一種基于密鑰分離與加密策略的云存儲(chǔ)加密方案

王國(guó)慶

摘 要：在數(shù)據(jù)存規(guī)模不斷擴(kuò)大的過程中，云存儲(chǔ)技術(shù)憑借自身的低成本及高性能的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用到社會(huì)各行業(yè)中。但是因?yàn)樵拼鎯?chǔ)自身數(shù)據(jù)安全的問題，使其進(jìn)一步的發(fā)展及推廣受到了嚴(yán)重的阻礙。在此背景下，文章提出了一種基于密鑰分離及加密策略的云存儲(chǔ)加密方案，從而提高用戶的認(rèn)證效率，從技術(shù)方面有效提高了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的安全性。

一、云存儲(chǔ)加密方案的工作過程

對(duì)于云存儲(chǔ)服務(wù)器加密數(shù)據(jù)安全中的問題，本文提出了具有較高安全性的數(shù)據(jù)加密方案，就是基于密鑰分離及加密策略。此種云存儲(chǔ)加密方案通過使用全新的虛擬密鑰和加密管理服務(wù)，能夠全面管理數(shù)據(jù)加密密鑰和算法策略，從而有效解決問題。為了有效提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性，降低出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露的威脅，本文就從管理角度入手，在云端存儲(chǔ)服務(wù)器及運(yùn)算服務(wù)器中配置虛擬密鑰和加密管理服務(wù)，圖1為設(shè)計(jì)框架。

通過此種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)云存儲(chǔ)中全部數(shù)據(jù)的加密，還能夠?qū)崿F(xiàn)云存儲(chǔ)中數(shù)據(jù)的解密，并且用戶也能夠參與到數(shù)據(jù)加密和解密的過程中。虛擬密鑰和加密管理在數(shù)據(jù)加密解密過程中，要能夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)器檢索的密鑰配對(duì)，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)加密策略，最后才能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)加密解密。云存儲(chǔ)加密方案框架的工作流程為：①用戶向云端服務(wù)器發(fā)送申請(qǐng)，請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的加密存儲(chǔ)；②云端服務(wù)器驗(yàn)證用戶加密數(shù)據(jù)申請(qǐng)，在通過之后對(duì)虛擬密鑰和加密管理發(fā)送數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)請(qǐng)求；③虛擬密鑰和加密管理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求的處理，對(duì)用戶索要主密鑰；④用戶驗(yàn)證密鑰請(qǐng)求，在通過之后將主密鑰和需要存儲(chǔ)加密的數(shù)據(jù)傳送到虛擬密鑰和加密管理服務(wù)器中；⑤虛擬密鑰和加密管理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)用戶上傳需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的加密傳輸，生成服務(wù)器密鑰配對(duì)及加密，將通過加密之后的服務(wù)器配對(duì)之后進(jìn)行保存，之后將服務(wù)器配對(duì)密鑰和用戶主密鑰作為輸入，通過相應(yīng)的規(guī)則實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密密鑰的生成，然后通過數(shù)據(jù)加密使存儲(chǔ)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)加密并且生成密文，最后對(duì)存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行密文存儲(chǔ)的請(qǐng)求；⑥對(duì)虛擬密鑰和加密管理服務(wù)器發(fā)送返回驗(yàn)證信息；⑦接收到密文存儲(chǔ)驗(yàn)證信息之后對(duì)云端服務(wù)器發(fā)送返回驗(yàn)證信息；⑧驗(yàn)證數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)的信息。

二、云存儲(chǔ)加密方案的實(shí)驗(yàn)

本文使用通過在局域網(wǎng)中創(chuàng)建簡(jiǎn)單的云存儲(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)兩種不同加密方案的運(yùn)行。此系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩籼峁?shù)據(jù)加密的服務(wù)，包括密鑰分離、運(yùn)單服務(wù)器、加密策略及存儲(chǔ)服務(wù)器。用戶在瀏覽器和云端服務(wù)器實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的上傳與下載，為了能夠有效提高秒分離及加密策略的服務(wù)性，將其分別放到三臺(tái)物理服務(wù)器中部署。因?yàn)楸疚膶?shí)驗(yàn)的重點(diǎn)為驗(yàn)證兩種方案在數(shù)據(jù)加密及解密過程中的成本和分別在其中占據(jù)的比例，所以就不統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)加密解密的成本單獨(dú)統(tǒng)計(jì)。圖2為數(shù)據(jù)加密的測(cè)試，在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不斷增加的過程中，兩種方案的數(shù)據(jù)加密前期工作時(shí)間占據(jù)數(shù)據(jù)加密服務(wù)時(shí)間的比例不斷減少。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是提高密鑰分離及機(jī)密管理策略的成本對(duì)兩種方案數(shù)據(jù)量相同時(shí)候的性能差值會(huì)在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)大小不斷增加過程中不斷降低。在數(shù)據(jù)密文不斷增加的過程中，兩種方案的數(shù)據(jù)解密前期工作占據(jù)總時(shí)間也越來(lái)越小。

本文提出了基于密鑰分離及加密策略的云存儲(chǔ)加密方案，其將公鑰及身份相互結(jié)合，具有通信交互次數(shù)較少及免證書等多種優(yōu)勢(shì)，通過本文的實(shí)驗(yàn)表明，能夠有效提高身份認(rèn)證的通信效率及計(jì)算效率。

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