混合云环境下基于属性的EHR数据保护技术研究

摘要

云作为新一代分布式计算平台，越来越多的用户考虑将数据存储在云服务器以节省开销，与此同时，用户也失去了对其数据的控制，一旦数据被篡改，后果不堪设想。而且，用户通常将数据备份并存放在不同的位置。如何安全动态地更新数据并验证数据的完整性是云存储环境下值得关注的一个问题。
　　本文提出了一种支持动态数据更新审计以及完整性验证的方案（MU-MR-DPA），可以实现多用户多备份数据的动态更新以及完整性验证，提高验证效率，较少了通信和存储开销，加强了数据保护。并将该方案应用到EHR中，实现对病人健康信息的保护。主要工作如下：
　　（1）本文针对云端数据的安全问题提出了一种新的数据完整性验证方案，利用Merkle哈希树把多个备份文件集中到一起，大大提高了验证效率，同时支持多个用户一起完成更新和完整性验证。在进行数据验证前，利用基于属性的签名方案进行用户的身份验证，加强了对数据的保护。
　　（2）将MU-MR-DPA方案应用到混合云下的EHR系统中，然后建立相应的系统架构，并且根据相应的需要，将ADS改为哈夫曼树，以更高效的方式实现完整性验证。
　　（3）在EHR中，为了更早地发现数据篡改损坏等情况，在抽取数据时根据相应的权重值进行抽取。针对EHR中用户的身份信息，提出了一种基于属性的签名的新的可追踪方法。
　　（4）最后对MU-MR-DPA进行性能分析，并且通过仿真实验给出仿真结果，最后再进行详细的分析与说明。

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第一章 绪论

1.1 课题背景以及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

1.4 本文结构安排

第二章 相关背景知识介绍

2.1 数据完整性保护技术

2.2 数学理论知识

2.3 安全性假设

2.4 哈希函数

2.5 秘密共享

2.6 属性基加密算法

2.7 系统模型

2.8 本章小结

第三章 基于Merkle哈希树的数据完整性验证方案

3.1 多用户多备份

3.2 相关定义

3.3 MU-MR-DPA:多用户多备份动态公开审计方案详述

3.4 安全性和性能分析

3.5 本章小结

第四章 EHR系统中基于属性的完整性验证方案

4.1 应用背景

4.2 相关定义

4.3 方案详细设计

4.4 本章小结

第五章 实验结果及分析

5.1 实验环境

5.2 实验结果与分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢