn)一步加強(qiáng)了用戶使用文件的安全性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)驗(yàn)證移動(dòng)終端用戶：

(1a)采用移動(dòng)終端用戶驗(yàn)證方法，私有云對(duì)移動(dòng)終端用戶進(jìn)行驗(yàn)證；

(1b)私有云查詢移動(dòng)終端用戶信息表，判斷移動(dòng)終端用戶的身份識(shí)別ID和口令psd是否與移動(dòng)終端用戶信息表中的信息一致，若是，則通過移動(dòng)終端用戶驗(yàn)證，執(zhí)行步驟(2)，否則，刪除待驗(yàn)證的移動(dòng)終端用戶的身份識(shí)別碼ID和口令psd；

(2)遠(yuǎn)程加密：

(2a)按照下式，私有云計(jì)算待加密文件的第一個(gè)中間塊：

$I_1=P_1\⊕H\left(I_2\mathrm{...}{I}_i\mathrm{...}{I}_n\right)$

其中，I₁表示待加密文件的第一個(gè)中間塊，P₁表示待加密文件的第一個(gè)明文塊，表示按位異或操作，H(·)表示私有云計(jì)算的一個(gè)哈希函數(shù)，I_i表示待加密文件的第i個(gè)中間塊，I_n表示待加密文件的第n個(gè)中間塊，n表示待加密文件的分塊的總數(shù)；

(2b)私有云用移動(dòng)終端的公鑰對(duì)待加密文件的第一個(gè)中間塊I₁和時(shí)間戳t₂進(jìn)行加密操作，將加密后的消息發(fā)送給移動(dòng)終端；

(2c)私有云用自己的私鑰解密接收到的消息，得到待加密文件的第一個(gè)中間塊I₁，按照下式，私有云計(jì)算待加密文件的第一個(gè)密文塊：

C₁＝E_k(I₁)

其中，C₁表示待加密文件的第一個(gè)密文塊，E_k(·)表示在加密密鑰k下，使用由移動(dòng)終端和私有云共享的對(duì)稱加密算法，對(duì)待加密文件的第一個(gè)中間塊I₁進(jìn)行加密操作；

(2d)按照下式，移動(dòng)終端計(jì)算密鑰替代值：

K_p＝M(E_k(C₁))

其中，K_p表示密鑰替代值，M(·)表示移動(dòng)終端計(jì)算的一個(gè)哈希函數(shù)，E_k(·)表示在密鑰k下，使用由移動(dòng)終端和私有云共享的對(duì)稱加密算法，對(duì)待加密文件的第一個(gè)密文塊C₁進(jìn)行加密操作；

(2e)移動(dòng)終端用私有云的公鑰，對(duì)待加密文件的第一個(gè)密文塊C₁和密鑰替代值K_p進(jìn)行加密操作，將加密后的消息發(fā)送給私有云；

(2f)私有云用自己的私鑰解密接收到的消息，得到待加密文件的第一個(gè)密文塊C₁和密鑰替代值K_p，按照下式，完成除第一個(gè)明文塊之外的其余明文塊的加密操作，得到所有的密文塊；

$C_i=E_{k_p}(I_i\⊕C_{i-1})$

其中，C_i表示待加密文件的第i個(gè)密文塊，i＝2...n，n表示密文塊分塊的總數(shù)，表示在密鑰替代值K_p下，使用移動(dòng)終端和私有云共享的對(duì)稱加密算法對(duì)待加密文件進(jìn)行加密操作，I_i表示待加密文件的第i個(gè)中間塊，表示按位異或操作，C_i-1表示待加密文件的第i-1個(gè)密文塊；

(2g)私有云生成加密完成的確認(rèn)消息，發(fā)送給移動(dòng)終端；

(2h)私有云刪除待加密文件；

(3)生成數(shù)據(jù)指紋：

(3a)私有云接收到加密完成的確認(rèn)消息后，依照元數(shù)據(jù)生成算法g(a,b)，為每個(gè)密文塊生成K位的元數(shù)據(jù)，K表示數(shù)據(jù)塊需要讀取的數(shù)據(jù)位的總量，僅為數(shù)據(jù)所有者和可信第三方私有云知道，g(a,b)表示第a個(gè)數(shù)據(jù)塊的第b位數(shù)據(jù)，a＝1...m，b＝1...x，m表示密文分塊的總數(shù)，x表示每一個(gè)數(shù)據(jù)塊中需要讀取的數(shù)據(jù)位置；

(3b)私有云按照私有云和公有云共享的哈希函數(shù)為每個(gè)密文塊的元數(shù)據(jù)生成獨(dú)一無二的數(shù)據(jù)指紋；

(3c)私有云生成密文塊和元數(shù)據(jù)指紋對(duì)應(yīng)關(guān)系的索引表IndexTable，存儲(chǔ)索引表IndexTable；

(4)驗(yàn)證數(shù)據(jù)指紋：

(4a)采用驗(yàn)證數(shù)據(jù)指紋方法，公有云和私有云驗(yàn)證對(duì)方的數(shù)據(jù)指紋；

(4b)判斷私有云返回的公有云隨機(jī)數(shù)和公有云發(fā)送的公有云隨機(jī)數(shù)是否相同，若是，則通過驗(yàn)證，公有云生成確認(rèn)消息，發(fā)送給私有云，執(zhí)行步驟(5)，否則，公有云刪除數(shù)據(jù)指紋；

(5)上傳存儲(chǔ)密文塊：

(5a)私有云接收到確認(rèn)消息后，將密文文件名以及密文文件的每一個(gè)密文塊發(fā)送給公有云，密文文件的每一個(gè)密文塊包括數(shù)據(jù)塊號(hào)和密文數(shù)據(jù)；

(5b)公有云接收到密文文件名和密文文件的每一個(gè)密文塊后，存儲(chǔ)密文文件名和密文文件的每一個(gè)密文塊，生成關(guān)系索引表RelationIndex和存儲(chǔ)索引表StorageIndex，保存關(guān)系索引表RelationIndex和存儲(chǔ)索引表StorageIndex；

(5c)公有云生成確認(rèn)消息，發(fā)送給私有云；

(6)私有云刪除全部密文塊；

(7)驗(yàn)證挑戰(zhàn)信息：

(7a)采用驗(yàn)證數(shù)據(jù)指紋方法，公有云和私有云相互驗(yàn)證對(duì)方的數(shù)據(jù)指紋；

(7b)判斷私有云返回的公有云隨機(jī)數(shù)和公有云發(fā)送的公有云隨機(jī)數(shù)是否相同，若是，則通過驗(yàn)證，公有云生成確認(rèn)消息，發(fā)送給私有云，執(zhí)行步驟(7c)，否則，公有云刪除數(shù)據(jù)指紋；

(7c)私有云生成挑戰(zhàn)信息，對(duì)挑戰(zhàn)信息使用私有云和公有云共享的哈希函數(shù)生成數(shù)據(jù)指紋，將數(shù)據(jù)指紋發(fā)送給公有云；

(7d)公有云接收數(shù)據(jù)指紋；

(7e)判斷公有云發(fā)送的公有云隨機(jī)數(shù)與公有云接收的公有云隨機(jī)數(shù)是否相同，若是，則執(zhí)行步驟(8)，否則，公有云刪除數(shù)據(jù)指紋；

(8)比對(duì)數(shù)據(jù)指紋：

(8a)公有云根據(jù)待驗(yàn)證密文塊的數(shù)據(jù)塊號(hào)查詢存儲(chǔ)索引表StorageIndex，得到待驗(yàn)證密文塊，公有云將待驗(yàn)證密文塊發(fā)送給私有云；

(8b)私有云接收到待驗(yàn)證密文塊后，按照私有云和公有云共享的哈希函數(shù)，計(jì)算待驗(yàn)證密文塊的哈希值，將哈希值作為數(shù)據(jù)指紋；

(8c)私有云根據(jù)待驗(yàn)證密文塊的數(shù)據(jù)塊號(hào)查詢索引表IndexTable，得到存儲(chǔ)的待驗(yàn)證密文塊的數(shù)據(jù)指紋；

(8d)判斷私有云接收的待驗(yàn)證密文塊的數(shù)據(jù)指紋和私有云存儲(chǔ)的待驗(yàn)證密文塊的數(shù)據(jù)指紋是否相同，若是，則私有云向移動(dòng)終端發(fā)送Success，否則，私有云向移動(dòng)終端發(fā)送Failure；

(8e)判斷移動(dòng)終端用戶是否需要使用數(shù)據(jù)，若是，執(zhí)行步驟(9)，否則，不做任何處理；

(9)完整性檢測(cè)：

(9a)根據(jù)待驗(yàn)證文件的隱私等級(jí)的高低，確定時(shí)間間隔；

(9b)按照時(shí)間間隔，執(zhí)行步驟(7)；

(10)發(fā)送待使用文件的文件名：

(10a)采用移動(dòng)終端用戶驗(yàn)證方法，私有云對(duì)移動(dòng)終端用戶進(jìn)行驗(yàn)證；

(10b)私有云查詢移動(dòng)終端用戶信息表，判斷移動(dòng)終端用戶的身份識(shí)別ID和口令psd是否與移動(dòng)終端用戶信息表中的信息一致，若是，則通過移動(dòng)終端用戶驗(yàn)證，執(zhí)行步驟(10c)，否則，刪除待驗(yàn)證的移動(dòng)終端用戶的身份識(shí)別碼ID和口令psd；

(10c)采用驗(yàn)證數(shù)據(jù)指紋方法，公有云和私有云相互驗(yàn)證對(duì)方的數(shù)據(jù)指紋；

(10d)判斷公有云發(fā)送的公有云隨機(jī)數(shù)和公有云接收的公有云隨機(jī)數(shù)是否相同，若是，則通過驗(yàn)證，公有云生成確認(rèn)消息，發(fā)送給私有云，并執(zhí)行步驟(10e)，否則，公有云刪除數(shù)據(jù)指紋；

(10e)私有云接收到確認(rèn)消息后，將待使用文件的文件名發(fā)送給公有云；

(11)傳回密文塊：

(11a)公有云根據(jù)密文文件名查詢關(guān)系索引表RelationIndex，得到該密文文件包含的數(shù)據(jù)塊號(hào)；

(11b)公有云根據(jù)該密文文件包含的數(shù)據(jù)塊號(hào)查詢存儲(chǔ)索引表StorageIndex，得到全部密文塊；

(11c)公有云將查詢得到的全部密文塊發(fā)送給私有云；

(11d)私有云接收到全部密文塊后，生成確認(rèn)消息，發(fā)送給公有云；

(12)遠(yuǎn)程解密：

(12a)私有云接收到確認(rèn)消息后，用移動(dòng)終端的公鑰加密第一個(gè)密文塊，將加密后的數(shù)據(jù)發(fā)送至移動(dòng)終端；

(12b)移動(dòng)終端接收到加密后的數(shù)據(jù)后，用自己的私鑰解密接收到的數(shù)據(jù)，得到第一個(gè)密文塊；

(12c)按照下式，移動(dòng)終端計(jì)算密鑰替代值：

K_p＝M(E_k(C₁))

其中，K_p表示密鑰替代值，M(·)表示移動(dòng)終端計(jì)算的一個(gè)哈希函數(shù)，E_k(·)表示在密鑰k下使用移動(dòng)終端和私有云共享的加密算法，對(duì)第一個(gè)密文塊C₁進(jìn)行加密操作；

(12d)按照下式，移動(dòng)終端計(jì)算第一個(gè)中間塊：

I₁＝D_k(C₁)

其中，I₁表示待使用文件的第一個(gè)中間塊，D_k(·)表示在密鑰k下使用對(duì)待對(duì)稱解密算法對(duì)第一個(gè)密文塊C₁進(jìn)行解密操作；

(12e)移動(dòng)終端將第一個(gè)中間塊I₁、密鑰替代值K_p和時(shí)間戳t₃發(fā)送給私有云；

(12f)私有云接收到數(shù)據(jù)后，按照下式，私有云計(jì)算全部明文塊：

$I_j=D_{k_p}\left(C_j\right)\⊕C_{j-1}$

$P_1=I_1\⊕H\left(I_2\mathrm{...}{I}_y\right)$

$P=I_j\⊕H\left(P_1\right)$

其中，I_j表示待使用文件的第j個(gè)中間塊，j＝2...y，y表示待使用文件分塊的總數(shù)，表示在密鑰替代值K_p下使用移動(dòng)終端和私有云共享的對(duì)稱解密算法，對(duì)第j個(gè)密文塊C_j進(jìn)行解密操作，C_j-1表示待使用文件的第j-1個(gè)密文塊，j＝2...y，P₁表示待使用文件的第一個(gè)明文塊，I₁表示待使用文件的第一個(gè)中間塊，H(·)表示私有云計(jì)算的一個(gè)哈希函數(shù)，I_y表示待使用文件的第y個(gè)中間塊，P表示全部明文塊，表示按位異或操作；

(13)返回全部明文塊：

(13a)私有云將時(shí)間戳t₄和解密得到的全部明文塊，發(fā)送給移動(dòng)終端；

(13b)移動(dòng)終端接收全部明文塊，明文塊包括數(shù)據(jù)塊號(hào)和明文數(shù)據(jù)；

(13c)移動(dòng)終端生成確認(rèn)消息，發(fā)送給私有云。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一，由于本發(fā)明生成密鑰替代值，代替密鑰進(jìn)行加密和解密計(jì)算操作，克服了現(xiàn)有技術(shù)由于可信第三方知曉密鑰，萬一可信第三方遭受攻擊會(huì)導(dǎo)致密鑰泄露問題，使得本發(fā)明的密鑰具有安全性高的優(yōu)點(diǎn)。

第二，由于本發(fā)明上傳存儲(chǔ)密文塊，私有云將明文文件加密后上傳存儲(chǔ)在公有云，克服了現(xiàn)有技術(shù)中由于移動(dòng)終端直接將未加密的明文文件發(fā)送存儲(chǔ)在公有云端導(dǎo)致文件安全遭受威脅的問題，使得本發(fā)明的文件數(shù)據(jù)具有安全性高的優(yōu)點(diǎn)。

第三，由于本發(fā)明采用生成所有密文塊，私有云代替移動(dòng)終端進(jìn)行所有明文塊的加密運(yùn)算操作，克服了現(xiàn)有技術(shù)由于移動(dòng)終端過多地承擔(dān)了完整性驗(yàn)證的工作，會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)終端負(fù)擔(dān)過重的問題，使得本發(fā)明具有減輕移動(dòng)終端存儲(chǔ)和計(jì)算負(fù)擔(dān)的優(yōu)點(diǎn)。

第四，由于本發(fā)明生成所有明文塊，私有云代替移動(dòng)終端進(jìn)行所有密文塊的解密運(yùn)算操作，克服了現(xiàn)有技術(shù)由于移動(dòng)終端過多地承擔(dān)了完整性驗(yàn)證的工作，會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)終端負(fù)擔(dān)過重的問題，使得本發(fā)明具有減輕移動(dòng)終端存儲(chǔ)和計(jì)算負(fù)擔(dān)的優(yōu)點(diǎn)。

第五，由于本發(fā)明刪除全部密文塊，私有云將全部密文塊發(fā)送給公有云后，將全部的密文塊刪除，克服了現(xiàn)有技術(shù)由于可信第三方擁有密文文件，萬一可信第三方遭受攻擊，或者存在云欺詐，會(huì)導(dǎo)致文件信息泄露問題，使得本發(fā)明具有文件信息機(jī)密性高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖；

圖2為本發(fā)明步驟2遠(yuǎn)程加密的流程圖；

圖3為本發(fā)明步驟12遠(yuǎn)程解密的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

參照附圖1，對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體步驟作進(jìn)一步的描述。

步驟1，驗(yàn)證移動(dòng)終端用戶。

采用用戶驗(yàn)證方法，私有云對(duì)移動(dòng)終端用戶進(jìn)行驗(yàn)證。

實(shí)現(xiàn)用戶驗(yàn)證方法的具體步驟如下：

第1步，移動(dòng)終端將移動(dòng)終端用戶身份識(shí)別碼ID、口令psd、待加密文件的文件名fn、待加密文件的隱私等級(jí)PrivLevel和時(shí)間戳t₁用私有云的公鑰加密，將加密后的消息發(fā)送給私有云。

第2步，私有云用自己的私鑰解密接收的消息，得到移動(dòng)終端用戶身份識(shí)別碼ID和口令psd。

私有云查詢移動(dòng)終端用戶信息表，判斷移動(dòng)終端用戶的身份識(shí)別ID和口令psd是否與移動(dòng)終端用戶信息表中的信息一致，若是，則通過移動(dòng)終端用戶驗(yàn)證，執(zhí)行步驟2，否則，刪除待驗(yàn)證的移動(dòng)終端用戶的身份識(shí)別碼ID和口令psd；

步驟2，遠(yuǎn)程加密。

參照附圖2，對(duì)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程加密操作的具體步驟作進(jìn)一步的描述。

按照下式，私有云計(jì)算待加密文件的第一個(gè)中間塊：

$I_1=P_1\⊕H\left(I_2\mathrm{...}{I}_i\mathrm{...}{I}_n\right)$

其中，I₁表示待加密文件的第一個(gè)中間塊，P₁表示待加密文件的第一個(gè)明文塊，表示按位異或操作，H(·)表示私有云計(jì)算的一個(gè)哈希函數(shù)，I_i表示待加密文件的第i個(gè)中間塊，I_n表示待加密文件的第n個(gè)中間塊，n表示待加密文件的分塊的總數(shù)。

私有云用移動(dòng)終端的公鑰對(duì)待加密文件的第一個(gè)中間塊I₁和時(shí)間戳t₂進(jìn)行加密操作，將加密后的消息發(fā)送給移動(dòng)終端。

私有云用自己的私鑰解密接收到的消息，得到待加密文件的第一個(gè)中間塊I₁，按照下式，私有云計(jì)算待加密文件的第一個(gè)密文塊：

C₁＝E_k(I₁)

其中，C₁表示待加密文件的第一個(gè)密文塊，E_k(·)表示在加密密鑰k下，使用由移動(dòng)終端和私有云共享的對(duì)稱加密算法，對(duì)待加密文件的第一個(gè)中間塊I₁進(jìn)行加密操作。

按照下式，移動(dòng)終端計(jì)算密鑰替代值：

K_p＝M(E_k(C₁))

其中，K_p表示密鑰替代值，M(·)表示移動(dòng)終端計(jì)算的一個(gè)哈希函數(shù)，E_k(·)表示在密鑰k下，使用由移動(dòng)終端和私有云共享的對(duì)稱加密算法，對(duì)待加密文件的第一個(gè)密文塊C₁進(jìn)行加密操作。

移動(dòng)終端用私有云的公鑰，對(duì)待加密文件的第一個(gè)密文塊C₁和密鑰替代值K_p進(jìn)行加密操作，將加密后的消息發(fā)送給私有云。

私有云用自己的私鑰解密接收到的消息，得到待加密文件的第一個(gè)密文塊C₁和密鑰替代值K_p，按照下式，完成除第一個(gè)明文塊之外的其余明文塊的加密操作，得到所有的密文塊；

$C_i=E_{k_p}(I_i\⊕C_{i-1})$

其中，C_i表示待加密文件的第i個(gè)密文塊，i＝2...n，n表示密文塊分塊的總數(shù)，表示在密鑰替代值K_p下，使用移動(dòng)終端和私有云共享的對(duì)稱加密算法對(duì)待加密文件進(jìn)行加密操作，I_i表示待加密文件的第i個(gè)中間塊，表示按位異或操作，C_i-1表示待加密文件的第i-1個(gè)密文塊。

私有云生成加密完成的確認(rèn)消息，發(fā)送給移動(dòng)終端。

私有云刪除待加密文件，遠(yuǎn)程加密步驟結(jié)束。

步驟3，生成數(shù)據(jù)指紋。

私有云接收到加密完成的確認(rèn)消息后，依照元數(shù)據(jù)生成算法g(a,b)，為每個(gè)密文塊生成K位的元數(shù)據(jù)，K表示數(shù)據(jù)塊需要讀取的數(shù)據(jù)位的總量，僅為數(shù)據(jù)所有者和可信第三方私有云知道，g(a,b)表示第a個(gè)數(shù)據(jù)塊的第b位數(shù)據(jù)，a＝1...m，b＝1...x，m表示密文分塊的總數(shù)，x表示每一個(gè)數(shù)據(jù)塊中需要讀取的數(shù)據(jù)位置。

私有云按照私有云和公有云共享的哈希函數(shù)為每個(gè)密文塊的元數(shù)據(jù)生成獨(dú)一無二的數(shù)據(jù)指紋。

私有云生成密文塊和元數(shù)據(jù)指紋對(duì)應(yīng)關(guān)系的索引表IndexTable，存儲(chǔ)索引表IndexTable。

步驟4，驗(yàn)證數(shù)據(jù)指紋。

采用驗(yàn)證數(shù)據(jù)指紋方法，公有云和私有云驗(yàn)證對(duì)方的數(shù)據(jù)指紋。

實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)指紋方法的具體步驟如下：

第1步，私有云隨機(jī)選擇隨機(jī)數(shù)r_Prc和臨時(shí)密鑰K₁，用公有云公鑰對(duì)私有云隨機(jī)數(shù)r_Prc、臨時(shí)密鑰K₁和公有云標(biāo)識(shí)符Puc進(jìn)行加密操作，對(duì)加密后的數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)指紋，將加密后的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)指紋發(fā)送給公有云；

第2步，公有云用自己的私鑰解密接收到的消息，得到加密后的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)指紋，使用私有云和公有云共享的哈希函數(shù)對(duì)加密后的數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)指紋，判斷生成的數(shù)據(jù)指紋和接收到的數(shù)據(jù)指紋是否相同，若是，執(zhí)行本步驟的第3步，否則，執(zhí)行本步驟的第1步；

第3步，隨機(jī)選擇公有云隨機(jī)數(shù)r_Puc和臨時(shí)密鑰K₂，用私有云公鑰對(duì)公有云隨機(jī)數(shù)r_Puc、臨時(shí)密鑰K₂、私有云隨機(jī)數(shù)r_Prc和私有云標(biāo)識(shí)符Prc進(jìn)行加密操作，使用私有云和公有云共享的哈希函數(shù)對(duì)加密后的數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)指紋，發(fā)送給私有云；

第4步，私有云用自己的私鑰解密接收到的消息，得到私有云隨機(jī)數(shù)r_Prc，檢驗(yàn)是否是私有云發(fā)送過的隨機(jī)數(shù)，若是，則執(zhí)行本步驟的第5步，否則，執(zhí)行本步驟的第1步；

第5步，私有云用公有云公鑰對(duì)公有云標(biāo)識(shí)符Puc和公有云隨機(jī)數(shù)r_Puc進(jìn)行加密操作，對(duì)加密后的數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)指紋，發(fā)送給公有云；

第6步，公有云用自己的私鑰解密接收到的消息，得到公有云隨機(jī)數(shù)r_Puc。

判斷私有云返回的公有云隨機(jī)數(shù)和公有云發(fā)送的公有云隨機(jī)數(shù)是否相同，若是，則通過驗(yàn)證，公有云生成確認(rèn)消息，發(fā)送給私有云，執(zhí)行步驟5，否則，公有云刪除數(shù)據(jù)指紋。

步驟5，上傳存儲(chǔ)密文塊。

私有云接收到確認(rèn)消息后，將密文文件名以及密文文件的每一個(gè)密文塊發(fā)送給公有云，密文文件的每一個(gè)密文塊包括數(shù)據(jù)塊號(hào)和密文數(shù)據(jù)。

公有云接收到密文文件名和密文文件的每一個(gè)密文塊后，存儲(chǔ)密文文件名和密文文件的每一個(gè)密文塊，生成關(guān)系索引表RelationIndex和存儲(chǔ)索引表StorageIndex，保存關(guān)系索引表RelationIndex和存儲(chǔ)索引表StorageIndex。

公有云生成確認(rèn)消息，發(fā)送給私有云。

步驟6，私有云刪除全部密文塊。

步驟7，驗(yàn)證挑戰(zhàn)信息。

(7a)采用驗(yàn)證數(shù)據(jù)指紋方法，公有云和私有云相互驗(yàn)證對(duì)方的數(shù)據(jù)指紋。

實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)指紋方法的具體步驟如下：

第1步，私有云隨機(jī)選擇隨機(jī)數(shù)r_Prc和臨時(shí)密鑰K₁，用公有云公鑰對(duì)私有云隨機(jī)數(shù)r_Prc、臨時(shí)密鑰K₁和公有云標(biāo)識(shí)符Puc進(jìn)行加密操作，對(duì)加密后的數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)指紋，將加密后的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)指紋發(fā)送給公有云；

第2步，公有云用自己的私鑰解密接收到的消息，得到加密后的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)指紋，使用私有云和公有云共享的哈希函數(shù)對(duì)加密后的數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)指紋，判斷生成的數(shù)據(jù)指紋和接收到的數(shù)據(jù)指紋是否相同，若是，執(zhí)行本步驟的第3步，否則，執(zhí)行本步驟的第1步；

第3步，隨機(jī)選擇公有云隨機(jī)數(shù)r_Puc和臨時(shí)密鑰K₂，用私有云公鑰對(duì)公有云隨機(jī)數(shù)r_Puc、臨時(shí)密鑰K₂、私有云隨機(jī)數(shù)r_Prc和私有云標(biāo)識(shí)符Prc進(jìn)行加密操作，使用私有云和公有云共享的哈希函數(shù)對(duì)加密后的數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)指紋，發(fā)送給私有云；

第4步，私有云用自己的私鑰解密接收到的消息，得到私有云隨機(jī)數(shù)r_Prc，檢驗(yàn)是否是私有云發(fā)送過的隨機(jī)數(shù)，若是，則執(zhí)行本步驟的第5步，否則，執(zhí)行本步驟的第1步；

第5步，私有云用公有云公鑰對(duì)公有云標(biāo)識(shí)符Puc和公有云隨機(jī)數(shù)r_Puc進(jìn)行加密操作，對(duì)加密后的數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)指紋，發(fā)送給公有云；

第6步，公有云用自己的私鑰解密接收到的消息，得到公有云隨機(jī)數(shù)r_Puc。

(7b)判斷私有云返回的公有云隨機(jī)數(shù)和公有云發(fā)送的公有云隨機(jī)數(shù)是否相同，若是，則通過驗(yàn)證，公有云發(fā)送確認(rèn)消息給私有云，執(zhí)行步驟(7c)，否則，公有云刪除數(shù)據(jù)指紋。

(7c)私有云生成挑戰(zhàn)信息，對(duì)挑戰(zhàn)信息使用私有云和公有云共享的哈希函數(shù)生成數(shù)據(jù)指紋，將數(shù)據(jù)指紋發(fā)送給公有云。

挑戰(zhàn)信息，包括待驗(yàn)證密文塊的數(shù)據(jù)塊號(hào)和挑戰(zhàn)值。

(7d)公有云接收數(shù)據(jù)指紋。

(7e)判斷公有云發(fā)送的公有云隨機(jī)數(shù)與公有云接收的公有云隨機(jī)數(shù)是否相同，若是，則執(zhí)行步驟8，否則，公有云刪除數(shù)據(jù)指紋。

步驟8，比對(duì)數(shù)據(jù)指紋。

公有云根據(jù)待驗(yàn)證密文塊的數(shù)據(jù)塊號(hào)查詢存儲(chǔ)索引表StorageIndex，得到待驗(yàn)證密文塊，公有云將待驗(yàn)證密文塊發(fā)送給私有云。

私有云接收到待驗(yàn)證密文塊后，按照私有云和公有云共享的哈希函數(shù)，計(jì)算待驗(yàn)證密文塊的哈希值，將哈希值作為數(shù)據(jù)指紋。

私有云根據(jù)待驗(yàn)證密文塊的數(shù)據(jù)塊號(hào)查詢索引表IndexTable，得到存儲(chǔ)的待驗(yàn)證密文塊的數(shù)據(jù)指紋。

判斷私有云接收的待驗(yàn)證密文塊的數(shù)據(jù)指紋和私有云存儲(chǔ)的待驗(yàn)證密文塊的數(shù)據(jù)指紋是否相同，若是，則私有云向移動(dòng)終端發(fā)送Success，否則，私有云向移動(dòng)終端發(fā)送Failure。

判斷移動(dòng)終端用戶是否需要使用數(shù)據(jù)，若是，執(zhí)行步驟9，否則，不做任何處理。

步驟9，完整性檢測(cè)。

根據(jù)待驗(yàn)證文件的隱私等級(jí)的高低，確定時(shí)間間隔。

根據(jù)待驗(yàn)證文件的隱私等級(jí)的高低，確定時(shí)間間隔是指，將待驗(yàn)證文件的隱私等級(jí)高的完整性檢測(cè)的時(shí)間間隔T設(shè)為1秒，將待驗(yàn)證文件的隱私等級(jí)中的完整性檢測(cè)的時(shí)間間隔T設(shè)為1小時(shí)，將待驗(yàn)證文件的隱私等級(jí)低的完整性檢測(cè)的時(shí)間間隔T設(shè)為1天。

按照時(shí)間間隔，執(zhí)行步驟7。

步驟10，發(fā)送待使用文件的文件名。

(10a)采用移動(dòng)終端用戶驗(yàn)證方法，私有云對(duì)移動(dòng)終端用戶進(jìn)行驗(yàn)證。

實(shí)現(xiàn)用戶驗(yàn)證方法的具體步驟如下：

第1步，移動(dòng)終端將移動(dòng)終端用戶身份識(shí)別碼ID、口令psd、待加密文件的文件名fn、待加密文件的隱私等級(jí)PrivLevel和時(shí)間戳t₁用私有云的公鑰加密，將加密后的消息發(fā)送給私有云；

第2步，私有云用自己的私鑰解密接收的消息，得到移動(dòng)終端用戶身份識(shí)別碼ID和口令psd。

(10b)私有云查詢移動(dòng)終端用戶信息表，判斷移動(dòng)終端用戶的身份識(shí)別ID和口令psd是否與移動(dòng)終端用戶信息表中的信息一致，若是，則通過移動(dòng)終端用戶驗(yàn)證，執(zhí)行步驟(10c)，否則，刪除待驗(yàn)證的移動(dòng)終端用戶的身份識(shí)別碼ID和口令psd。

(10c)采用驗(yàn)證數(shù)據(jù)指紋方法，公有云和私有云相互驗(yàn)證對(duì)方的數(shù)據(jù)指紋。

實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)指紋方法的具體步驟如下：

第1步，私有云隨機(jī)選擇隨機(jī)數(shù)r_Prc和臨時(shí)密鑰K₁，用公有云公鑰對(duì)私有云隨機(jī)數(shù)r_Prc、臨時(shí)密鑰K₁和公有云標(biāo)識(shí)符Puc進(jìn)行加密操作，對(duì)加密后的數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)指紋，將加密后的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)指紋發(fā)送給公有云；

第2步，公有云用自己的私鑰解密接收到的消息，得到加密后的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)指紋，使用私有云和公有云共享的哈希函數(shù)對(duì)加密后的數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)指紋，判斷生成的數(shù)據(jù)指紋和接收到的數(shù)據(jù)指紋是否相同，若是，執(zhí)行本步驟的第3步，否則，執(zhí)行本步驟的第1步；

第3步，隨機(jī)選擇公有云隨機(jī)數(shù)r_Puc和臨時(shí)密鑰K₂，用私有云公鑰對(duì)公有云隨機(jī)數(shù)r_Puc、臨時(shí)密鑰K₂、私有云隨機(jī)數(shù)r_Prc和私有云標(biāo)識(shí)符Prc進(jìn)行加密操作，使用私有云和公有云共享的哈希函數(shù)對(duì)加密后的數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)指紋，發(fā)送給私有云；

第4步，私有云用自己的私鑰解密接收到的消息，得到私有云隨機(jī)數(shù)r_Prc，檢驗(yàn)是否是私有云發(fā)送過的隨機(jī)數(shù)，若是，則執(zhí)行本步驟的第5步，否則，執(zhí)行本步驟的第1步；

第5步，私有云用公有云公鑰對(duì)公有云標(biāo)識(shí)符Puc和公有云隨機(jī)數(shù)r_Puc進(jìn)行加密操作，對(duì)加密后的數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)指紋，發(fā)送給公有云；

第6步，公有云用自己的私鑰解密接收到的消息，得到公有云隨機(jī)數(shù)r_Puc。

(10d)判斷公有云發(fā)送的公有云隨機(jī)數(shù)和公有云接收的公有云隨機(jī)數(shù)是否相同，若是，則通過驗(yàn)證，公有云生成確認(rèn)消息，發(fā)送給私有云，并執(zhí)行步驟(10e)，否則，公有云刪除數(shù)據(jù)指紋。

(10e)私有云接收到確認(rèn)消息后，將待使用文件的文件名發(fā)送給公有云；

步驟11，傳回密文塊。

公有云根據(jù)密文文件名查詢關(guān)系索引表RelationIndex，得到該密文文件包含的數(shù)據(jù)塊號(hào)。

公有云根據(jù)該密文文件包含的數(shù)據(jù)塊號(hào)查詢存儲(chǔ)索引表StorageIndex，得到全部密文塊。

公有云將查詢得到的全部密文塊發(fā)送給私有云。

私有云接收到全部密文塊后，生成確認(rèn)消息，發(fā)送給公有云。

步驟12，遠(yuǎn)程解密。

參照附圖3，對(duì)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程解密操作的具體步驟作進(jìn)一步的描述。

私有云接收到確認(rèn)消息后，用移動(dòng)終端的公鑰加密第一個(gè)密文塊，將加密后的數(shù)據(jù)發(fā)送至移動(dòng)終端。

移動(dòng)終端接收到加密后的數(shù)據(jù)后，用自己的私鑰解密接收到的數(shù)據(jù)，得到第一個(gè)密文塊。

按照下式，移動(dòng)終端計(jì)算密鑰替代值：

K_p＝M(E_k(C₁))

其中，K_p表示密鑰替代值，M(·)表示移動(dòng)終端計(jì)算的一個(gè)哈希函數(shù)，E_k(·)表示在密鑰k下使用移動(dòng)終端和私有云共享的加密算法，對(duì)第一個(gè)密文塊C₁進(jìn)行加密操作。

按照下式，移動(dòng)終端計(jì)算第一個(gè)中間塊：

I₁＝D_k(C₁)

其中，I₁表示待使用文件的第一個(gè)中間塊，D_k(·)表示在密鑰k下使用對(duì)稱解密算法，對(duì)第一個(gè)密文塊C₁進(jìn)行解密操作。

移動(dòng)終端將第一個(gè)中間塊I₁、密鑰替代值K_p和時(shí)間戳t₃發(fā)送給私有云。

私有云接收到數(shù)據(jù)后，按照下式，私有云計(jì)算全部明文塊：

$I_j=D_{k_p}\left(C_j\right)\⊕C_{j-1}$

$P_1=I_1\⊕H\left(I_2\mathrm{...}{I}_y\right)$

$P=I_j\⊕H\left(P_1\right)$

其中，I_j表示待使用文件的第j個(gè)中間塊，j＝2...y，y表示待使用文件分塊的總數(shù)，表示在密鑰替代值K_p下使用移動(dòng)終端和私有云共享的對(duì)稱解密算法對(duì)第j個(gè)密文塊C_j進(jìn)行解密操作，C_j-1表示待使用文件的第j-1個(gè)密文塊，j＝2...y，P₁表示待使用文件的第一個(gè)明文塊，I₁表示待使用文件的第一個(gè)中間塊，H(·)表示私有云計(jì)算的一個(gè)哈希函數(shù)，I_y表示待使用文件的第y個(gè)中間塊，P表示全部明文塊，表示按位異或操作。

遠(yuǎn)程解密步驟結(jié)束。

步驟13，返回全部明文塊。

私有云將時(shí)間戳t₄和解密得到的全部明文塊，發(fā)送給移動(dòng)終端。

移動(dòng)終端接收全部明文塊，明文塊包括數(shù)據(jù)塊號(hào)和明文數(shù)據(jù)。

移動(dòng)終端生成確認(rèn)消息，發(fā)送給私有云。