多地理位置存储的云端数据完整性验证方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201410299677.X	申请日：	2014.06.27
公开号：	CN104052819A	公开日：	2014.09.17
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H04L 29/08申请日:20140627\|\|\|公开
IPC分类号：	H04L29/08; H04L29/06; H04L9/32	主分类号：	H04L29/08
申请人：	西安电子科技大学
发明人：	周洪丞; 杨超; 马建峰; 董超; 张明月; 张坤; 姚亮; 张鹏
地址：	710071 陕西省西安市太白南路2号
优先权：
专利代理机构：	陕西电子工业专利中心 61205	代理人：	王品华;朱红星
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内容摘要

本发明公开了一种多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，主要解决现有技术验证效率低，且验证次数受限的问题。其实现步骤是：(1)用户加密原文件，并为其添加冗余码；(2)用户选择存储服务器并上传文件；(3)用户在存储服务器最近位置设置地标服务器，地标服务器对存储服务器进行挑战，存储服务器对挑战进行响应；(4)地标服务器验证存储服务器的响应，判断云端数据的完整性；(5)地标服务器根据挑战响应的时间，测量云存储数据的地理位置；(6)用户对存储服务器的测量位置做出判断。本发明能实现多地理位置存储的云端数据完整性验证，减少了验证过程中的计算和传输数据量，可用于云端存储数据的安全性和可靠性检测。

权利要求书

1.  一种多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，包括如下步骤：
(1)文件拥有者User处理原始文件F及生成密钥k_tag：
1a)文件拥有者User利用对称加密算法，对其希望存储在云端的原始文件F进行加密，并为加密后的文件添加冗余码得到密文文件F′；
1b)文件拥有者User将密文文件F′分为n块，并将每块文件分为s节，利用伪随机数生成算法生成计算密文文件标签时需要的密钥k_tag，并根据对密文文件F′的指定分节数s，生成计算标签时需要的s个加盐数据{α₁，α₂，...，α_s}；
1c)文件拥有者User利用生成的密钥k_tag及s个加盐数据{α₁，α₂，...，α_s}，分别计算密文文件F′的n块数据所对应的标签σ_i；
(2)文件拥有者User选择存储服务器并上传密文文件F′及标签σ_i：
2a)文件拥有者User根据其对要存储的文件的地理位置要求，从云存储服务商Provider提供的文件存储服务器中选择满足其要求的一个服务器集合C；
2b)文件拥有者User将密文文件F′及其标签σ_i一起上传云储存服务商，云存储服务商将密文文件F′及其标签σ_i发送至服务器集合C中的每一个文件存储服务器；
(3)文件存储服务器Storage对文件标签σ_i进行重编码：
3a)云存储服务商Provider为每个文件存储服务器Storage分配一个唯一的服务器标记ρ；
3b)文件存储服务器Storage使用其服务器标记ρ，对文件标签σ_i进行重编码，得到此存储服务器独有的文件标签σ_ρ，i，并将该文件标签σ_ρ，i和密文文件F′同时存储；
(4)地标服务器L对文件存储服务器Storage进行挑战，并记录挑战和响应的时间差：
4a)用户根据文件存储服务器的位置，在每个存储服务器的最近位置设置一个地标服务器L，根据两地标服务器之间的距离Len，测量两个地标服务器之间时延为t，得到两地标服务器间数据传输速率
4b)地标服务器L使用伪随机数生成算法，生成一组挑战数据Q发送给文件存储服务器Storage，并记录发送挑战的时间t_ch，该挑战数据Q包括要挑战的文件块号i和参与挑战的随机值v_i；
4c)文件存储服务器Storage在接到挑战数据Q后，将其存储的密文文件F′的数据块及文件标签σ_ρ，i与挑战中的伪随机值v_i进行乘法求和运算，并将文件响应值{μ}和标签响应值σ_ρ发送给地标服务器L，地标服务器L记录接收响应的时间t_re；
(5)地标服务器L服务器判断文件的完整性和地理位置：
5a)地标服务器L使用收到的文件响应值{μ}，与密钥k_tag及加盐数据{α₁，α₂，...，α_s}进行计算，得到结果标签σ_L，验证结果标签σ_L是否与收到的标签响应值σ_ρ相同，如果验证通过，执行步骤5b)，否则结束验证；
5b)地标服务器L根据发送挑战时间t_ch和接收响应的时间t_re，计算存储服务器与地标服务器L的距离为r＝V*(t_re-t_ch)，并将该距离r发送给文件拥有者User；
5c)使用另一地标服务器L′对同一文件存储服务器Storage进行挑战，按照5b)的方法得到存储服务器与地标服务器L′的距离为r’，并将r’发送给文件拥有者User
5d)文件拥有者User分别以所述的地标服务器L、L′的位置为圆心，以r与r’为半径作圆，用该两圆的交汇区域作为存储服务器Storage的测量位置；
(6)文件拥有者User按照步骤5b)-5d)，计算服务器集合C中所有存储服务器的测量位置，判断所有存储服务器测量位置是否满足User对地理位置的要求，若满足，则证明云存储服务商按照协议内容存储密文文件F′，否则，说明云存储服务商违反协议内容，则退出验证并向云存储服务商提出申诉。

2.  根据权利要求1所述的多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，其特征在于，所述步骤1c)中计算每一块文件对应的标签σ_i，通过如下公式计算：
σi&LeftArrow;fkprf(i)+Σj=1sαjmi,j,]]>
其中，i∈[1，n]，表示n个文件块中的第i块，j∈[1，s]，表示s节文件中的第j节，m_i，j表示第i块文件的第j节数据，α_j是文件第j节的加盐数据，表示使用k_prf作为密钥，以i为输入的伪随机数生成器，σ_i表示计算得到的密文文件第i块数据的标签。

3.  根据权利要求1所述的多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，其特征在于，所述步骤3b)中对文件标签进行重新编码，得到此存储服务器独有的文件标签σ_ρ，i，通过如下公式计算：
σρ,i&LeftArrow;σi+hskr(ρ),]]>
其中，sk_r是文件标签进行重编码时使用的密钥，ρ是存储服务器的标签，是以ρ为输入的哈希算法，σ_i是文件上传者生成的第i块文件的文件标签，σ_ρ，i是存储服务器ρ对文件标签σ_i进行重编码后得到的新文件标签。

4.  根据权利要求1所述的多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，其特征在于，所述步骤4b)的地标服务器L使用伪随机数生成方法，生成一组挑战Q，其表示如下：
Q＝{(i，v_i)}，
其中，(i，v_i)表示挑战文件块号和挑战值组合，i∈[1，n]表示对第i块文件进行挑战，v_i是地标服务器L生成的伪随机数。

5.  根据权利要求1所述的多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，其特征在于，所述步骤4c)的文件存储服务器Storage对接收到的挑战数据Q进行响应，按如下步骤进行：
4c1)文件存储服务器Storage根据收到的挑战数据Q，使用文件标签σ_ρ，i计算得到标签的响应值σ_ρ：
σρ&LeftArrow;Σ(i,vi)&Element;Qviσρ,i,]]>
其中，(i，v_i)表示挑战文件块号和挑战值组合，i∈[1，n]表示对第i块文件进行挑战，v_i是地标服务器L生成的伪随机数；
4c2)文件存储服务器Storage根据收到的挑战数据Q，使用文件块计算文件的响应值{μ}，其中{μ}＝{μ₁，μ₂，...，μ_j，...，μ_s}，μ_j是第j节文件的响应值，μ_j的计算公式如下：
μj&LeftArrow;Σ(i,vi)&Element;Qvimi,j,]]>
其中，m_i，j表示第i块文件的第j节数据；
4c3)文件存储服务器Storage将计算得到的标签响应值σ_ρ和文件响应值{μ}发送给发出挑战的地标服务器L。

6.  根据权利要求1所述的多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，其特征在于，所述步骤5a)中的结果标签σ_L，通过下式计算：
σ_L←σ_1L+σ_2L，
σ1L&LeftArrow;Σj=1sαjμj,]]>
σ2L&LeftArrow;Σ(i,vi)&Element;Qvi(fkprf(i)+hskr(ρ)),]]>
其中，σ_ρ和μ_j表示从存储服务器收到的标签响应和文件响应，i∈[1，n]，表示n个文件块中的第i块，j∈[1，s]，表示s节文件中的第j节，v_i表示挑战Q中的伪随机值，表示使用k_prf作为密钥，以i作为输入的伪随机数生成器，表示存储服务器ρ进行标签重编码的函数，α_j表示文件第j节的加盐数据。

说明书

多地理位置存储的云端数据完整性验证方法
技术领域
本发明属于信息安全技术领域，特别涉及多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，可用于云存储服务中，验证云存储服务商是否按协议要求在不同地理位置存储数据及存储数据是否完整。
背景技术
在当今时代，人们越来越多的使用和依赖云。无论在计算资源还是存储资源上，使用云都能够使人们的工作更高效、方便。
当用户将文件存储在云端时，是希望文件可以在云端完整的保存，从而保证用户不需要在本地计算机存储文件的备份。而当用户需要使用文件时，能够方便地随时随地获得其之前存储的文件。因此，用户往往希望云存储服务商能够为其完整的保存文件，并保证文件的安全性。
在某些情况下，为了确保文件的安全，用户会要求云存储服务商存储文件的多个备份。然而即便如此，在有些情况下，知道文件被存储多份还是不够的。例如，如果多份文件被存储在同一块硬盘上，而这块硬盘发生损坏；或者存储在同一个数据中心，而此数据中心发生了大规模停电。这两种情况都会使用户无法获取其存储在云端的文件。因此，很多情况下用户会要求云存储服务商在多个地理位置为其文件存储多个文件备份。将文件存储在不同地理位置有多个优点：首先，当某个存储数据中心地区发生大规模停电或严重自然灾害时，可以保证文件不丢失，仍然可以被用户获得；其次，在多个地理位置进行备份，当用户请求数据时，可以根据请求的地理位置选择距离最近的文件备份，并将其发送给用户，从而缩短用户获取文件的时间。
在用户存储数据时，可能与存储服务商订立协议，存储服务商需要按照协议，将用户数据进行多备份保存。而在这样的情况下，用户只能选择被动相信存储服务商的协议，而无法主动进行验证。如果存储服务器存在欺骗行为，即没有将文件按照协议要求进行多备份存储，用户只有在事故真正发生时，即产生实际损失时才能发现。虽然，可以依据协议要求存储服务商进行相应的赔偿，但是，有时候造成的损失却是无法恢复的。因此，需要设计一种方案，在损失未发生时，对云端的多个文件备份进行验证。确保存储服务商按照协议要求为用户存储了多个数据备份。
为了解决上述问题，业界提出了以下解决方案：
一.Karyn Benson等人使用基于传输时间的方法。他们使用多个地标服务器，向多个数据中心进行数据请求。由于假设已知所有数据中心的位置，如果能够在某个指定时间内获得数据，可以判定此数据中心存储有数据备份。此方案的问题是，必须知道所有数据中心的准确位置，因为需要在数据中心附近设置地标服务器进行验证，并且需要地标服务器与数据中心通信以得到标准的传输时间，此过程中可能存在欺骗行为；另外，此方案在验证文件时，要求服务器将部分验证文件发回到地标服务器进行验证，因此该方法会占用很大的带宽。
二.基于对称密码学的方案以RSA公司的Juels和EMC公司的Kaliski提出的基于岗哨的可恢复证明系统POR为典型代表。其基本思想是首先用对称加密体制将文件加密并用纠错码编码，然后在编码后的文件中的一些随机位置插入和文件数据不可区分的“岗哨”；检查者在挑战时要求服务器返回一些随机位置的岗哨。作者证明只有服务器以大于一定值的概率做出有效的应答，则文件是可以恢复的。这种方法具有计算开销小的优点，但其缺点在于每次需要消耗掉一个岗哨，因此只能执行有限次的挑战。此外，如果文件需要更新时，这种方案需要找出所有未经使用的岗哨，然后重新编码，重新插入文件中，效率较低。
三.几乎与POR同时，Ateniese等人提出了可证明数据持有(provable data possession，PDP)模型。该模型主要原理是：令N为一个RSA模数，F为代表文件的大整数，检查者保持k＝Fmod(φN)；在挑战中，检查者发送Z_N中的随机元素g，服务器返回s＝g^FmodN；检查者验证是否存在g^kmodN＝s，从而确定原始文件是否存在。元素的PDP技术也只能处理静态数据，且计算开销较大，效率不高。
发明内容
本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，以不受限制的、高效的对云存储数据进行完整性和多地理位置的验证。
本发明的技术方案是：采用基于时间延迟的地理位置判定方法对多地理位置进行验证，采用基于数据可恢复性证明方法对数据的完整性进行验证。其实现步骤如下：
一.技术原理：
为了解决“多地理位置存储的云端数据”场景中的完整性验证问题，本发明提出一个基于时延的、高效的证明方案。在该方案包括两个部分，分别是该方案包括两个部分：
1.利用基于时延的方法对数据段地理位置进行判定。本方案采用基于时延的方法，即利用数据的传输时延在一定程度上与数据发送和接收端的距离成正相关的规律，来估计发送端到接收端之间的距离。为了测量时延，需要在每个数据中心附近部署一个位置已知的地标服务器，并用其请求两个数据中心的数据，根据请求时延以及两个地标服务器的位置，对数据中心的可能位置进行判断。最后通过验证两个数据中心可能位置是否重合，来判断两个数据中心是否位于不同的地理位置。
2.利用数据可恢复性验证方法来确保文件的完整性。本方案采用数据可恢复性验证方案，即按照规则对云端数据进行挑战，并根据响应结果对云端存储数据的完整性进行验证。使用POR方案，在数据存储到数据中心之前，向数据中添加冗余码，并将数据进行对称加密处理。然后将数据分块，并对每一块数据计算标签，最后将文件与标签一起发送到数据中心进行存储。在验证过程中，要求数据中心将文件指定块以及数据标签与某个随机值进行运算，并将两者的计算结果都返回，进行数据的可恢复性验证。
二.实现步骤：
1.一种多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，包括如下步骤：
(1)文件拥有者User处理原始文件F及生成密钥k_tag：
1a)文件拥有者User利用对称加密算法，对其希望存储在云端的原始文件F进行加密，并为加密后的文件添加冗余码得到密文文件F′；
1b)文件拥有者User将密文文件F′分为n块，并将每块文件分为s节，利用伪随机数生成算法生成计算密文文件标签时需要的密钥k_tag，并根据对密文文件F′的指定分节数s，生成计算标签时需要的s个加盐数据{α₁，α₂，...，α_s}；
1c)文件拥有者User利用生成的密钥k_tag及s个加盐数据{α₁，α₂，...，α_s}，分别计算密文文件F′的n块数据所对应的标签σ_i；
(2)文件拥有者User选择存储服务器并上传密文文件F′及标签σ_i：
2a)文件拥有者User根据其对要存储的文件的地理位置要求，从云存储服务商Provider提供的文件存储服务器中选择满足其要求的一个服务器集合C；
2b)文件拥有者User将密文文件F′及其标签σ_i一起上传云储存服务商，云存储服务商将密文文件F′及其标签σ_i发送至服务器集合C中的每一个文件存储服务器；
(3)文件存储服务器Storage对文件标签σ_i进行重编码：
3a)云存储服务商Provider为每个文件存储服务器Storage分配一个唯一的服务器标记ρ；
3b)文件存储服务器Storage使用其服务器标记ρ，对文件标签σ_i进行重编码，得到此存储服务器独有的文件标签σ_ρ，i，并将该文件标签σ_ρ，i和密文文件F′同时存储；
(4)地标服务器L对文件存储服务器Storage进行挑战，并记录挑战和响应的时间差：
4a)用户根据文件存储服务器的位置，在每个存储服务器的最近位置设置一个地标服务器L，根据两地标服务器之间的距离Len，测量两个地标服务器之间时延为t，得到两地标服务器间数据传输速率
4b)地标服务器L使用伪随机数生成算法，生成一组挑战数据Q发送给文件存储服务器Storage，并记录发送挑战的时间t_ch，该挑战数据Q包括要挑战的文件块号i和参与挑战的随机值v_i；
4c)文件存储服务器Storage在接到挑战数据Q后，将其存储的密文文件F′的数据块及文件标签σ_ρ，i与挑战中的伪随机值v_i进行乘法求和运算，并将文件响应值{μ}和标签响应值σ_ρ发送给地标服务器L，地标服务器L记录接收响应的时间t_re；
(5)地标服务器L服务器判断文件的完整性和地理位置：
5a)地标服务器L使用收到的文件响应值{μ}，与密钥k_tag及加盐数据{α₁，α₂，...，α_s}进行计算，得到结果标签σ_L，验证结果标签σ_L是否与收到的标签响应值σ_ρ相同，如果验证通过，执行步骤5b)，否则结束验证；
5b)地标服务器L根据发送挑战时间t_ch和接收响应的时间t_re，计算存储服务器与地标服务器L的距离为r＝V*(t_re-t_ch)，并将该距离r发送给文件拥有者User；
5c)使用另一地标服务器L′对同一文件存储服务器Storage进行挑战，按照5b)的方法得到存储服务器与地标服务器L′的距离为r’，并将r’发送给文件拥有者User；
5d)文件拥有者User分别以所述的地标服务器L、L′的位置为圆心，以r与r’为半径作圆，用该两圆的交汇区域作为存储服务器Storage的测量位置；
(6)文件拥有者User按照步骤5b)-5d)，计算服务器集合C中所有存储服务器的测量位置，判断所有存储服务器测量位置是否满足User对地理位置的要求，若满足，则证明云存储服务商按照协议内容存储密文文件F′，否则，说明云存储服务商违反协议内容，则退出验证并向云存储服务商提出申诉。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
第一，可靠性高。
本发明利用基于传输延迟的地理位置判定方法，使得文件存储服务器无法伪造其地理位置，保证了地理位置测试的可靠性。
第二，传输量少。
本发明利用数据可恢复性验证方法，使得完整性验证只需要传输标签数据，减少了验证过程中的传输数据量。
第三，运算量小。
本发明利用的数据可恢复性验证方法，运算过程中只使用了乘法和加法操作，而没有采用公钥密码学的指数运算，使运算量大大减少。
附图说明
图1为本发明的总流程图；
图2为本发明中文件拥有者User加密原文件及生成密钥的子流程图；
图3为本发明中文件拥有者User选择存储服务器并上传文件的子流程图；
图4为本发明中存储服务器Storage对文件标签重编码的子流程图；
图5为本发明中地标服务器L对存储服务器进行挑战的子流程图；
图6为本发明中地标服务器L对验证文件完整性和地理位置的子流程图。
具体实施方式
符号和缩写
F为原文件；
F’为对称加密及添加冗余码后得到的文件；
n为密文文件的分块数目；
s为每块文件的分节数目；
k_enc为用于对称加密的密钥值；
k_tag为k_prf和sk_r的合称；
k_prf为用于生成标签的密钥值；
sk_r为数据中心用于重加密标签的密钥值；
User为文件拥有者；
Provider为云存储服务商；
Storage为文件存储服务器；
L为对文件存储服务器进行挑战的地标服务器；
C为文件拥有者选择的满足其要求的文件存储服务器集合；
σ_i为第i块数据生成的数据标签；
σ_ρ，i为第i块数据标签经过数据中心ρ重编码得到的新标签；
m_i，j为第i块数据的第j节；
F^*为F′和σ_i的集合；
为F′和σ_ρ，i的集合；
为以k_prf为密钥，以i为输入的伪随机数生成器；
为以sk_r为密钥，以ρ为输入的哈希函数；
Z_p为不超过素数P的整数集合；
{α₁，α₂，...，α_s}为整数集合Z_P中得到s个随机数；
Len为两地标服务器之间的距离；
t为两地标服务器之间多次测量得到的延迟时间；
Q为挑战组，由i和v_i组成，分别为数据块数和参加计算的随机值；
μ_j为参加挑战计算的所有第j节数据计算得到的结果；
σ_ρ为对数据中心ρ进行挑战得到的标签计算结果；
下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明的实施方案。
参照图1，为本发明的实现步骤如下：
步骤1，文件拥有者User处理原始文件F及生成密钥k_tag。
参照图2，本步骤的具体实现如下：
1a)文件拥有者User利用对称加密算法，使用对称加密密钥k_enc，对其希望存储在云端的原始文件F进行加密，并为加密后的文件添加冗余码得到密文文件F′，文件拥有者User对加密文件F′进行解密的密钥与加密密钥相同；
1b)文件拥有者User将密文文件F′分为n块，并将每块文件分为s节，利用伪随机数生成算法得到计算标签时需要的密钥k_prf、存储服务器重加密需要的重编码密钥sk_r并根据对密文文件F′的指定分节数s，生成计算标签时需要的s个加盐数据{α₁，α₂，...，α_s}，其中，α_j表示对第j节数据使用的加盐数据；
1c)文件拥有者User利用生成的密钥k_tag及s个加盐数据{α₁，α₂，...，α_s}，分别计算密文文件F′的n块数据所对应的标签σ_i，计算过程如下：
1c1)加密过程中，将每一块文件分为s节，并计算文件标签，加密后的文件F′被分解为如下：

其中，m_i表示第i块文件，m_i，j表示第i块文件的第j节数据；
1c2)利用加盐数据{α₁，α₂，...，α_s}和加密后的文件F′，分别计算密文文件F′每一块文件对应的标签σ_i，其计算公式如下：
σi&LeftArrow;fkprf(i)+Σj=1sαjmi,j,]]>
其中，i∈[1，n]表示n个文件块中的第i块，j∈[1，s]表示s节文件中的第j节，m_i，j表示第i块文件的第j节数据，α_j是文件第j节的加盐数据，表示使用k_prf作为密钥，以i为输入的伪随机数生成器，σ_i表示计算得到的密文文件第i块数据的标签。
步骤2，文件的拥有者User选择存储服务器并上传文件。
参照图3，本步骤的具体实现如下：
2a)文件拥有者User根据需求选择一个存储服务器集合C；
2a1)文件拥有者User向存储服务商Provider发出请求，请求包括其希望存储的文件备份数，以及希望存储文件的地理位置；
2a2)存储服务商Provider向用户返回满足要求的所有文件存储服务器信息及所处地理位置；
2a3)文件拥有者User从Provider返回的文件存储服务器中选择满足其要求的服务器，组成一个存储服务器集合C；
2b)文件拥有者User向Provider返回选择的存储服务器集合C的信息，并将密文文件F′及其标签σ_i一起上传云储存服务商，云存储服务商将密文文件F′及其标签σ_i发送至服务器集合C中的每一个文件存储服务器；
步骤3，文件存储服务器Storage对文件标签进行重加密。
参照图4，本步骤的具体实现如下：
3a)云存储服务商Provider为每个文件存储服务器Storage分配一个唯一的服务器标记ρ；
3b)文件存储服务器Storage使用其服务器标记ρ，对文件标签σ_i进行重编码，得到此存储服务器独有的文件标签σ_ρ，i，并将该文件标签σ_ρ，i和密文文件F′同时存储，文件标签σ_ρ，i的计算过程表示如下：
σρ,i&LeftArrow;σi+hskr(ρ),]]>
其中，sk_r是文件标签进行重编码时使用的密钥，ρ是存储服务器的标签，是以ρ为输入的哈希算法，σ_i是文件上传者生成的第i块文件的文件标签，σ_ρ，i是存储服务器ρ对文件标签σ_i进行重编码后得到的新文件标签。
步骤4，地标服务器L对文件存储服务器Storage进行挑战。
参照图5，本步骤的具体实现如下：
4a)用户根据文件存储服务器的位置，在每个存储服务器的最近位置设置一个地标服务器L，根据两地标服务器之间的距离Len，测量两个地标服务器之间时延为t，得到两地标服务器间数据传输速率
4b)地标服务器L使用伪随机数生产方法，生成一组挑战Q，其表示为：Q＝{(i，v_i)}，
其中，(i，v_i)表示挑战文件块号和挑战值组合，i∈[1，n]表示对第i块文件进行挑战，v_i是地标服务器L生成的伪随机数；
4c)地标服务器L将生成的挑战Q发送给某个文件存储服务器Storage，记录发送挑战的时间t_ch，并等待文件存储服务器Storage返回响应；
4d)文件存储服务器Storage对收到挑战Q进行响应，并将响应结果发送给地标服务器L，地标服务器L接收响应结果并记录时间为t_re：
4d1)文件存储服务器Storage根据收到的挑战数据Q，使用文件标签σ_ρ，i计算得到标签的响应值σ_ρ：
σρ&LeftArrow;Σ(i,vi)&Element;Qviσρ,i,]]>
其中，(i，v_i)表示挑战文件块号和挑战值组合，i∈[1，n]表示对第i块文件进行挑战，v_i是地标服务器L生成的伪随机数；
4d2)文件存储服务器Storage根据收到的挑战数据Q，使用文件块计算文件的响应值{μ}＝{μ₁，μ₂，...，μ_j，...，μ_s}，μ_j是第j节文件的响应值，μ_j的计算公式如下：
μj&LeftArrow;Σ(i,vi)&Element;Qvimi,j,]]>
式中，m_i，j表示第i块文件的第j节数据；
4d3)文件存储服务器Storage将计算得到的标签响应值σ_ρ和文件响应值{μ}发送给地标服务器L，地标服务器L接收响应并记录时间为t_re。
步骤5，地标服务器L判断文件的完整性和地理位置。
参照图6，本步骤的具体实现如下：
5a)地标服务器L使用收到的文件响应值{μ}，与密钥k_tag及加盐数据{α₁，α₂，...，α_s}进行计算，得到结果标签σ_L，其计算公式如下：
σ_L←σ_1L+σ_2L，
σ1L&LeftArrow;Σj=1sαjμj,]]>
σ2L&LeftArrow;Σ(i,vi)&Element;Qvi(fkprf(i)+hskr(ρ)),]]>
式中，σ_ρ和μ_j表示从存储服务器收到的标签响应和文件响应，i∈[1，n]，表示n个文件块中的第i块，j∈[1，s]，表示s节文件中的第j节，v_i表示挑战Q中的伪随机值，表示使用k_prf作为密钥，以i作为输入的伪随机数生成器，表示存储服务器ρ进行标签重编码的函数，α_j表示文件第j节的加盐数据；
5b)地标服务器L验证结果标签σ_L与收到的标签响应值σ_ρ是否相同，如果相同，则执行步骤5c)，否则结束验证；
5c)地标服务器L根据发送挑战时间t_ch和接收响应的时间t_re，计算存储服务器与地标服务器L的距离：r＝V*(t_re-t_ch)，并将该距离r发送给文件拥有者User；
5d)使用另一地标服务器L′对同一文件存储服务器Storage进行挑战，按照5b)的方法得到存储服务器与地标服务器L′的距离为r’，并将r’发送给文件拥有者User；
5e)文件拥有者User分别以所述的地标服务器L、L′的位置为圆心，以r与r’为半径作圆，用该两圆的交汇区域作为存储服务器Storage的测量位置。
步骤6，文件拥有者User按照步骤5b)-5d)，计算服务器集合C中所有存储服务器的测量位置，判断所有存储服务器测量位置是否满足User对地理位置的要求，若满足，则证明云存储服务商按照协议内容存储密文文件F′，否则，说明云存储服务商违反协议内容，则退出验证并向云存储服务商提出申诉。
以上描述仅是本发明的一个具体实例，并不够成对本发明的任何限制。显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

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1、10申请公布号CN104052819A43申请公布日20140917CN104052819A21申请号201410299677X22申请日20140627H04L29/08200601H04L29/06200601H04L9/3220060171申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号72发明人周洪丞杨超马建峰董超张明月张坤姚亮张鹏74专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人王品华朱红星54发明名称多地理位置存储的云端数据完整性验证方法57摘要本发明公开了一种多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，主要解决现有技术验证效率低，且验证次数受限的问题。其实现步骤是1用。

2、户加密原文件，并为其添加冗余码；2用户选择存储服务器并上传文件；3用户在存储服务器最近位置设置地标服务器，地标服务器对存储服务器进行挑战，存储服务器对挑战进行响应；4地标服务器验证存储服务器的响应，判断云端数据的完整性；5地标服务器根据挑战响应的时间，测量云存储数据的地理位置；6用户对存储服务器的测量位置做出判断。本发明能实现多地理位置存储的云端数据完整性验证，减少了验证过程中的计算和传输数据量，可用于云端存储数据的安全性和可靠性检测。51INTCL权利要求书3页说明书7页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书7页附图4页10申请公布号CN10405281。

3、9ACN104052819A1/3页21一种多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，包括如下步骤1文件拥有者USER处理原始文件F及生成密钥KTAG1A文件拥有者USER利用对称加密算法，对其希望存储在云端的原始文件F进行加密，并为加密后的文件添加冗余码得到密文文件F；1B文件拥有者USER将密文文件F分为N块，并将每块文件分为S节，利用伪随机数生成算法生成计算密文文件标签时需要的密钥KTAG，并根据对密文文件F的指定分节数S，生成计算标签时需要的S个加盐数据1，2，S；1C文件拥有者USER利用生成的密钥KTAG及S个加盐数据1，2，S，分别计算密文文件F的N块数据所对应的标签I；2文件拥有。

4、者USER选择存储服务器并上传密文文件F及标签I2A文件拥有者USER根据其对要存储的文件的地理位置要求，从云存储服务商PROVIDER提供的文件存储服务器中选择满足其要求的一个服务器集合C；2B文件拥有者USER将密文文件F及其标签I一起上传云储存服务商，云存储服务商将密文文件F及其标签I发送至服务器集合C中的每一个文件存储服务器；3文件存储服务器STORAGE对文件标签I进行重编码3A云存储服务商PROVIDER为每个文件存储服务器STORAGE分配一个唯一的服务器标记；3B文件存储服务器STORAGE使用其服务器标记，对文件标签I进行重编码，得到此存储服务器独有的文件标签，I，并将该文件。

5、标签，I和密文文件F同时存储；4地标服务器L对文件存储服务器STORAGE进行挑战，并记录挑战和响应的时间差4A用户根据文件存储服务器的位置，在每个存储服务器的最近位置设置一个地标服务器L，根据两地标服务器之间的距离LEN，测量两个地标服务器之间时延为T，得到两地标服务器间数据传输速率4B地标服务器L使用伪随机数生成算法，生成一组挑战数据Q发送给文件存储服务器STORAGE，并记录发送挑战的时间TCH，该挑战数据Q包括要挑战的文件块号I和参与挑战的随机值VI；4C文件存储服务器STORAGE在接到挑战数据Q后，将其存储的密文文件F的数据块及文件标签，I与挑战中的伪随机值VI进行乘法求和运算，并。

6、将文件响应值和标签响应值发送给地标服务器L，地标服务器L记录接收响应的时间TRE；5地标服务器L服务器判断文件的完整性和地理位置5A地标服务器L使用收到的文件响应值，与密钥KTAG及加盐数据1，2，S进行计算，得到结果标签L，验证结果标签L是否与收到的标签响应值相同，如果验证通过，执行步骤5B，否则结束验证；5B地标服务器L根据发送挑战时间TCH和接收响应的时间TRE，计算存储服务器与地标服务器L的距离为RVTRETCH，并将该距离R发送给文件拥有者USER；5C使用另一地标服务器L对同一文件存储服务器STORAGE进行挑战，按照5B的方法得到存储服务器与地标服务器L的距离为R，并将R发送给文。

7、件拥有者USER5D文件拥有者USER分别以所述的地标服务器L、L的位置为圆心，以R与R为半径权利要求书CN104052819A2/3页3作圆，用该两圆的交汇区域作为存储服务器STORAGE的测量位置；6文件拥有者USER按照步骤5B5D，计算服务器集合C中所有存储服务器的测量位置，判断所有存储服务器测量位置是否满足USER对地理位置的要求，若满足，则证明云存储服务商按照协议内容存储密文文件F，否则，说明云存储服务商违反协议内容，则退出验证并向云存储服务商提出申诉。2根据权利要求1所述的多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，其特征在于，所述步骤1C中计算每一块文件对应的标签I，通过如下公式计。

8、算其中，I1，N，表示N个文件块中的第I块，J1，S，表示S节文件中的第J节，MI，J表示第I块文件的第J节数据，J是文件第J节的加盐数据，表示使用KPRF作为密钥，以I为输入的伪随机数生成器，I表示计算得到的密文文件第I块数据的标签。3根据权利要求1所述的多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，其特征在于，所述步骤3B中对文件标签进行重新编码，得到此存储服务器独有的文件标签，I，通过如下公式计算其中，SKR是文件标签进行重编码时使用的密钥，是存储服务器的标签，是以为输入的哈希算法，I是文件上传者生成的第I块文件的文件标签，I是存储服务器对文件标签I进行重编码后得到的新文件标签。4根据权利要求。

9、1所述的多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，其特征在于，所述步骤4B的地标服务器L使用伪随机数生成方法，生成一组挑战Q，其表示如下QI，VI，其中，I，VI表示挑战文件块号和挑战值组合，I1，N表示对第I块文件进行挑战，VI是地标服务器L生成的伪随机数。5根据权利要求1所述的多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，其特征在于，所述步骤4C的文件存储服务器STORAGE对接收到的挑战数据Q进行响应，按如下步骤进行4C1文件存储服务器STORAGE根据收到的挑战数据Q，使用文件标签，I计算得到标签的响应值其中，I，VI表示挑战文件块号和挑战值组合，I1，N表示对第I块文件进行挑战，VI是地标服。

10、务器L生成的伪随机数；4C2文件存储服务器STORAGE根据收到的挑战数据Q，使用文件块计算文件的响应值，其中1，2，J，S，J是第J节文件的响应值，J的计算公式如下其中，MI，J表示第I块文件的第J节数据；4C3文件存储服务器STORAGE将计算得到的标签响应值和文件响应值发送给发出挑战的地标服务器L。权利要求书CN104052819A3/3页46根据权利要求1所述的多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，其特征在于，所述步骤5A中的结果标签L，通过下式计算L1L2L，其中，和J表示从存储服务器收到的标签响应和文件响应，I1，N，表示N个文件块中的第I块，J1，S，表示S节文件中的第J节，V。

11、I表示挑战Q中的伪随机值，表示使用KPRF作为密钥，以I作为输入的伪随机数生成器，表示存储服务器进行标签重编码的函数，J表示文件第J节的加盐数据。权利要求书CN104052819A1/7页5多地理位置存储的云端数据完整性验证方法技术领域0001本发明属于信息安全技术领域，特别涉及多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，可用于云存储服务中，验证云存储服务商是否按协议要求在不同地理位置存储数据及存储数据是否完整。背景技术0002在当今时代，人们越来越多的使用和依赖云。无论在计算资源还是存储资源上，使用云都能够使人们的工作更高效、方便。0003当用户将文件存储在云端时，是希望文件可以在云端完整的保存。

12、，从而保证用户不需要在本地计算机存储文件的备份。而当用户需要使用文件时，能够方便地随时随地获得其之前存储的文件。因此，用户往往希望云存储服务商能够为其完整的保存文件，并保证文件的安全性。0004在某些情况下，为了确保文件的安全，用户会要求云存储服务商存储文件的多个备份。然而即便如此，在有些情况下，知道文件被存储多份还是不够的。例如，如果多份文件被存储在同一块硬盘上，而这块硬盘发生损坏；或者存储在同一个数据中心，而此数据中心发生了大规模停电。这两种情况都会使用户无法获取其存储在云端的文件。因此，很多情况下用户会要求云存储服务商在多个地理位置为其文件存储多个文件备份。将文件存储在不同地理位置有多个。

13、优点首先，当某个存储数据中心地区发生大规模停电或严重自然灾害时，可以保证文件不丢失，仍然可以被用户获得；其次，在多个地理位置进行备份，当用户请求数据时，可以根据请求的地理位置选择距离最近的文件备份，并将其发送给用户，从而缩短用户获取文件的时间。0005在用户存储数据时，可能与存储服务商订立协议，存储服务商需要按照协议，将用户数据进行多备份保存。而在这样的情况下，用户只能选择被动相信存储服务商的协议，而无法主动进行验证。如果存储服务器存在欺骗行为，即没有将文件按照协议要求进行多备份存储，用户只有在事故真正发生时，即产生实际损失时才能发现。虽然，可以依据协议要求存储服务商进行相应的赔偿，但是，有时。

14、候造成的损失却是无法恢复的。因此，需要设计一种方案，在损失未发生时，对云端的多个文件备份进行验证。确保存储服务商按照协议要求为用户存储了多个数据备份。0006为了解决上述问题，业界提出了以下解决方案0007一KARYNBENSON等人使用基于传输时间的方法。他们使用多个地标服务器，向多个数据中心进行数据请求。由于假设已知所有数据中心的位置，如果能够在某个指定时间内获得数据，可以判定此数据中心存储有数据备份。此方案的问题是，必须知道所有数据中心的准确位置，因为需要在数据中心附近设置地标服务器进行验证，并且需要地标服务器与数据中心通信以得到标准的传输时间，此过程中可能存在欺骗行为；另外，此方案在验。

15、证文件时，要求服务器将部分验证文件发回到地标服务器进行验证，因此该方法会占用很大的带宽。说明书CN104052819A2/7页60008二基于对称密码学的方案以RSA公司的JUELS和EMC公司的KALISKI提出的基于岗哨的可恢复证明系统POR为典型代表。其基本思想是首先用对称加密体制将文件加密并用纠错码编码，然后在编码后的文件中的一些随机位置插入和文件数据不可区分的“岗哨”；检查者在挑战时要求服务器返回一些随机位置的岗哨。作者证明只有服务器以大于一定值的概率做出有效的应答，则文件是可以恢复的。这种方法具有计算开销小的优点，但其缺点在于每次需要消耗掉一个岗哨，因此只能执行有限次的挑战。此外，。

16、如果文件需要更新时，这种方案需要找出所有未经使用的岗哨，然后重新编码，重新插入文件中，效率较低。0009三几乎与POR同时，ATENIESE等人提出了可证明数据持有PROVABLEDATAPOSSESSION，PDP模型。该模型主要原理是令N为一个RSA模数，F为代表文件的大整数，检查者保持KFMODN；在挑战中，检查者发送ZN中的随机元素G，服务器返回SGFMODN；检查者验证是否存在GKMODNS，从而确定原始文件是否存在。元素的PDP技术也只能处理静态数据，且计算开销较大，效率不高。发明内容0010本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，以。

17、不受限制的、高效的对云存储数据进行完整性和多地理位置的验证。0011本发明的技术方案是采用基于时间延迟的地理位置判定方法对多地理位置进行验证，采用基于数据可恢复性证明方法对数据的完整性进行验证。其实现步骤如下0012一技术原理0013为了解决“多地理位置存储的云端数据”场景中的完整性验证问题，本发明提出一个基于时延的、高效的证明方案。在该方案包括两个部分，分别是该方案包括两个部分00141利用基于时延的方法对数据段地理位置进行判定。本方案采用基于时延的方法，即利用数据的传输时延在一定程度上与数据发送和接收端的距离成正相关的规律，来估计发送端到接收端之间的距离。为了测量时延，需要在每个数据中心附。

18、近部署一个位置已知的地标服务器，并用其请求两个数据中心的数据，根据请求时延以及两个地标服务器的位置，对数据中心的可能位置进行判断。最后通过验证两个数据中心可能位置是否重合，来判断两个数据中心是否位于不同的地理位置。00152利用数据可恢复性验证方法来确保文件的完整性。本方案采用数据可恢复性验证方案，即按照规则对云端数据进行挑战，并根据响应结果对云端存储数据的完整性进行验证。使用POR方案，在数据存储到数据中心之前，向数据中添加冗余码，并将数据进行对称加密处理。然后将数据分块，并对每一块数据计算标签，最后将文件与标签一起发送到数据中心进行存储。在验证过程中，要求数据中心将文件指定块以及数据标签与。

19、某个随机值进行运算，并将两者的计算结果都返回，进行数据的可恢复性验证。0016二实现步骤00171一种多地理位置存储的云端数据完整性验证方法，包括如下步骤00181文件拥有者USER处理原始文件F及生成密钥KTAG00191A文件拥有者USER利用对称加密算法，对其希望存储在云端的原始文件F进行加密，并为加密后的文件添加冗余码得到密文文件F；00201B文件拥有者USER将密文文件F分为N块，并将每块文件分为S节，利用伪随说明书CN104052819A3/7页7机数生成算法生成计算密文文件标签时需要的密钥KTAG，并根据对密文文件F的指定分节数S，生成计算标签时需要的S个加盐数据1，2，S；0。

20、0211C文件拥有者USER利用生成的密钥KTAG及S个加盐数据1，2，S，分别计算密文文件F的N块数据所对应的标签I；00222文件拥有者USER选择存储服务器并上传密文文件F及标签I00232A文件拥有者USER根据其对要存储的文件的地理位置要求，从云存储服务商PROVIDER提供的文件存储服务器中选择满足其要求的一个服务器集合C；00242B文件拥有者USER将密文文件F及其标签I一起上传云储存服务商，云存储服务商将密文文件F及其标签I发送至服务器集合C中的每一个文件存储服务器；00253文件存储服务器STORAGE对文件标签I进行重编码00263A云存储服务商PROVIDER为每个文件。

21、存储服务器STORAGE分配一个唯一的服务器标记；00273B文件存储服务器STORAGE使用其服务器标记，对文件标签I进行重编码，得到此存储服务器独有的文件标签，I，并将该文件标签，I和密文文件F同时存储；00284地标服务器L对文件存储服务器STORAGE进行挑战，并记录挑战和响应的时间差00294A用户根据文件存储服务器的位置，在每个存储服务器的最近位置设置一个地标服务器L，根据两地标服务器之间的距离LEN，测量两个地标服务器之间时延为T，得到两地标服务器间数据传输速率00304B地标服务器L使用伪随机数生成算法，生成一组挑战数据Q发送给文件存储服务器STORAGE，并记录发送挑战的时间。

22、TCH，该挑战数据Q包括要挑战的文件块号I和参与挑战的随机值VI；00314C文件存储服务器STORAGE在接到挑战数据Q后，将其存储的密文文件F的数据块及文件标签，I与挑战中的伪随机值VI进行乘法求和运算，并将文件响应值和标签响应值发送给地标服务器L，地标服务器L记录接收响应的时间TRE；00325地标服务器L服务器判断文件的完整性和地理位置00335A地标服务器L使用收到的文件响应值，与密钥KTAG及加盐数据1，2，S进行计算，得到结果标签L，验证结果标签L是否与收到的标签响应值相同，如果验证通过，执行步骤5B，否则结束验证；00345B地标服务器L根据发送挑战时间TCH和接收响应的时间T。

23、RE，计算存储服务器与地标服务器L的距离为RVTRETCH，并将该距离R发送给文件拥有者USER；00355C使用另一地标服务器L对同一文件存储服务器STORAGE进行挑战，按照5B的方法得到存储服务器与地标服务器L的距离为R，并将R发送给文件拥有者USER；00365D文件拥有者USER分别以所述的地标服务器L、L的位置为圆心，以R与R为半径作圆，用该两圆的交汇区域作为存储服务器STORAGE的测量位置；00376文件拥有者USER按照步骤5B5D，计算服务器集合C中所有存储服务器的测量位置，判断所有存储服务器测量位置是否满足USER对地理位置的要求，若满足，则证明云存储服务商按照协议内容存。

24、储密文文件F，否则，说明云存储服务商违反协议内容，说明书CN104052819A4/7页8则退出验证并向云存储服务商提出申诉。0038本发明与现有技术相比具有以下优点0039第一，可靠性高。0040本发明利用基于传输延迟的地理位置判定方法，使得文件存储服务器无法伪造其地理位置，保证了地理位置测试的可靠性。0041第二，传输量少。0042本发明利用数据可恢复性验证方法，使得完整性验证只需要传输标签数据，减少了验证过程中的传输数据量。0043第三，运算量小。0044本发明利用的数据可恢复性验证方法，运算过程中只使用了乘法和加法操作，而没有采用公钥密码学的指数运算，使运算量大大减少。附图说明0045。

25、图1为本发明的总流程图；0046图2为本发明中文件拥有者USER加密原文件及生成密钥的子流程图；0047图3为本发明中文件拥有者USER选择存储服务器并上传文件的子流程图；0048图4为本发明中存储服务器STORAGE对文件标签重编码的子流程图；0049图5为本发明中地标服务器L对存储服务器进行挑战的子流程图；0050图6为本发明中地标服务器L对验证文件完整性和地理位置的子流程图。具体实施方式0051符号和缩写0052F为原文件；0053F为对称加密及添加冗余码后得到的文件；0054N为密文文件的分块数目；0055S为每块文件的分节数目；0056KENC为用于对称加密的密钥值；0057KTAG。

26、为KPRF和SKR的合称；0058KPRF为用于生成标签的密钥值；0059SKR为数据中心用于重加密标签的密钥值；0060USER为文件拥有者；0061PROVIDER为云存储服务商；0062STORAGE为文件存储服务器；0063L为对文件存储服务器进行挑战的地标服务器；0064C为文件拥有者选择的满足其要求的文件存储服务器集合；0065I为第I块数据生成的数据标签；0066，I为第I块数据标签经过数据中心重编码得到的新标签；0067MI，J为第I块数据的第J节；0068F为F和I的集合；说明书CN104052819A5/7页90069为F和，I的集合；0070为以KPRF为密钥，以I为输入。

27、的伪随机数生成器；0071为以SKR为密钥，以为输入的哈希函数；0072ZP为不超过素数P的整数集合；00731，2，S为整数集合ZP中得到S个随机数；0074LEN为两地标服务器之间的距离；0075T为两地标服务器之间多次测量得到的延迟时间；0076Q为挑战组，由I和VI组成，分别为数据块数和参加计算的随机值；0077J为参加挑战计算的所有第J节数据计算得到的结果；0078为对数据中心进行挑战得到的标签计算结果；0079下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明的实施方案。0080参照图1，为本发明的实现步骤如下0081步骤1，文件拥有者USER处理原始文件F及生成密钥KTAG。0082参照。

28、图2，本步骤的具体实现如下00831A文件拥有者USER利用对称加密算法，使用对称加密密钥KENC，对其希望存储在云端的原始文件F进行加密，并为加密后的文件添加冗余码得到密文文件F，文件拥有者USER对加密文件F进行解密的密钥与加密密钥相同；00841B文件拥有者USER将密文文件F分为N块，并将每块文件分为S节，利用伪随机数生成算法得到计算标签时需要的密钥KPRF、存储服务器重加密需要的重编码密钥SKR并根据对密文文件F的指定分节数S，生成计算标签时需要的S个加盐数据1，2，S，其中，J表示对第J节数据使用的加盐数据；00851C文件拥有者USER利用生成的密钥KTAG及S个加盐数据1，2，。

29、S，分别计算密文文件F的N块数据所对应的标签I，计算过程如下00861C1加密过程中，将每一块文件分为S节，并计算文件标签，加密后的文件F被分解为如下00870088其中，MI表示第I块文件，MI，J表示第I块文件的第J节数据；00891C2利用加盐数据1，2，S和加密后的文件F，分别计算密文文件F每一块文件对应的标签I，其计算公式如下00900091其中，I1，N表示N个文件块中的第I块，J1，S表示S节文件中的第J节，MI，J表示第I块文件的第J节数据，J是文件第J节的加盐数据，表示使用KPRF作为密钥，以I为输入的伪随机数生成器，I表示计算得到的密文文件第I块数据的标签。0092步骤2，。

30、文件的拥有者USER选择存储服务器并上传文件。0093参照图3，本步骤的具体实现如下00942A文件拥有者USER根据需求选择一个存储服务器集合C；说明书CN104052819A6/7页1000952A1文件拥有者USER向存储服务商PROVIDER发出请求，请求包括其希望存储的文件备份数，以及希望存储文件的地理位置；00962A2存储服务商PROVIDER向用户返回满足要求的所有文件存储服务器信息及所处地理位置；00972A3文件拥有者USER从PROVIDER返回的文件存储服务器中选择满足其要求的服务器，组成一个存储服务器集合C；00982B文件拥有者USER向PROVIDER返回选择的存。

31、储服务器集合C的信息，并将密文文件F及其标签I一起上传云储存服务商，云存储服务商将密文文件F及其标签I发送至服务器集合C中的每一个文件存储服务器；0099步骤3，文件存储服务器STORAGE对文件标签进行重加密。0100参照图4，本步骤的具体实现如下01013A云存储服务商PROVIDER为每个文件存储服务器STORAGE分配一个唯一的服务器标记；01023B文件存储服务器STORAGE使用其服务器标记，对文件标签I进行重编码，得到此存储服务器独有的文件标签，I，并将该文件标签，I和密文文件F同时存储，文件标签，I的计算过程表示如下01030104其中，SKR是文件标签进行重编码时使用的密钥，。

32、是存储服务器的标签，是以为输入的哈希算法，I是文件上传者生成的第I块文件的文件标签，I是存储服务器对文件标签I进行重编码后得到的新文件标签。0105步骤4，地标服务器L对文件存储服务器STORAGE进行挑战。0106参照图5，本步骤的具体实现如下01074A用户根据文件存储服务器的位置，在每个存储服务器的最近位置设置一个地标服务器L，根据两地标服务器之间的距离LEN，测量两个地标服务器之间时延为T，得到两地标服务器间数据传输速率01084B地标服务器L使用伪随机数生产方法，生成一组挑战Q，其表示为QI，VI，0109其中，I，VI表示挑战文件块号和挑战值组合，I1，N表示对第I块文件进行挑战，。

33、VI是地标服务器L生成的伪随机数；01104C地标服务器L将生成的挑战Q发送给某个文件存储服务器STORAGE，记录发送挑战的时间TCH，并等待文件存储服务器STORAGE返回响应；01114D文件存储服务器STORAGE对收到挑战Q进行响应，并将响应结果发送给地标服务器L，地标服务器L接收响应结果并记录时间为TRE01124D1文件存储服务器STORAGE根据收到的挑战数据Q，使用文件标签，I计算得到标签的响应值01130114其中，I，VI表示挑战文件块号和挑战值组合，I1，N表示对第I块文件进行挑战，VI是地标服务器L生成的伪随机数；说明书CN104052819A107/7页110115。

34、4D2文件存储服务器STORAGE根据收到的挑战数据Q，使用文件块计算文件的响应值1，2，J，S，J是第J节文件的响应值，J的计算公式如下01160117式中，MI，J表示第I块文件的第J节数据；01184D3文件存储服务器STORAGE将计算得到的标签响应值和文件响应值发送给地标服务器L，地标服务器L接收响应并记录时间为TRE。0119步骤5，地标服务器L判断文件的完整性和地理位置。0120参照图6，本步骤的具体实现如下01215A地标服务器L使用收到的文件响应值，与密钥KTAG及加盐数据1，2，S进行计算，得到结果标签L，其计算公式如下0122L1L2L，012301240125式中，和J。

35、表示从存储服务器收到的标签响应和文件响应，I1，N，表示N个文件块中的第I块，J1，S，表示S节文件中的第J节，VI表示挑战Q中的伪随机值，表示使用KPRF作为密钥，以I作为输入的伪随机数生成器，表示存储服务器进行标签重编码的函数，J表示文件第J节的加盐数据；01265B地标服务器L验证结果标签L与收到的标签响应值是否相同，如果相同，则执行步骤5C，否则结束验证；01275C地标服务器L根据发送挑战时间TCH和接收响应的时间TRE，计算存储服务器与地标服务器L的距离RVTRETCH，并将该距离R发送给文件拥有者USER；01285D使用另一地标服务器L对同一文件存储服务器STORAGE进行挑战。

36、，按照5B的方法得到存储服务器与地标服务器L的距离为R，并将R发送给文件拥有者USER；01295E文件拥有者USER分别以所述的地标服务器L、L的位置为圆心，以R与R为半径作圆，用该两圆的交汇区域作为存储服务器STORAGE的测量位置。0130步骤6，文件拥有者USER按照步骤5B5D，计算服务器集合C中所有存储服务器的测量位置，判断所有存储服务器测量位置是否满足USER对地理位置的要求，若满足，则证明云存储服务商按照协议内容存储密文文件F，否则，说明云存储服务商违反协议内容，则退出验证并向云存储服务商提出申诉。0131以上描述仅是本发明的一个具体实例，并不够成对本发明的任何限制。显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。说明书CN104052819A111/4页12图1说明书附图CN104052819A122/4页13图2图3说明书附图CN104052819A133/4页14图4图5说明书附图CN104052819A144/4页15图6说明书附图CN104052819A15。

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