云环境下基于安全网络编码的数据更新算法

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017106

通信学报 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (5): 121-127.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2017106

云环境下基于安全网络编码的数据更新算法

吴昊¹,赖成喆¹,范九伦¹,刘建华²

¹ 西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西西安 710121
² 西安邮电大学信息中心，陕西西安 710121

修回日期:2017-04-06 出版日期:2017-05-01 发布日期:2017-05-28
作者简介:吴昊（1981-），男，江苏武进人，西安邮电大学讲师，主要研究方向为信息安全。|赖成喆（1985-），男，陕西汉中人，博士，西安邮电大学副教授，主要研究方向为信息安全。|范九伦（1964-），男，河南温县人，博士，西安邮电大学教授，主要研究方向为信号处理和信息安全。|刘建华（1963-），男，陕西宝鸡人，西安邮电大学高级工程师，主要研究方向为信息安全。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61502386);陕西省国际科技合作与交流计划基金资助项目(2015KW-010)

Data update algorithm based on secure network coding in cloud environment

Hao WU¹,Cheng-zhe LAI¹,Jiu-lun FAN¹,Jian-hua LIU²

¹ School of Communication and Information Engineering,Xi’an University of Posts and Telecommunications,Xi’an 710121,China
² Information Centre,Xi’an University of Posts and Telecommunications,Xi’an 710121,China

Revised:2017-04-06 Online:2017-05-01 Published:2017-05-28
Supported by:
The National Natural Science Foundation of China(61502386);The International Science and Technology Cooperation and Exchange Plan in Shaanxi Province(2015KW-010)

摘要/Abstract

摘要：

在云环境下进行数据存储时，利用安全网络编码技术可以很好地解决数据的隐私性和可靠性问题。但经过网络编码后的各个编码块通常具有很高的相关性，文件内容极少的变化都需要重新编码，极易造成数据泄露，同时严重消耗了系统资源。为此，提出一种网络编码云存储数据更新算法，存储节点只需要根据服务器发送的差值矩阵，更新部分编码块，就可以完成整个文件的更新。实验结果表明，所提算法和RS编码、Tornado编码相比，在保证了数据安全的前提下大大提高了数据更新和数据重构的效率。

关键词: 云存储, 网络编码, 数据更新, 隐私保护, 差值矩阵

Abstract:

In the cloud environment for data storage,the use of secure network coding technology can be a good solution to the data privacy and reliability issues.However,each coding block usually has a high correlation after network coding,very few updates to the file need to be re-encoded which is extremely easy to cause information leakage and serious consumption of system resources.To solve this problem,a network coding cloud storage data updating algorithm was proposed.Just by sending files change difference matrix,the storage node could update parts of the coding block accordingly which could complete the entire update files.Experimental results show that compared with RS coding and Tornado coding,the algorithm can not only ensure data security,but also greatly improve the efficiency of data update and data reconstruction.

Key words: cloud storage, network coding, data update, privacy protection, difference matrix

中图分类号:

TP393

吴昊,赖成喆,范九伦,刘建华. 云环境下基于安全网络编码的数据更新算法[J]. 通信学报, 2017, 38(5): 121-127.

Hao WU,Cheng-zhe LAI,Jiu-lun FAN,Jian-hua LIU. Data update algorithm based on secure network coding in cloud environment[J]. Journal on Communications, 2017, 38(5): 121-127.

图/表 7

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表1

图6

参考文献 15

[1]	谭霜, 贾焰, 韩伟红 . 云存储中的数据完整性证明研究及进展[J]. 计算机学报, 2015,38(1): 164-176.
	TAN S , JIA Y , HAN W H . Research and development of provable data integrity in cloud storage[J]. Chinese Journal of Computers, 2015,38(1): 164-176.
[2]	傅颖勋, 罗圣美, 舒继武 . 安全云存储系统与关键技术综述[J]. 计算机研究与发展, 2013,50(1): 136-145.
	FU Y X , LUO S M , SHU J W . Survey of secure cloud storage system and key technologies[J]. Journal of Computer Research & Development, 2013,50(1): 136-145.
[3]	李晖, 孙文海, 李凤华 ,等. 公共云存储服务数据安全及隐私保护技术综述[J]. 计算机研究与发展, 2014,51(7): 1397-1409.
	LI H , SUN W H , LI F H ,et al. Secure and privacy-preserving data storage service in public cloud[J]. Journal of Computer Research &Development, 2014,51(7): 1397-1409.
[4]	张玉清, 王晓菲, 刘雪峰 ,等. 云计算环境安全综述[J]. 软件学报, 2016,27(6): 1328-1348.
	ZHANG Y Q , WANG X F , LIU X F ,et al. Survey on cloud computing security[J]. Journal of Software, 2016,27(6): 1328-1348.
[5]	DIMAKIS A G , BRIGHTEN G P , WU Y ,et al. Network coding for distributed storage systems[J]. IEEE Transactions on Information Theory, 2007,56(9): 4539-4551.
[6]	LIN H , TZENG W . A secure decentralized erasure code for distributed networked storage[J]. IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, 2010,21(11): 1586-1594.
[7]	WU Y N . Existence and construction of capacity-achieving network codes for distributed storage[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2010,28(2): 277-288.
[8]	DIMAKIS A G , ALEXANDROS G . A survey on network codes for distributed storage[J]. Computing Research Repository, 2011,99(3): 476-489.
[9]	KUBIATOWICZ H W A J D.Erasure coding vs . replication:a quantitative comparison[J]. Lecture Notes in Computer Science, 2002,2429: 328-337.
[10]	鄢喜爱, 张大方, 杨金民 ,等. 面向云存储容错系统的 RS 再生码[J]. 通信学报, 2016,37(10): 65-74.
	YAN X A , ZHANG D F , YANG J M ,et al. RS regenerating codes for cloud storage fault-tolerant system[J]. Journal on Communications, 2016,37(10): 65-74.
[11]	谭鹏许, 陈越, 兰巨龙 ,等. 用于云存储的安全容错编码[J]. 通信学报, 2014,35(3): 109-115.
	TAN P X , CHEN Y , LAN J L ,et al. Secure fault-tolerant code for cloud storage[J]. Journal on Communications, 2014,35(3): 109-115.
[12]	王伟平, 张俊峰, 王建新 . 基于零空间的网络编码云存储完整性校验方案[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2016(1): 83-88.
	WANG W P , ZHANG J F , WANG J X . Data integrity check based on null space for network coding based cloud storage[J]. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2016(1): 83-88.
[13]	徐剑, 李坚, 韩健 ,等. 融合门限公钥加密和纠删码的安全云存储模型[J]. 软件学报, 2016,27(6): 1463-1474.
	XU J , LI J , HAN J ,et al. Secure cloud storage model based on threshold public key encryption and erasure codes over exponents[J]. Journal of Software, 2016,27(6): 1463-1474.
[14]	罗象宏, 舒继武 . 存储系统中的纠删码研究综述[J]. 计算机研究与发展, 2012,49(1): 1-11.
	LUO X H , SHU J W . Summary of research for erasure code in storage system[J]. Journal of Computer Research & Development, 2012,49(1): 1-11.
[15]	PLANK J S , . The RAID-6 liberation codes[C]// The 6th USENIX Conference on File and Storage Technologies(FAST’08). 2008: 97-110.

编码算法	解码所需文件块数	数据更新时传输的内容
RS编码	k	所有新的编码块
Tornado码	k (1+ε)	所有新的编码块
本文算法	k	差值向量U

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Data update algorithm based on secure network coding in cloud environment

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[1]	马鑫迪, 李清华, 姜奇, 马卓, 高胜, 田有亮, 马建峰. 面向Non-IID数据的拜占庭鲁棒联邦学习[J]. 通信学报, 2023, 44(6): 138-153.
[2]	冯涛, 陈李秋, 方君丽, 石建明. 基于本地化差分隐私和属性基可搜索加密的区块链数据共享方案[J]. 通信学报, 2023, 44(5): 224-233.
[3]	夏莹杰, 朱思雨, 刘雪娇. 区块链架构下具有条件隐私的车辆编队跨信任域高效群组认证研究[J]. 通信学报, 2023, 44(4): 111-123.
[4]	胡柏吉, 张晓娟, 李元诚, 赖荣鑫. 支持多功能的V2G网络隐私保护数据聚合方案[J]. 通信学报, 2023, 44(4): 187-200.
[5]	徐明, 张保俊, 伍益明, 应晨铎, 郑宁. 面向网络攻击和隐私保护的多智能体系统分布式共识算法[J]. 通信学报, 2023, 44(3): 117-127.
[6]	余晟兴, 陈钟. 基于同态加密的高效安全联邦学习聚合框架[J]. 通信学报, 2023, 44(1): 14-28.
[7]	赖恪, 雷菁, 刘伟, 文磊. 基于网络编码的稀疏码分多址接入HARQ方案[J]. 通信学报, 2022, 43(9): 57-69.
[8]	哈冠雄, 贾巧雯, 陈杭, 贾春福. 无第三方服务器的基于数据流行度的加密去重方案[J]. 通信学报, 2022, 43(8): 17-29.
[9]	张学旺, 黎志鸿, 林金朝. 基于公平盲签名和分级加密的联盟链隐私保护方案[J]. 通信学报, 2022, 43(8): 131-141.
[10]	王继锋, 王国峰. 边缘计算模式下密文搜索与共享技术研究[J]. 通信学报, 2022, 43(4): 227-238.
[11]	封化民, 史瑞, 袁峰, 李艳俊, 杨旸. 高效的强隐私保护和可转让的属性票据方案[J]. 通信学报, 2022, 43(3): 63-75.
[12]	于海宁, 张宏莉, 余翔湛, 曲家兴, 葛蒙蒙. 隐私保护的轨迹相似度计算方法[J]. 通信学报, 2022, 43(11): 1-13.
[13]	彭滔, 钟文韬, 王国军, 罗恩韬, 熊金波, 刘忆宁, Hao Wang. 移动社交网络中面向隐私保护的精确好友匹配[J]. 通信学报, 2022, 43(11): 90-103.
[14]	史瑞, 封化民, 谢惠琴, 史国振, 刘飚, 杨旸. 基于带智能卡的移动终端实现的隐私保护的属性票据方案[J]. 通信学报, 2022, 43(10): 26-41.
[15]	熊金波, 周永洁, 毕仁万, 万良, 田有亮. 边缘协同的轻量级隐私保护分类框架[J]. 通信学报, 2022, 43(1): 127-137.