面向多云存储的安全访问机制关键技术研究

The multi-cloud storage system is very effective to resist the single-point failure, and is one of the most important service models in cloud computing. However, there are only few works concerning secure data access in multi-clouds, which could not resolve the security and stabilization problems in multi-cloud applications. Therefore, this program plans to systematically research the key techniques of the secure access mechanism in multi-cloud storage. The demand of multipart authentication in multi-cloud storage is taken into account at first. Thus a data access control mechanism based on the Shamir secret sharing method, Lagrange interpolation algorithm and Diffie-Hellman protocol is proposed, which could resist the authentication data flooding. Then a data update mechanism based on the prefix coding method and Byzantine faulty tolerance protocol is further designed, to achieve dynamic and high-efficient update for authority and data with a light-weight computation, and to resolve the data consistency problem in the meantime. At last, with the aforementioned data management method, a data search mechanism based on the n-grams segmentation method and Chord-ring data-structure is proposed, and a novel index data structure is built, to search through the multi-cloud data securely and efficiently. This program has important significance on the novel data access mode in multi-cloud storage. The research achievements could provide technical support for the wide application of multi-cloud system.

多云存储系统能有效抵御单点故障，是云计算发展的重要趋势之一，但目前针对多云架构安全数据访问机制的研究工作尚不成体系，对影响多云存储系统安全和稳定的诸多问题亦缺乏有效解决方案。因此，本项目拟系统化研究面向多云存储的安全访问机制关键技术。首先，全面考虑多云平台多方认证需求，提出基于Shamir秘密共享算法、拉格朗日插值和Diffie-Hellman协议的数据访问控制机制，有效应对认证数据洪泛问题；并进一步提出基于前缀编码和拜占庭容错协议的动态数据更新机制，以轻量级计算实现数据和权限的动态高效更新，同时解决数据一致性问题；最后以上述数据管理方案为基础，提出基于n-grams分词算法和Chord环的安全数据查询机制，建立新型索引结构，以实现对多云平台数据资源进行安全高效的访问。本项目的研究对多云存储模型中新型数据访问模式的突破具有重要意义，其研究成果将为多云存储系统的大规模应用提供相应技术支撑。

多云存储模型是抵御单点故障、保证系统稳定性的有效方案，是云计算发展的一个重要方向。然而，和传统的集中式单云模型相比，多云存储环境下的数据访问机制存在更为复杂的安全问题，主要有分布式数据洪泛问题、分布式数据一致性问题和分布式数据查询高效性问题，本项目紧密围绕以上三个方面的挑战，结合多云存储平台多方认证、冗余备份和分散存储的特点，研究面向多云存储的安全访问机制关键技术，最终实现对其数据资源的安全高效利用。具体包括：基于Shamir秘密共享机制、拉格朗日插值和Diffie-Hellman密钥协商算法设计可靠的数据访问控制机制；基于前缀编码和拜占庭容错协议设计合理的动态数据更新机制；基于n-grams分词算法和Chord环设计高效的安全数据查询机制。为了更好达到目标，还在数据的安全订阅/发布模式、未知脆弱性风险评估、对抗性攻击技术、位置隐私保护、重复数据问题、入侵检测等方面进行了研究，取得了较好成果。课题的研究对多云存储模型中新型数据访问模式的突破具有重要意义，其研究成果将为多云存储系统的大规模应用提供相应技术支撑。