Blockchain-Based Dynamic Cloud Data Integrity Auditing via Non-Leaf Node Sampling of Rank-Based Merkle Hash Tree

梅克尔树 散列函数 计算机科学 数据完整性 节点(物理) 云计算 树(集合论) 块链 秩(图论) 动态数据 密码哈希函数 计算机网络 数学 计算机安全 数据库 操作系统 工程类 组合数学 数学分析 结构工程
作者
Chenxu Wang,Yifan Sun,Boyang Liu,Lei Xue,Xiaohong Guan
出处
期刊:IEEE Transactions on Network Science and Engineering [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:11 (5): 3931-3942 被引量:3
标识
DOI:10.1109/tnse.2024.3393978
摘要

Cloud storage plays an important role in the era of big data and Web 3.0. More and more data owners (DOs) store their data on Cloud for convenience and affordability. However, security and integrity completely depend on cloud storage service providers (CSPs) after data outsourcing. Once CSPs commit dishonest actions that lead to data tampering or loss, it will cause huge losses to DOs. Therefore, DOs need to audit the integrity of their data regularly. Traditional auditing schemes rely on trusted third parties (TPAs), which are not always trustworthy. This paper utilizes Blockchain instead of a trusted third-party auditor for data integrity auditing to address the trust crisis between data owners and cloud storage providers. Existing Rank-based Merkle Hash Tree (RMHT)-based auditing approaches suffer from high communication cost, limiting its applications to Blockchain scenarios. To address these issues, we enhance the auditing algorithm through extending the Rank-based Merkle Hash Tree (RMHT) for dynamic update of stored data and using a non-leaf node sampling strategy. These modifications significantly reduce the communication overhead during auditing and update phases. Such optimizations enable the algorithm to be well-suited for the Blockchain environment because proofs are stored on the Blockchain with gas fees. We implement a prototype and perform a security analysis of the proposed system. Experimental results demonstrate the security and effectiveness of the proposed approach.

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