沙特国王大学学报云计算中一种改进的Boneh-Lynn-Shacham签名动态审计阿德南·阿拉贝亚阿卜杜拉·本·加齐王子信息和通信技术学院，Al-Balqa应用大学，约旦Al-Salt阿提奇莱因福奥文章历史记录：收到2020年2020年5月22日修订2020年6月1日接受在线预订2020年保留字：云计算审计安全多批次云安全A B S T R A C T云计算是传统IT外包的替代方案因此，组织之间的云计算这项技术的采用带来了许多积极的方面，但也带来了各种风险和担忧。正式向外部提供商提供其云计算服务，并暗示其IT功能和流程外包给BPO服务的第三方提供商 的针 对 动态 云 数 据存 储 中的 隐 私公 开 审 计过 程 ， 提出 了 一种 改 进的 Boneh-Lynn-Shachame动 态审 计（MBLSDA）算法.该算法基于批量审计同时执行多个用户的审计过程，有效地实现了第三方审计（TPA）。针对隐私保护的公共审计过程，将同态云服务的用户在存储或更新数据时，使用Rijndal算法进行加密，并使用Boneh-Lynn-Shacham签名生成来生成密钥。最后，提出了一种改进的Boneh-Lynn-Shacham签名动态审计数据以提供安全性。©2020作者（S）。由爱思唯尔公司出版代表沙特国王大学这是一个开放的访问CC BY-NC-ND许可证下的文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍云存储系统可以随时随地为云用户提供灵活的按需数据存储服务（Qiu等人，2016年）。然而，云服务提供商（CSP）拥有用户数据的物理和虚拟。在这种云环境中，云数据不受云用户的控制。相反，云审计师管理云数据。但这个过程并不能确保数据的完整性，这意味着未经授权的云用户可以在所有者不知情的情况下修改数据。个人属于一个组，可以修改同一组中其他成员的数据（图1）。①的人。因此，为了避免这些问题，本文提出了一种改进的Boneh-Lynn-Shacham签名动态审计（MBLSSDA）算法，用于云动态存储中的启用第三方审核沙特国王大学负责同行审查制作和主办：Elsevier电子邮件地址：dr. bau.edu.jo（TPA）的同时和有效地，审计过程中的单用户以及批审计多用户有效地完成这项工作。此外，这项工作实现了Rijndael算法，用于在组用户请求数据所有者访问数据时由数据所有者生成加密密钥。该过程基于用于创建散列密钥的算法SHA-512来完成，该散列密钥由TPA用于检查云数据的完整性，并且该提议工作的附加优点之一是一次性密码验证方案。主要目标是建立一个云存储平台，优化隐私和保护，以增加用户一个安全的云计算系统，提高云服务用户的保护和隐私是其具体目标。一个新的审计框架，允许用户创建自己的规则来增强审计。一种审计系统，其中管理员和用户有各自独立的审计协议，第三方可以修改这些协议。本文的结构是在以下几节中解释保护云计算知识的尝试1.1. 现有审计计划数据的保密性没有得到保留，而目前的研究有效地保护了保密性和公开性。https://doi.org/10.1016/j.jksuci.2020.06.0011319-1578/©2020作者。由爱思唯尔公司出版代表沙特国王大学这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表沙特国王大学学报杂志首页：www.sciencedirect.comA. Alrabea/Journal of King Saud University- Computer and Information Sciences 34（2022）1388-13941389图1.一、公共审计中的基本隐私保护LIC审计TPA允许对存储的用户数据进行公开审计。保持TPA的完整性可以确保用于数据审计的数据在信息中为零这是要实现的关键因素之一TPA本身可能是恶意的，来自用户的信息可能会泄露。同样重要的是，用户数据不被识别。云服务器上的原始表单存储起来不安全，可能会被外部攻击者攻击。必须使用加密方法来提供更好的数据保护。在现有的方法中，云管理器负责测量数据质量的证据，这通常维护大量的用户数据。因此，增加了存储问题和在云服务器上产生证据的验证责任。在审计过程中，必须引入一个系统来克服云的负载对于一个值得信赖的系统，上述所有因此，有效和安全的审计计划是必要的，以有效地执行公共审计，确保存储的数据得到充分和自信的维护。公共云存储中的相互可验证保护可证明的数据审计表明，设备不安全，不会受到伪造、重放攻击和擦除攻击。该计划所要求的保护没有得到满足。在研究了这些攻击的原因后，提出了研究解决这些攻击的方案.最后，对所提出的研究的安全性进行了评价，结果表明是安全的。为了克服现有审计方案的局限性，有必要开发一种有效的公共审计协议。所提出的系统开发，以验证云数据的正确性，使用TPA。它定期或按需执行审计任务它确保在审计过程中不会将数据内容泄露给TPA它保持存储数据的完整性和为了克服现有审计方案的局限性，需要开发一种有效的公共审计协议。为了验证云数据的准确性与TPA，该系统已经建立。这执行定期或按需审计功能。它确保在审计过程中没有数据材料泄露给TPA。这意味着存储的数据是重要和保密的。2. 保护隐私的公共审计方案这项工作结合了隐私保护的公共审计过程中的随机标记的方法，使用改进的Boneh-Lynn-Shacham签名动态审计（MBLSSDA）算法。云服务应答中的采样块的线性组合被随机生成的伪随机函数（PRF）掩蔽。在随机生成中，第三方审计器（TPA）不再需要用户数据来构建正确的组，因此，不能产生用户的数据内容（Zhang等人，2012; Wu等人 ，2015 年 ） 。 公 共审 计 方 案 基 本 上 包含 四 种 不 同 的 算 法 ，如VerifyProof、Gen-Proof、SigGen、KeyGen，其根据用户植入设置运行。数据所有者使用SigGen来产生认证Meta数据，其可以包含MAC签名或相关的审计材料（Vijayalakshmi等人，2014; Kiraz等人，2016;Jachak等人，2012年）。GenProof由云服务运行以断言数据存储的准确性，而TPA应用VerifyProof来验证云服务代码证明。本文提出了一种基于Rijndael算法的批量审计方案。2.1. 公共审计它允许TPA按需验证云数据的正确性，而无需考虑实际的云数据。此外，本发明还提供了一种方法，通过向云认证用户提供任何额外的在线负担（Ezhilarasi和Krishnaveni，2019）。这一过程经历了公共审计制度建立和审计程序两个不同的阶段。2.2. 批量审计用户可以并发地请求来自TPA的审计服务和针对单个组或云用户的每个审计任务（McNevin等人，2004年）。但是这种方法效率很低，而且给审计工作带来了额外的负担。采用批量审计是解决这类问题的方法之一。在这里，TPA可以同时为不同的云用户执行多个审计任务。在此过程中，多个用户的转发聚集到TPA，在此过程之后，TPA将所有传入的请求批处理在一起，并将其作为单个请求转发到CSP。然后，CSP计算聚合身份验证器并再次将其转发给TPA（Patidar和Bhardwaj，2011）。1390A. Alrabea/沙特国王大学学报-计算机与信息科学34（2022）1388- 13942.3. 数据动态云外部审计员必须管理数据完整性，云用户可能希望执行一些数据块级别的流程，例如修改、删除和更新文件。因此，该系统提供了动态支持。块插入：在块插入操作中，服务器可以在现有客户端文件上插入任何内容或引入新的客户端文件。块删除：在数据块删除操作中，服务器或用户可以随时删除用户数据文件上的任何内容块修改：在数据块修改操作中，用户或服务器可以随时修改用户数据文件上的任何内容块验证：在块验证操作中，TPA提供关于块是否被更改的确认。日志历史记录：有关用户活动的日志详细信息保存在日志文件中。3. 多批审核公开审计过程中的另一个重要环节是多批次审计.在该多批审计过程中，TPA可以根据用户的各种请求同时处理多个审计过程。在单独的审计任务中，TPA可能是繁琐的，并且该过程导致效率低下。例如，给定K个不同数据表单的K个审计过程k个不同的云用户，TPA处理批量审计过程更有益，并且这些多个任务被收集并在一次过程中进行审计（Jose等人，2011;Kumari）。因此，考虑到这一必要需求，这项工作提出了一种新的修改的Boneh-Lynn-Shacham签名动态审计（MBLSSDA）算法，该算法用于支持多个签名因此，该过程在每个数据块的认证期间给出了有效的验证。利用该MBLSSDA过程可以实现一次多个任务的同时审计过程。4. 改进的Boneh-Lynn-Shacham签名动态审计在这项工作中，一组用户之间的数据共享是在云中以非常安全的方式完成的。作者-加密后的组成员只能访问共享数据，并且使用基于SHA-512算法的Rijndael算法和随机密钥生成过程来实现。 在公开验证的过程中，考虑了用户撤销过程和数据完整性，无需下载整个数据。它在共享数据的每个数据块上识别签名者，并保护私有信息不被公开验证者发现。该方法还提供了一种新的公共保护审计机制，用于共享数据的完整性和有效的组成员撤销。此外，这项工作使用，一次性密码生成方案，以达到高数据完整性，这是在下面的图中所示。 二、4.1. 多批次审核设计施工本节涉及多批次审计模块的设计，以形成一个高效的用户撤销和公共审计，如图所示。3.第三章。4.1.1. 用户注册用户注册是由云管理员完成的典型过程;在此注册过程中，组用户必须使用其个人信息注册其详细信息。在注册过程之后，用户获得用于处理云动态数据共享操作的个人ID。例如，添加或删除。如果任何用户需要编辑他们的个人信息，他们必须将适当更改的详细信息提交给云管理员，然后云管理员可以更新和编辑适当的用户信息，整个过程由云管理员控制，如图所示。 四、4.1.2. 文件上传在文件上传过程中，信息由群组用户共享，在本工作中，加密操作是使用基于SHA-512算法的Rijndael算法完成的。Rijndael是众所周知的块密码和标准对称密钥加密算法，其将用于加密敏感数据（Khan和Malluhi，2013）。因此，数据块的解密或加密是通过具有特定变换的多次迭代来完成的（舍入函数见图5）。该算法还定义了一种从用户的原始密钥生成一系列子密钥的方法。创建的子密钥用作round函数的输入。用户注册和电子邮件ID验证用于电子邮件ID验证的密钥验证（第一次）用户配置文件接口用户登录文件上传文件搜索和下载拆分子块加密spited文件OTP生成和发送邮件存储到多个云服务器OTP验证解密和合并下载数据库图二. 使用一次性密码的用户验证。fgω！1/4小时i222 22A. Alrabea/Journal of King Saud University- Computer and Information Sciences 34（2022）1388-13941391图三.用户声明和公共审计。见图4。登记基本的伪代码如下：伪码-Rijndael算法//考虑执行的轮数是Nr//数据块（Nb）//密钥长度（Nk）//cipher results =stateRijndael（State，CipherKey）{public int findDuplicate（intfindDuplicate）;对于（i = 1 ; iFinalRound（State，ExpandedKey + Nb*Nr）;}//Round函数为Round（State，RoundKey）{ ByteSub（State）;ShiftRow（State）; MixColumn（State）;AddRoundKey（State，RoundKey）;}5. 使用云数据审计修改Boneh-Lynn-Shacham在这项工作中，云数据审计过程是通过在每个Gap Diffie-Hellman（GDP）类别G中使用修改的Boneh-Lynn-Shacham签名系统来完成的。它还包括从消息空间到组G的散列函数，并且与Pedersen和Chaum的已证明的签名方案（Cimato等人，2013年;Nagarajan和Karthikeyan，2012年; Vasarhelyi和Halper，1991年）。确切地说，考虑G g是素数阶的Gap Diffie-Hellman群，具有散列函数H： 0; 1 G，被认为是随机预言机，任何字符串可以被签名，并且签名被标识为群G的单个元素该方案包含以下算法。密钥生成算法//使用公钥v和私钥x生成非对称密钥对（x，v）Zn * Gn数据：G2的生成器g2，素数p结果：私钥×2Zn，公钥v2 G2选择随机数× 2Zn小维G2xReturn（x，v）SigGen算法//使用私钥x对消息M进行签名时使用的SigGen。//这个算法需要一个哈希函数H，它可以将消息哈希到一个元素G1。//假设H是一个随机哈希函数。数据：私钥×2Zn，消息M2 {0，1}* 结果：签名r2G1H← H（M）2G1r←h^x返回r检验算法//使用公钥验证签名数据：公钥v G2，签名rG1，消息M{0，1}*结果：布尔值H← H（M）2G1返回测试（（g^2，v，h，r）ðÞ1392A. Alrabea/沙特国王大学学报-计算机与信息科学34（2022）1388- 1394图五. Rijndael在如图5所示的审计过程中，通过使用一次性密码方法对每个组用户进行认证，并且该密码通过使用SHA-512算法生成。（续）一种改进的Boneh-Lynn-Shacham签名动态审计安全散列算法（SHA）是由Accord开发的，在1993年加入联邦信息处理标准（FIPS180）和国家标准与技术研究所（NIST）（Massonet等人，2011 年; Ezhilarasi 和Krishnaveni，2018年）。沙基于哈希函数MD4。SHA-1在RFC 3174中也有说明。5.1. 将OTP转发给云用户生成OTP后，应通过对用户邮件或手机的网关操作将在这里，URL用于此过程，作为一个库和命令行工具，用于在其中传输数据。1： curl init初始化：用于初始化会话。2： curl setopt设置：设置URL传输的可能性。3： curl exec脚本：执行cURL会话。4： curl close：关闭cURL会话并释放所有云资源。以下过程示出了所提出的基于修改的Boneh-Lynn-Shacham的云审计与基于Rijndael算法的数据完整性检查过程的总体过程（Tsai等人，2009年）。一种改进的Boneh-Lynn-Shacham签名动态审计第一步：云服务控制器或社区客户先做服务器注册。身份验证后，创建OTP以传输用户电话或邮件。输入OTP号码用户可以登录并查看他们的云信息。利用Rijandael算法生成的是用户操作完成时的性能.第二步：云用户注册，输入OTP后登录。如果用户想访问一个文件，最初用户发送请求到服务器的文件授权。步骤3：云服务器阻止用户或接受请求，或取决于用户验证。服务器接受用户的请求后，将加密密钥发送到用户的手机或邮箱。Rijandael算法用于生成用于安全目的的加密密钥。第四步：输入加密密钥，用户可以修改或更新文件，并再次上传文件到云服务器上传文件后会生成一个第五步：现在，第三方管理员登录并通过比较更改后的文件哈希值和原始文件进行批量验证，如果获得的哈希值相同，则文件不被更改，否则它被用户更改。步骤6：在此过程之后，云管理员做登录，并将发送已通过短信或邮件更改的文件列表给云用户。第7步：云用户将查看经过调整的文件，并将放弃用户所做的更改或覆盖原始文件。5.2. 下载验证最后的过程是完整性验证，如图6所示，这里TPA请求用户提供密钥以检查文件完整性。组中的数据所有者授予TPA下载文件的权限swq2，在此过程之后，A. Alrabea/Journal of King Saud University- Computer and Information Sciences 34（2022）1388-13941393见图6。提出了基于Boneh-Lynn-Shacham的云审计。TPA可以检查完整性。如果对文件进行了任何更改或修改，它将反映在云管理端和数据所有者端。此时云管理员发送警告如果TPA对建议的文件进行了任何更改或修改，则将其发送给数据所有者。在没有任何密钥验证或元数据验证的情况下，数据所有者可以理解数据被更改。6. 结果讨论这项工作使用Java和Cloud Sim实现。从图7中的结果显示，公钥生成时间与所提出的具有Rijndael算法的修改的Boneh-Lynn-Shacham签名动态审计（MBLSSDA）的组大小相当。图图8示出了签名生成时间与块大小相当。由于主用户需要创建密钥见图7。MBLSSDA- RIJNDAEL算法的密钥生成时间。图8.第八条。MBLSSDA-RIJNDAEL算法的认证签名生成时间图9.第九条。MBLSSDA-RIJNDAEL的用户验证时间1394A. Alrabea/沙特国王大学学报-计算机与信息科学34（2022）1388- 1394在catch审计过程中，为每个组用户单独设置密钥。图9示出了所提出的具 有 Rijndael 算 法 的 修 改 的 Boneh-Lynn-Shacham 签 名 动 态 审 计（MBLSSDA）和具有Merkle B树的ELGAMAL数字2013年，在用户验证时间方面。结果表明，虽然ELGAMAL-Merkle B-tree方案具有很高的用户验证时间相比，所提出的工作。这是因为ELGAMAL-Merkle B树方案在对挑战块进行批量审计过程中需要对组号进行多次乘法运算和取幂运算。7. 结论针对云数据动态存储的特点，提出了一种基于MBLSSDA的隐私保护公共审计算法。它使TPA能够对多个用户执行高效的审计过程，以及对多个用户进行批量审计。此外，本工作实现了Rijndael算法，以生成加密密钥的数据所有者和在其他组用户请求数据所有者访问数据的时间。这个过程是基于SHA-512算法来完成的，该算法用于创建用于TPA的散列密钥，以检查云数据的完整性，并且所提出的工作的附加优点之一是一次性密码验证方案。最后，TPA验证数据的完整性。结果表明，通过比较单次审计和批处理审计过程，后者的性能更好，它提高了整个系统的性能。数据被分成多个部分，然后以加密的云格式存储根据数据所有者的要求，TPA通过检查签名（一个由数据所有者创建，另一个由数据所有者提供）来验证数据完整性。这只是检查存储的数据是否被滥用，并通知数据所有者。只有加密类型的数据存储在云服务器上。云服务器不涉及证明计算验证，这减轻了云服务器在线负担。所有审计规范都得到了满足，并且所提出的方法减轻了云服务器的负担。今后将进行数据密集型操作，如审查、删除和添加数据。竞争利益作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。引用Cimato，S.，Damiani，E.，Zavatarelli，F.，梅尼科奇河，2013年6月。对云服务进行认证。在：2013年IEEE第九届世界服务大会，IEEE，pp。92比97Ezhilarasi，M.，Krishnaveni，V.，2018.无线传感器网络研究综述：能量与生命周期观点。 塔加河Graph. 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