برون‌سپاری امن داده‌های ابری با استفاده از تسهیم راز مبتنی بر مشبّکه

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی کامپیوتر - واحد شهرکرد - دانشگاه آزاد اسلامی

چکیده

در برون‌ســپاری داده،­ مدیریت داده‌ها به‌عنوان یک سرویس به سرویس‌دهنده‌ای بیرونی واگذار می‌شود. ولی مسائل امنیتی مربوط به داده‌های برون‌سپاری شده چالش‌های فراوانی در این زمینه ایجاد می‌کند. تاکنون پژوهش‌های فراوانی در جهت افزایش امنیت انجام شده است که هرکدام مزایا و معایب مربوط به خود را دارد. در این پژوهش با فرض غیرقابل‌اعتماد بودن سرویس‌دهنده‌های بیرونی در ابر و با تکیه بر روش‌های رمزنگاری و تسهیم راز، روشی ارائه شده است تا امنیت داده‌های برون‌سپاری شده در پایگاه داده‌های ابری را فراهم آورد و آن‌ها را از دسترس سرویس‌دهنده‌های بیرونی غیرقابل‌اعتماد، مخفی نگاه دارد. در روش پیشنهادی، تسهیم راز مبتنی بر مشبّکه نیز به کار گرفته شده است تا علاوه بر حل نمودن معایب مربوط به روش تسهیم راز شامیر، امنیت کوانتومی را نیز فراهم کند. ارزیابی روش پیشنهادی، امنیت داده‌های برون‌سپاری شده را به‌خوبی اثبات می‌کند. همچنین نشان می‌دهد که زمان اجرا روش پیشنهادی نسبت به روش‌های پیشین بهبود یافته است. در ضمن در این روش اطلاعات به تعداد سرویس‌دهندگان تفکیک می‌شوند و هر قسمت به یک سرویس‌دهنده ارسال می‌گردد و بدین طریق با حذف تکرار داده‌ها از پهنای باند و حافظه کمتری استفاده می‌شود. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Secure Outsourcing Cloud Data using Lattice-based Secret Sharing

نویسندگان [English]

  • T. Ghafari
  • S. Bakhtiari Chehelcheshmeh
Department of Computer Engineering, Shahrekord Branch, Islamic Azad University, Shahrekord, Iran
چکیده [English]

In the outsourcing of the data, the management of the data is delegated as a service to the external service provider. However, security issues related to outsourced data create many challenges in this regard. So far, many studies have been done to increase security, each with its own advantages and disadvantages. In this research, assuming the unreliable external service providers in the cloud and relying on cryptographic mechanisms and secret sharing techniques, a method has been proposed to provide the security of outsourcing data, and even provide them with keep hidden from external trusted service providers. In the proposed method, lattice-based encryption is also used. Using lattice encryption, data security is strongly guaranteed against quantum attacks. The evaluation of the proposed method in this paper explains the security of outsourced data. It is also shown that runtime, bandwidth and memory usage of the proposed method are improved compared to previous methods. Meanwhile, in this way, the information is broken down into the number of service providers and each part is sent to a service provider, thereby reducing the bandwidth and memory by eliminating the repetition of the data.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Outsourcing Data
  • Cloud database
  • Secret Sharing
  • Lattice
  • Confidentiality

مراجع

[1]     P. Mell and T. Grance, “Effectively and Securely Using the Cloud Computing Paradigm,” NIST, Information Technology Laboratory, pp. 304-311, 2009.
[2]     G. Rossman, L. McMillan, E. White, Y. Deniz, B. Gourley, “Survey finds database in the cloud taking over in enterprises,” OCTOBER 29, 2015, http://openstackdbaas.ulitzer.com/node/3523973, 2015.
[3]     B. Furht and A. Escalante, “Handbook of cloud Computing,” Springer Publishing Company, Incorporated, 2010.
[4]     J. Kendrick, “The rapidly accelerating cloud-enabled enterprise,” [Online]. Available:http://www.oracle.com/us/products/database/2015.-ioug-survey-db-manageability-2542988.pdf, 2015.
[5]     B. Chor, S. Goldwasser, S. Micali and B. Awerbuch, “Verifiable secret sharing and achieving simultaneity in the presence of faults,” In Proceedings of the 26th IEEE Symposium on the Foundations of Computer Science, pp. 383-395, 1985 .
[6]     M.A. Hadavi, M. Noferesti, R. Jalili, and E. Damiani, “Database as a Service: Towards a Unified Solution for Security Requirements,” IEEE 36th International Conference on Computer Software and Applications Workshops (COMPSACW), 2012.
[7]     D. Agrawal, A. E. Abbadi, F. Emekci and A. Metwally, “Database Management as a Service: Challenges and Opportunities,” In IEEE 25th International Conference on Data Engineering, pp. 1709–1716, 2009.
[8]     H. Hacigumu, B. Iyer, C. Li and S. Mehrotra, “Executing SQL over Encrypted Data in the Database-Service-Provider Model,” SIGMOD '02, USA, pp. 216–227, June, 2002.
[9]     M. A. Hadavi and R. Jalili, “Secure Data Outsourcing Based on Threshold Secret Sharing: Towards a More Practical Solution,” in Proc. VLDB PhD Workshop. Singapore, pp. 54-59, 2010.
[10]  Y. Yu, L. Jussipekka and P. Benjamin, “A Study on the Security of Privacy Homomorphism,” International Journal of Network Security, In Information Technology: New Generations, Vol.6, No.1, pp. 33–39, IEEE, 2006.
[11]  L. Tawalbeh, S. Nour, R. Al-Qassas and F. AlDosari, “A Secure Cloud Computing Model based on Data Classification,” In Procedia Computer Science pp. 1153–1158, 2015.
[12]  A. Jayadar and R. Arunachalam, “Secure Cloud DBaaS by Client and Server side Encryption, “ In International Journal of Science and Research, 2319-7064, 2013.
[13]  M. Singh and M. Alka, “A Dynamic Approach For Data Base Security,” International Journal of Computer Science and Mobile Computing, Vol. 3, Issue. 5, pp. 1247–1253, 2014.
[14]  K. Munir, “Security Model for Cloud Database as a Service (DBaaS),” Cloud Technologies and Applications (CloudTech), International Conference on. IEEE, 7336974, 2015.
[15]  A.K. Chattopadhyay, A. Nag and K. Majumder, “Secure Data Outsourcing on Cloud Using Secret Sharing Scheme,” International Journal of Network Security, Vol.19, No.6, PP.912-921,2017.
[16]  D. Agrawal, K. S. Candan and W. S. Li, “Information and Software as Services,” LNBIP, Springer, Heidelberg, Vol. 74, pp. 57–80, 2011.
[17]  X. Tian, C. Sha, X. Wang and A. Zhou, “Privacy Preserving Query Processing on Secret Share Based Data Storage,” In. DASFAA 2011. Part I. LNCS, Vol. 6587, pp. 108–122, Springer, Heidelberg, 2011.
[18]       جمیله شفیعی و اشکان سامی، «بهبود امنیت با استفاده از معیارهای استخراج شده از مخازن نرم افزاری- معیار فعالیت توسعه‌دهنده»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 45، شماره 3، پاییز 1394.
[19]  R. J. McEliece and D. V. Sarwate, “On Sharing Secrets and Reed-SolomonCodes Comm -of ACM,” Yol.24, No.9, pp. 83–84, 1981.
[20]   K. Okada and K. Kurosawa, “MDS secret sharing scheme secure against cheaters,” IEEE Trans, on Information Theory, I T-46, pp. l078-1081, 2000.
[21]  J. Pieprzyk and X. Zhang, “Ideal ThresholdS chemesfr orn MDS Codes,” pp. 253–2632, 2003.
[22]  A. Behnad and T. Euclid, “Sharing the secret fingerprint tolerant of fraud with the help of decoding the list,” Fifteenth of Iran's Electrical Engineering Conference, 2007.
[23]  S. Mahajan and G. Singh, “Reed-Solomon Code Performance for M-ary Modulation over AWGN Channel,” International Journal of Engineering Science and Technology (IJEST), Vol. 3, No. 5, May, 2011.
[24]  N. Stolanov and M. Bozhilova, “A Study of Lattice-Based Cryptography,” Conference Paper, 5-th international scientific conference on defensive technologies-oteh 2012, at elgrade, Serbia, 2012.
[25]  P. Shor, “Algorithms for quantum computation: discrete logarithms and factoring,” In Foundations of Computer Science, 1994 Proceedings, 35th Annual Symposium on IEEE, pp. 124–134, 1994.
[26]  R. Bayer and E. M. McCreight, “Organization and maintenance of large ordered indexes,” Vol. 1, Issue. 3, pp. 173–189, 1972.
[27]  R. Bansarkhani and M. Meziani, “An Efficient Lattice-Based Secret Sharing Construction,pp. 160–168, 2012.
[28]  A. Shamir, “How to share a secret,” In Communications of the ACM, Vol.22, pp. 612–613, 1979
[29]  J. L. Dautrich and C. V. Ravishankar, “Security Limitations of Using Secret Sharing for Data Outsourcing,” Vol. 7371, pp. 145–160, 2012.
[30]  A. Toshinori, “Efficient (k,n) Threshold Secret Sharing Schemes Secure Against Cheating from n − 1 Cheaters,” Vol. 4586, pp. 133–142, 2007.
[31]      محمدعلی نعمت‌بخش، سیمین قاسمی فلاورجانی و بهروز شاهقلی قهفرخی، «تخصیص وظایف چندهدفه در واگذاری به ابر سیار»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد ۴۶، شماره ۴ ،زمستان 1395.
[32] M. Narasimha and G. Tsudik, “Authentication of outsourced databases using signature aggregation and chaining,” pp. 420–436, 2006

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار