云外包数据安全共享的等级密钥管理与属性基加密方法研究

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1、博士学位论文云外包数据安全共享的等级密钥管理与属性基加密方法研究作者姓名李晓瑜学科专业计算机软件与理论指导教师唐韶华教授所在学院计算机科学与工程学院论文提交日期2016年10月ResearchonHierarchicalKeyManagementandAttribute-basedEncryptionforDataSharinginCloudComputingADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophyCandidate：XiaoyuL

2、iSupervisor：Prof.ShaohuaTangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP391学校代号：10561学号：201210102076华南理工大学博士学位论文云外包数据安全共享的等级密钥管理与属性基加密方法研究作者姓名：李晓瑜指导教师姓名、职称：唐韶华教授申请学位级别：工学博士学科专业名称：计算机软件与理论研究方向：信息安全论文提交日期：2016年10月18日论文答辩日期：2016年12月9日学位授予单位：华南理工大

3、学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：康显桂jho委员：唐韶华赖俊祚陈伟能李拥军Kjho＊华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研巧成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名；日期：ｌｏＭ年片月／々日学位论文版权使用授权书本学位论文作

4、者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即；研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位；论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可Ｗ公布学位论文的全部或部分内容，可允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位一论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。＂因不保密意在校园网上发布，，同供校内师生和与学校有共享协议的单

5、位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入ＣＭＩ《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。＂＂＾１Ｖ（请在＾上相应方框内打）ｆＬＶｏ：Ｘ日期作者签名去茄句方＾；Ｕ指导教师签名：叮期＇ｆｃ作者联系电话：电子邮箱；联系地址（含邮编）：．Ｖ摘要随着数据量的爆炸性增长，数据存储问题变得愈加独立与棘手。云计算中的存储服务正是迎合了这一市场契机，向资源有限的多租户提供数据的外包存储解决方案。在云存储中，用户将数据存储在远

6、程云服务器上，并由云服务提供商对其进行操作处理。然而，云服务提供商受利益的驱使会在半可信模式或者恶意模式下工作。这就使得用户在外包存储时迫切希望云存储系统能够具有隐私保护的功能，以防止外包数据的非授权共享。因此，如何实现多个用户在云存储模式下进行高效灵活的数据安全共享变成了一个亟待解决的问题。本文从密文域访问控制中的等级密钥管理和属性基加密两种方法对上述问题展开研究，主要取得了如下研究成果：(1)针对用户共享权限动态变化的云外包数据细粒度共享问题，多权利群组密钥管理和等级密钥管理都需要数据拥有者自己

7、更新系统中的某些公开参数。除此之外，基于等级密钥管理的解决方案还要求数据拥有者通过安全信道与涉及到的各个访问群组中用户进行一对一通信。一旦访问群组的等级结构较为复杂且涉及到的用户数目较多，这一更新过程会有单点失败的风险。为了避免这一缺陷，我们提出了一个面向外包数据共享的自主型等级密钥管理方案。该方案融合了多权利群组密钥管理和等级密钥管理各自设计上的优势。其主要特征是数据拥有者只通过系统公开参数对各个访问群组的等级结构进行管理。而各个访问群组中的用户以基于多线性映射的群组密钥协商方式获得所在群组对应的

8、对称加密密钥。一旦发生用户共享权限的动态变化，数据拥有者和相应的高等级访问群组中用户均可以为涉及到的低等级访问群组中用户发布更新信息。获得这更新信息后，这些低等级访问群组中用户可以自主计算所在群组对应的新的对称加密密钥。(2)目前，安全且具有直接密钥派生的等级密钥管理方案需要对系统中的公开信息进行加密处理。这会增加系统建立与动态密钥管理的计算开销。通过使用线性几何中向量内积处理群组间的等级结构，我们给出了一个基于等级密钥管理的云外包数据安全共享解决方案。在该方案中，数