1. 引言

    圖靈獎獲得者吉姆·格雷(Jim Gray)在其獲獎演說[1]中指出：由于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，未來每十八個月新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將是有史以來數(shù)據(jù)量之和。人類社會產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息一方面來自于互聯(lián)網(wǎng)，一方面來自于日常生產(chǎn)及各種科學(xué)試驗，例如科學(xué)計算和仿真、飛行動力學(xué)、核爆炸仿真、太空探測及醫(yī)療影像數(shù)據(jù)等每天所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息更是大到了驚人的程度[2]。

    信息存儲系統(tǒng)朝無限的帶寬、無限的容量和無限的處理能力(Infinite Bandwidth, Infinite Capacity, Infinite Processing Capability)，即“3i”方向發(fā)展，提出“Anytime, Anywhere, Anything”的目標(biāo)，即要求數(shù)據(jù)在任意時間、任意地點實現(xiàn)任意數(shù)據(jù)訪問。存儲產(chǎn)品不再是附屬于服務(wù)器的輔助設(shè)備，而成為互聯(lián)網(wǎng)中最主要的花費所在。信息技術(shù)正從以計算為核心的計算時代進入到以存儲為核心的存儲時代，網(wǎng)絡(luò)化存儲將成為未來存儲市場的熱點。甚至有人說：網(wǎng)絡(luò)存儲已成為繼計算機浪潮和互聯(lián)網(wǎng)浪潮之后的第三次浪潮。而目前的云存儲服務(wù)是網(wǎng)絡(luò)存儲發(fā)展的必然趨勢。

    首先介紹云存儲服務(wù)的意義與重要性，然后介紹國內(nèi)外目前在可證明數(shù)據(jù)持有和恢復(fù)技術(shù)方面的研究現(xiàn)狀，在第四部分討論了云存儲服務(wù)的安全性與可靠性需求，并研究云存儲服務(wù)對可證明數(shù)據(jù)持有及恢復(fù)方案的特殊要求，最后進行總結(jié)。

2. 云存儲服務(wù)

    目前對云存儲（Cloud Storage）的定義眾說紛紜，還沒有一個統(tǒng)一的定義，但是云存儲的特點可概括為：

    高德納（Gartner）咨詢公司預(yù)測到2012年，20%的公司將不再擁有自己的IT資產(chǎn)而轉(zhuǎn)向云。在日立數(shù)據(jù)系統(tǒng)公司公布的《2010年十大存儲投資方向》報告[4]中，云存儲位列第二。該公司聲稱：“2010年，人們對云的認識將繼續(xù)提升，私有云的構(gòu)建者和公共云服務(wù)提供商也將持續(xù)關(guān)注彈性、可靠性、多租戶和安全性等問題。我們預(yù)計，隨著安全性、多租戶和付費模式等關(guān)鍵功能的不斷演進，未來用戶將會越來越多地采用云存儲�！贝鎯κ袌鼍哂袩o限的潛力，而云存儲是信息存儲的一種趨勢，它可為用戶帶來如下好處：

    云存儲的主要特色是容量規(guī)模大，使用多少，支付多少，上不封頂，下不設(shè)限。有了云存儲，永遠也不會出現(xiàn)存儲空間不足的情況。對存儲需求不可預(yù)測、需要廉價存儲陣列或低成本長期存檔的用戶來說，按需購買存儲容量的云存儲與一次性購買整套存儲系統(tǒng)相比顯然會帶來更多的方便和效益。并且，云存儲在為用戶節(jié)省初始投資的同時也節(jié)約了社會資源與能源。

    云存儲具有眾多優(yōu)點，但是因為用戶對云存儲服務(wù)的安全性、可靠性及可用性等問題有所懷疑，所以目前還沒有得到人們的廣泛認可與使用。特別地，在微軟弄丟了Sidekick用戶的數(shù)據(jù)，SwissDisk的文件管理器出現(xiàn)崩潰故障，Amazon S3宕機頻繁，曾經(jīng)一次持續(xù)了8個小時，哪個用戶還敢將數(shù)據(jù)托付給云存儲服務(wù)呢？即便是著名品牌服務(wù)商也沒有擔(dān)保其云存儲服務(wù)的安全性與可靠性。

    引用美國前總統(tǒng)羅納德·里根的一句名言，“要我相信你，請你先證明給我看(Trust but verify)”。所以在云存儲中，讓用戶可以驗證服務(wù)提供者正確地持有其數(shù)據(jù)，且如果檢測發(fā)生錯誤時可以恢復(fù)其數(shù)據(jù)是一件很有意義的研究工作。

    如果用戶都信任云存儲服務(wù)提供者，或者是服務(wù)提供者確實做到了安全可靠地存儲用戶的數(shù)據(jù)，那么云存儲將具有無限的潛力，它在為用戶帶來方便和效益的同時，也為社會節(jié)約了大量的資源與能源。

3. 可證明數(shù)據(jù)持有與恢復(fù)技術(shù)

    可證明數(shù)據(jù)持有和恢復(fù)技術(shù)是驗證不可信的存儲服務(wù)器是否正確地持有(保存)數(shù)據(jù)，避免存儲服務(wù)提供者刪除、篡改數(shù)據(jù)，并確保存儲數(shù)據(jù)的可恢復(fù)性。目前的研究工作主要集中在可證明數(shù)據(jù)持有（Provable Data Possession, PDP）方案和可恢復(fù)證明（Proof Of Retrievability, POR）方案。PDP和POR方案的主要區(qū)別是：PDP方案可檢測到存儲數(shù)據(jù)是否完整，但無法確保數(shù)據(jù)可恢復(fù)性；POR方案保證了存儲數(shù)據(jù)的可恢復(fù)性。通常，考核數(shù)據(jù)持有性證明方案優(yōu)劣的指標(biāo)有：

    (1)計算復(fù)雜度，包括用戶預(yù)處理文件、服務(wù)器生成證據(jù)及用戶驗證等開銷；

    (2)通信復(fù)雜性，指用戶與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸量；

    (3)存儲需求，指用戶與服務(wù)器需要的額外的存儲空間；

    (4)允許的數(shù)據(jù)更新，包括數(shù)據(jù)修改、插入、添加、刪除；如果不支持更新，就只能用于靜態(tài)數(shù)據(jù)，一旦存儲就不再改變，比如歸檔存儲；

    (5)允許驗證的次數(shù)，是否支持公開驗證；

    (6)檢測到錯誤后是否可恢復(fù)，比如是否使用糾刪碼/糾錯碼等；

    (7)安全性證明，確保方案的安全性；

    (8)是否需要訪問數(shù)據(jù)塊以及需要訪問多少數(shù)據(jù)塊等。

    下面將根據(jù)評價指標(biāo)綜述PDP方案和POR方案及其相關(guān)工作在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。

    3.1 PDP方案

    文獻[5]最早提出遠程數(shù)據(jù)的完整性檢查，使用基于RSA的Hash函數(shù)對整個文件計算Hash值。其原理為：令N為RSA模數(shù)，F(xiàn)為代表文件的大整數(shù)，g∈ZN*，檢查者保存a = gF mod N；在挑戰(zhàn)中，檢查者生成任意元素r并發(fā)送gr到服務(wù)器，服務(wù)器返回s = (gr)F mod N，檢查者計算ar，并驗證等式s = ar mod N是否成立。因為該方法基于公鑰密碼技術(shù)，所以方案的計算開銷很大；特別當(dāng)存儲文件大的時候，該方案的計算開銷更大。文獻[6]的原理與此相同，但其目的是阻止數(shù)據(jù)傳輸中的欺騙。

    約翰·霍普金斯大學(xué)（Johns Hopkins University）的Ateniese等人在這方面做了一些研究工作，他們在文獻[7]中第一次正式定義PDP方案，文中提出的兩個PDP方案都是使用同態(tài)可驗證標(biāo)簽（Homomorphic Verifiable Tags），用戶為每個數(shù)據(jù)塊生成一個Tag，將此Tag連同數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器上。驗證時，用戶隨機選擇一些塊向服務(wù)器發(fā)出挑戰(zhàn)，要求服務(wù)器返回持有這些塊的證據(jù)。服務(wù)器利用請求塊及相應(yīng)的標(biāo)簽生成持有證據(jù)，因為同態(tài)性，多個文件塊的標(biāo)簽可以聚合成一個值，因此極大地節(jié)省了響應(yīng)帶寬。用戶通過驗證響應(yīng)信息確認數(shù)據(jù)擁有，而不需要檢索數(shù)據(jù)。提出的方案只需要用戶維護常量的元數(shù)據(jù)信息，服務(wù)器的開銷也近似為一個常量，挑戰(zhàn)應(yīng)答只要1Kbit左右，實驗表明方案的性能受限于磁盤I/O而不是密碼計算。文中作者第一次提出公開驗證的方法。但是該方案在生成證據(jù)時使用基于RSA的模指運算，也沒有考慮數(shù)據(jù)更新問題。并且該方案的多個服務(wù)器可以共謀(collusion attacks)，所以不適用于多復(fù)本協(xié)議。

    他們在文獻[8]中提出在隨機預(yù)言模型（Random Oracle Model）下使用任何具有同態(tài)屬性的鑒定協(xié)議（Identification Protocol）構(gòu)造公鑰同態(tài)線性認證器（Homomorphic Linear Authenticator，HLA)的通用機制，并表明怎樣將任何公鑰HLA轉(zhuǎn)化為公開可驗證的存儲證明方案（Proofs of storage, PoS），使通信復(fù)雜度與文件長度無關(guān)，并且支持無限次驗證。但是該方案也是基于公鑰密碼技術(shù)，所以計算開銷比較大。在文獻[9]中，他們提出基于對稱密碼技術(shù)構(gòu)造PDP方案。該方案在初始化的時候，由用戶設(shè)定要挑戰(zhàn)的次數(shù)和內(nèi)容，將響應(yīng)作為元數(shù)據(jù)存放在用戶端，因此，更新次數(shù)和挑戰(zhàn)次數(shù)都是有限的。而且只支持append-類型的插入，也不支持公開驗證。同時，他們所在的研究小組第一次提出多復(fù)本PDP（multiple-replica PDP, MR-PDP）方案[10]，允許用戶通過挑戰(zhàn)應(yīng)答協(xié)議驗證服務(wù)器存儲文件t個復(fù)本：（1）每個復(fù)本是可用的；（2）使用t倍的存儲空間存儲數(shù)據(jù)的t個復(fù)本。MR-PDP擴展了文獻[7]的單拷貝的情況，還可以增加新的復(fù)本，而不需要對文件進行預(yù)處理。該方案首先將數(shù)據(jù)加密，然后將加密數(shù)據(jù)與t個不同的隨機掩碼異或，當(dāng)數(shù)據(jù)量大時會帶來較大的計算開銷，而且每個服務(wù)器要分別響應(yīng)挑戰(zhàn)，其開銷也很大。該方案仍然基于RSA，也沒有考慮數(shù)據(jù)更新問題。

    清華大學(xué)的舒繼武教授等人提出的數(shù)據(jù)持有性檢查(data possession checking，DPC)[11]是國內(nèi)第一篇關(guān)于數(shù)據(jù)持有性證明的論文。方案的基本思想是在一次挑戰(zhàn)中，檢查者指定文件中c個隨機位置的數(shù)據(jù)塊和一個密鑰k2，服務(wù)器根據(jù)這些數(shù)據(jù)塊和密鑰k2由單向Hash函數(shù)h(·)計算出一個Hash值，并和一個與之對應(yīng)的校驗塊一起返回給檢查者，檢查者檢查Hash值和校驗塊是否匹配以確定應(yīng)答是否有效。為了避免檢查者為每個挑戰(zhàn)記住c個隨機位置和密鑰，每次挑戰(zhàn)的位置由偽隨機置換g(·)根據(jù)一個密鑰k1生成，并且第j次挑戰(zhàn)的k1和k2可由第j-1次挑戰(zhàn)的k1和k2得到，這樣檢查者只需為每個文件記住兩個密鑰即可。同時提出一個基于校驗塊循環(huán)隊列的挑戰(zhàn)更新機制，通過更新挑戰(zhàn)允許動態(tài)增加檢查者可發(fā)起的有效挑戰(zhàn)的次數(shù)。分析表明檢查者端的存儲開銷和檢查者和服務(wù)器間的通信開銷均為常數(shù)量級．測試結(jié)果表明一次置信度為99.4%的持有性檢查的計算開銷為1.8ms，和磁盤I/O開銷相比可以忽略不計。方案通過避免使用公鑰密碼系統(tǒng)，將文件預(yù)處理的計算開銷降低了3個數(shù)量級。但是他們沒有提供安全性證明。

    布朗大學(xué)（Brown University）的Erway等人提出兩種動態(tài)數(shù)據(jù)持有性證明方案（Dynamic PDP, DPDP）[12]實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新。一種使用基于等級的鑒別跳表（Rank-based authenticated skip lists），一種基于RSA樹結(jié)構(gòu)。他們的主要工作是實現(xiàn)動態(tài)性，即實現(xiàn)插入操作。整個方案仍然是基于RSA的模指運算。

    文獻[13]利用基于RSA的Hash函數(shù)的同態(tài)性，可以在初始化時間開銷與用戶的存儲開銷間進行權(quán)衡，該方案也是基于RSA，用戶和存儲服務(wù)器都有模指運算，計算開銷太大。文獻[14]提出利用同態(tài)Hash構(gòu)建同態(tài)標(biāo)簽實現(xiàn)無限次數(shù)據(jù)持有性驗證，其缺點在于沒有考慮數(shù)據(jù)的動態(tài)性。文獻[15]提出利用代數(shù)簽名實現(xiàn)數(shù)據(jù)持有性驗證，該方案簡單高效，其基本方案只支持有限次數(shù)據(jù)驗證，作者提出一種挑戰(zhàn)更新方案。文獻[16]提出一種高效的數(shù)據(jù)持有性證明，作者還提出一種基于RSA的挑戰(zhàn)更新機制，但它們的缺點仍然在于沒有考慮數(shù)據(jù)的動態(tài)性。

    3.2 POR方案

    RSA實驗室的Juels和EMC公司的Kaliski第一次提出POR的概念[17]，并提出基于“哨兵”（sentinel）的POR方案。其基本思想是首先將文件加密并使用糾錯碼編碼，在編碼后的文件中隨機插入和文件數(shù)據(jù)不可區(qū)分的“哨兵”；檢查者在挑戰(zhàn)時要求服務(wù)器返回在這些隨機位置的“哨兵”。他們證明只要服務(wù)器以大于一定值的概率作出有效應(yīng)答，則文件是可恢復(fù)的。因為每挑戰(zhàn)一次就消耗一個崗哨，并且沒有挑戰(zhàn)更新機制，因此只能進行有限次的挑戰(zhàn)。因為編碼及增加的“哨兵”導(dǎo)致文件的膨脹率達到15％。

    加州大學(xué)圣地亞哥分校的Shacham和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的Waters在文獻[18]中提出的兩個方案也是使用同態(tài)標(biāo)簽：一個方案基于偽隨機函數(shù)，不支持公開驗證；另一個方案基于BLS簽名[19]，支持公開驗證。他們使用糾刪碼編碼，但是沒有考慮數(shù)據(jù)更新問題。

    在文獻[20]中，Dodis等人第一次提出POR碼，并對其進行形式化及理論分析工作，給出了幾個將POR碼轉(zhuǎn)換為POR方案的方法。他們提出在安全性與其它參數(shù)（如使用次數(shù)、挑戰(zhàn)位置和服務(wù)器存儲開銷等）之間進行權(quán)衡的方案，但文中沒有特別考慮通信開銷及計算開銷，也沒有考慮數(shù)據(jù)更新問題。

    RSA實驗室的Bowers等人在文獻[23]中提出的HAIL方案在多個存儲服務(wù)提供者之間作數(shù)據(jù)副本或冗余，然后使用POR方案檢測數(shù)據(jù)是否被破壞。當(dāng)檢測到某一服務(wù)提供者的數(shù)據(jù)被破壞時，可以利用其它服務(wù)器的數(shù)據(jù)進行恢復(fù)。作者提出將MAC碼嵌入奇偶校驗塊中。首先HAIL使用分散碼（dispersal code）將文件塊分散到不同服務(wù)器上，因為MAC和奇偶校驗塊都可以基于UHFs (universal hash functions)，因此就可能創(chuàng)建一個塊同時是MAC和奇偶校驗塊，基于這個思想，作者構(gòu)造保護完整性的糾錯碼IP-ECC，結(jié)合PRFs, ECCs及UHFs，實現(xiàn)糾錯碼的同時也是一種抵抗破壞的MAC碼。文中對攻擊模型有一個重要的約束條件：在一個給定的時間段，只能控制n個服務(wù)器中的b個，這樣的一個時間段叫做epoch，那么過了n/b個epoch，數(shù)據(jù)可能都被破壞。HAIL方案保護靜態(tài)數(shù)據(jù)的完整性，不能進行數(shù)據(jù)更新，也不能進行公開驗證。

    Curtmola等人集成前向糾錯碼(forward errorcorrecting codes，F(xiàn)EC)到PDP方案中，他們考慮不同的FEC編碼有不同的性能、靈活性、糾錯碼效率和數(shù)據(jù)輸出格式等．他們認為RS編碼效率太低，所以將原始文件交換位置，從中選擇一部分進行RS編碼，從而提高編碼效率；而且攻擊者不知道冗余碼是從哪些塊計算得到的，可以提高安全性。

    3.3其它方案

    圣塔克萊拉大學(xué)（Santa Clara University）的Schwarz和加州大學(xué)圣克魯茲分校（UCSC）的Miller在文獻[24]中提出使用線性糾刪碼將數(shù)據(jù)編碼，使用代數(shù)簽名（algebraic signature）對塊計算指紋。因為代數(shù)簽名具同態(tài)屬性，而且ECC是線性碼，所以只要在相同的域上計算簽名和奇偶校驗，就可以使用數(shù)據(jù)的簽名計算得到唯一的奇偶校驗的代數(shù)簽名。他們考慮的是P2P的環(huán)境下，將數(shù)據(jù)編碼后分條存放在Internet上的普通機器上，他們沒有給出方案的安全性證明。

    HP實驗室的Lillibridge等人在文獻[25]中提出利用Internet的普通機器實現(xiàn)P2P備份系統(tǒng)。每個計算機有一個伙伴集，并且由一個簡單的中心服務(wù)器來尋找伙伴。每個計算機周期地向中心服務(wù)器更新它的身份及需要的伙伴，中心服務(wù)器向它提供侯選伙伴集，該計算機再聯(lián)系這些伙伴。為保證機密性，數(shù)據(jù)發(fā)送給伙伴機前使用對稱密碼技術(shù)加密，并且使用Reed-Solomon糾錯碼在伙伴機器間進行冗余糾錯。數(shù)據(jù)擁有者可以向伙伴機器發(fā)起挑戰(zhàn)，判斷該伙伴是否完整保存數(shù)據(jù)，類似于PDP方案，驗證時使用MAC碼，額外的存儲開銷比較大。

    HP實驗室的Shah等人在文獻[26]中提出了基于數(shù)據(jù)委托的方案。基于加密文件的MAC，第三方審計者通過挑戰(zhàn)應(yīng)答驗證存儲服務(wù)提供者持有一個加密的文件。因為挑戰(zhàn)是預(yù)計算的，只能進行有限次的驗證，元數(shù)據(jù)也隨挑戰(zhàn)次數(shù)線性增長；并且方案只能用于加密的文件，要求審計者維護長期的狀態(tài)信息。在文獻[27]中他們提出了具有隱私保護特性的方案，即不向第三方泄露任何信息。該方案也只能用于加密的文件，也要對整個文件計算MAC以及使用MAC驗證數(shù)據(jù)持有性，有較大的計算和存儲開銷，且沒有考慮數(shù)據(jù)更新問題及相關(guān)數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)。

    布朗大學(xué)（Brown University）的Heitzmann等人在文獻[28]中提出驗證服務(wù)器響應(yīng)的數(shù)據(jù)與用戶執(zhí)行的更新是否一致。該方案不同于PDP方案，其目標(biāo)不在于檢測到數(shù)據(jù)破壞，而是驗證服務(wù)器響應(yīng)的數(shù)據(jù)與Client執(zhí)行的更新一致，因此，響應(yīng)數(shù)據(jù)只被用于驗證完整性，并且只在請求文件的時候才執(zhí)行。方案使用鑒別跳表維護認證信息，支持簡單快速的更新。他們實現(xiàn)了一個在Amazon S3上的原型系統(tǒng)，用戶只需存放一個Hash值，存儲開銷為O(1)，服務(wù)器的計算開銷是O(log(n))。

    Sebe等人在文獻[29]中提出的方案基于Diffie-Hellman問題，要求用戶為每個塊存放N位RSA模位數(shù)，因此其存儲開銷隨塊數(shù)線性增長，并且協(xié)議要求服務(wù)器訪問整個文件。

    新加坡國立大學(xué)（National University of Singapore）的Chang和Xu在文獻[30]中提出Remote Integrity Check (RIC)，RIC方案結(jié)合文獻[6]中基于RSA的方案和文獻[31]中基于ECC的鑒定器，它不是POR系統(tǒng)，但是所有在RIC下證明安全的方案也可用于POR系統(tǒng)。RIC的目標(biāo)在于只需要驗證者存放少量的額外信息就可以定期地檢測遠程服務(wù)是否保存了一個大文件。但是他們的方案也繼承了文獻[6]和[31]中方案的缺陷，基于公鑰密碼技術(shù)，并且要求對整個文件取冪，計算開銷很大。

    在文獻[32]中，Yamamoto等人也提出使用基于RSA的同態(tài)Hash函數(shù)進行數(shù)據(jù)持有性驗證，同時作者還提出使用批驗證提高效率。

    伊利諾理工大學(xué)（Illinois Institute of Technology）的Wang和伍斯特理工學(xué)院（Worcester Polytechnic Institute）的Lou在文獻[33]中第一次在云計算環(huán)境下考慮數(shù)據(jù)存儲的安全性，他們提出的方案可以定位發(fā)生錯誤的服務(wù)器，并實現(xiàn)了部分數(shù)據(jù)更新操作，在接下來的工作[34]中，他們提出結(jié)合基于BLS[19]的同態(tài)鑒別器和MHT，支持公開驗證和數(shù)據(jù)更新。在文獻[35]中，他們考慮的是引入一個第三方的審計者，結(jié)合隨機掩碼技術(shù)實現(xiàn)隱私保護，不向第三方審計者泄露信息。但是他們的數(shù)據(jù)持有性證明方案都是基于公鑰密碼技術(shù)，且沒有考慮相關(guān)數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)。

    3.4方案比較

    根據(jù)方案的評價指標(biāo)，一些方案的對比見表1，首先PDP方案一般不提供數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)，另外上述的各種方案或者基于公鑰密碼技術(shù)，所以計算開銷很大，或者無數(shù)據(jù)更新方法，只能用于靜態(tài)歸檔存儲，或者挑戰(zhàn)次數(shù)有限，不支持公開驗證。評價指標(biāo)如下：

    表1 方案的各項指標(biāo)比較

    如果考慮數(shù)據(jù)可恢復(fù)性時，必然會增加用戶和服務(wù)器的計算開銷，那么為了公平，這里的計算開銷只指發(fā)起挑戰(zhàn)與響應(yīng)的計算開銷。而且不同的可恢復(fù)方案，其冗余度與糾錯能力也有不同。總之，根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀可知，現(xiàn)有方案存在如下一些缺陷：

4. 云存儲服務(wù)對方案的需求研究

    云存儲服務(wù)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示，它是一種面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，由用戶與存儲服務(wù)提供者組成。用戶將數(shù)據(jù)存放在服務(wù)提供者的服務(wù)器上，然后定期或不定期地驗證其數(shù)據(jù)是否仍然完整無誤。

    一般來說，對于云存儲服務(wù)提供者，他可能會：

    (1) 為了節(jié)約成本，丟棄不被訪問或者訪問較少的數(shù)據(jù)，或者將在線數(shù)據(jù)遷移到二級磁帶等低速存儲設(shè)備上；

    (2) 掩蓋由于管理失誤、硬件故障或者受到攻擊而引起的數(shù)據(jù)丟失事件；

    (3) 篡改用戶數(shù)據(jù)，或者泄漏用戶數(shù)據(jù)；

    (4) 不能達到聲稱的性能、可靠性，比如聲稱存放了t份復(fù)本，而事實上只有一份拷貝。

    因此，對于用戶來說，云存儲服務(wù)安全性和可靠性主要集中在如下幾個方面：

    (1) 數(shù)據(jù)的機密性保障；

    (2) 數(shù)據(jù)的完整性保護；

    (3) 數(shù)據(jù)的可用性與可靠性保障。

    數(shù)據(jù)的機密性可以通過加密實現(xiàn)，完整性通過對數(shù)據(jù)計算摘要。但是，如何讓用戶確信其數(shù)據(jù)仍然正確無誤地存放在云存儲服務(wù)提供者的存儲設(shè)備上，我們稱之為存儲服務(wù)的數(shù)據(jù)持有性驗證，這是一個亟待攻克的研究課題。此外，檢測到數(shù)據(jù)受到破壞后，必須研究相應(yīng)的恢復(fù)技術(shù)對數(shù)據(jù)進行恢復(fù)。因此，根據(jù)云存儲服務(wù)的特點及其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，云存儲服務(wù)對可證明數(shù)據(jù)持有方案有以下幾方面的需求：

    (1) 云存儲服務(wù)中高效且安全的數(shù)據(jù)持有性證明與恢復(fù)方案的設(shè)計。一方面要提高數(shù)據(jù)持有性證明方案的計算、通信、存儲效率；一方面提高檢測效率，以高概率和精度檢測到錯誤并實現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)。

    (2) 支持更廣泛使用環(huán)境的云存儲技術(shù)研究。一方面可以使用任意聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，如PDA、手機、無線電話、上網(wǎng)本等驗證數(shù)據(jù)是否正確存放并且可用，即實現(xiàn)適用于無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的方案；因為無線設(shè)備的計算與存儲能力非常有限，所以對方案設(shè)計的要求較高。一方面要適用于各類數(shù)據(jù)集，包括適用于海量數(shù)據(jù)集的方案。

    (3) 有效地支持數(shù)據(jù)更新的云存儲方案研究。數(shù)據(jù)更新操作主要包括數(shù)據(jù)修改、插入、添加、刪除，動態(tài)數(shù)據(jù)更新對于存儲服務(wù)是一項非常重要的特征，它將決定用戶是否選擇使用該服務(wù)。

    (4) 提供服務(wù)質(zhì)量保證的云存儲方案研究。一方面提供不同質(zhì)量的服務(wù)；一方面用戶可以利用性能跟蹤工具以及多復(fù)本協(xié)議等來評價服務(wù)提供者的質(zhì)量，以達到服務(wù)器聲稱的性能及質(zhì)量。比如，聲稱數(shù)據(jù)帶寬為100KB/s，就可以達到100KB/s，如果聲稱是t份復(fù)本，則確實擁有t份復(fù)本。

    (5) 針對不同類型云存儲方案安全性證明方法的研究。因為云存儲方案的設(shè)計大部分是采用了現(xiàn)代密碼技術(shù)，所以其安全性證明可分為兩種：基于標(biāo)準(zhǔn)模型與基于隨機預(yù)言模型的安全性證明。但是，根據(jù)威脅模型及使用環(huán)境的不同，比如有些環(huán)境下存在一些動態(tài)的攻擊者，那么安全性證明還要考慮到威脅的動態(tài)性。因此，不同類型的與儲存方案需要有符合相應(yīng)安全要求的安全性證明方法。

5. 結(jié)論

    目前，因為安全性與可靠性問題，云存儲服務(wù)還不為用戶廣泛接納與采用。國內(nèi)對云存儲的研究工作還相當(dāng)?shù)娜狈Γ�一旦云存儲的安全性與可靠性得到保障，它將具有廣泛而巨大的應(yīng)用前景。本文綜述了可證明數(shù)據(jù)持有及恢復(fù)技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，根據(jù)一系列的評價指標(biāo)對已有方案進行比較，指出目前方案存在的不足，從而明確應(yīng)該改進的方向。然后考慮云存儲服務(wù)的特殊需求，對可證明數(shù)據(jù)持有及恢復(fù)技術(shù)提出了一些新的要求，可以明確在云存儲環(huán)境下可證明數(shù)據(jù)持有及恢復(fù)技術(shù)的研究方向。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

轉(zhuǎn)載請注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/

本文標(biāo)題：云存儲服務(wù)中可證明數(shù)據(jù)持有及恢復(fù)技術(shù)研究

本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/consultation/1083972046.html