AB-ACCS 一种云存储密文访问控制方法

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1、AB-ACCS：一种云存储密文访问控制方法发表时间：2011-1-10洪澄张敏冯登国来源：万方数据随着云计算概念的流行，云存储也在越来越多地被提及。云存储依靠其低成本、可扩展的特点得到了广泛的支持和关注，但是也带来了新的安全问题：大多数情况下，用户并不能完全信任云存储服务提供商，从而需要对数据加密以保证数据的机密性。目前已有的基于密文的访问控制技术中，数据属主(Owner)需要为每一个用户维护和发放数据密钥，这样在用户数目众多的情况下，Owner端会成为应用的瓶颈。针对此问题提出了一种新的访问控制方法AB-ACCS，其核心思想是采用基于密文

2、属性的加密算法为用户私钥设置属性，为数据密文设置属性条件，通过私钥属性和密文属性的匹配关系确定解密能力。因此数据属主只需要通过控常I数据的密文属性进行权限管理，而不需要为用户分发数据密钥，降低了权限管理的复杂度，避免了这一应用瓶颈。   云存储是从云计算概念衍生和发展起来的新技术之一，它通过网络将大量各种不同类型的存储设备集合在一起协同运作，为用户提供在线数据存储服务，世界知名IT企业(如Amazon，Google，Microsoft等)都在这一领域投下了巨资，并迅速成长为云存储服务提供商(CloudStorageProvider，CSP)

3、，云存储已成为近年来成长最快的互联网服务之一，云存储提供了易于使用的数据接口和极强的可扩展性，在云存储服务模式下，用户无需关心存储系统的组成架构，也不必购买专门的存储设备和雇用专业数据维护人员。因此，云存储正在更多地成为广大组织机构的存储选择。然而，云存储服务在带来便利的同时，也引起了用户对于安全性的广泛担忧。一项调查显示，出于安全方面的考虑，多达70%的用户仍然不愿意将关键数据置于自身控制域之外。事实上，GoogleDocs，TheLinkup等多家著名云服务商都曾出现过各种安全问题，并导致了严重的后果。安全技术的缺失已经成为云存储普及的

4、最重要障碍。   访问控制是实现用户数据机密性和进行隐私保护的重要手段。目前有很多云存储服务都提供了简单的访问控制功能，譬如支持为文件设置访问权限，但是这些安全机制完全依赖于服务器端的控制，其安全性建立在对CSP的信任之上。在复杂的网络环境和多变的商业利益之间，CSP能否保证安全机制的有效性，能否坚守对用户的服务承诺？   密文访问控制技术是服务器端不可信场景下的数据机密性解决方案。数据属主在存储数据之前预先对其进行加密，通过控制用户对密钥的获取权限来实现访问控制目标。一个典型的密文访问控制结构如图1所示。当前已经有许多针对密文访问控制技术

5、进行的研究。此类方法可以较好地解决数据机密性的问题，但是由于用户对数据密钥的获取权限完全由数据属主控制，权限管理的复杂程度将随数据量和用户量的增长显著提高，从而导致属主端成为系统的瓶颈。图1：典型密文访问控制架构   针对上述问题，本文首先确立了一个实现密文访问控制功能的基础架构ACCS，然后在ACCS的基础上提出了优化的基于属性的密文访问控制方法(AB-ACCS)，该方法通过用户属性和数据属性的匹配关系确定解密能力，显著降低了密文访问控制的复杂性，简化了云存储环境下的权限管理。最后本文对使用AB-ACCS和未使用AB-ACCS的2种存储方

6、案进行了实验测对比，证明了AB-ACCS在读写和权限管理方面的有效性。一、相关工作   在最初的密文访问控制方法中，数据属主将每个数据文件分别使用单独的密钥加密，并通过特定渠道向用户分发数据密钥。为了降低分发代价，Goh等人提出将数据密钥以用户的公钥加密，并存储于服务器端，用户直接访问服务器获取数据密钥。在上述2类方法中，系统都需要维护大量的数据密钥信息。为了减少需要维护的密钥数量，Damiani等人提出了一种层次访问控制方法(hierachicalaccesscontrol，HAC)，让用户可以通过用户私人密钥以及一份公开的信息表(tok

7、en)推导出被授权访问的数据密钥。HAC是一种经典的密文访问控制方法，许多不可信存储环境下的访问控制技术研究都是以HAC为基础的。但是目前HAC至少存在2个问题：首先，token表完全由数据属主维护且具有复杂的结构，每次进行权限变更都必须对相应文件的token表进行繁琐的操作，因此难以被应用于云存储下的大规模多用户读写环境。其次，token表的安全性也难以保证：token表也保存于服务器端，同样面临着来自不可信CSP的威胁。虽然提出了一种针对token表的安全保护方法，但是该方法仍然难以抵抗恶意服务器发起的重放攻击。   另外一类方法认为服

8、务器可以是部分可信(“honestbutcurious”)的，即不能将数据明文泄露给服务器端，但是除此之外服务器所有的行为都是忠实的。一种采用了代理重加密技术，数据属主根据用户信