随着互联网的快速发展,个人和企业每天生产的数据呈现出爆炸式增长,传统的计算技术根本无法满足个人和企业对数据的存储需求,因此他们开始把日益增长的数据外包给云服务提供商来存储。虽然云存储具有低成本和高性能的特性,却仍面临着许多安全挑战,云服务提供商可能会出于自己的利益恶意地篡改或者删除用户的数据。为此,学者们提出了许多数据完整性验证方案,这些方案有些不支持动态审计或批量审计,有些不支持数据隐私保护,有些采用双线性对运算计算开销很大。针对现有方案的不足,旨在研究审计功能全面、安全、高效的云端数据完整性审计方案。(1)提出了一种基于Merkle哈希树的无双线性对审计(MHT-WiBPA)方案。该方案基于三方架构的系统模型,结合Merkle哈希树来验证文件数据块的完整性,可以有效支持单项审计、动态审计和批量审计。通过详细的安全性分析,证明MHT-WiBPA方案满足存储正确性,支持数据隐私保护,并能抵抗来自云服务器的伪造攻击、重放攻击和替换攻击。MHT-WiBPA方案采用无需双线性对的运算,提高了审计的效率。将MHT-WiBPA方案和MHT方案在单项审计、动态审计和批量审计方面进行了详细的分析和实验验证,结果表明,MHT-WiBPA方案比MHT方案具有更低的计算开销和更高的审计效率。(2)针对MHT-WiBPA方案存在的问题,提出了基于索引转换表的无双线性对审计(IB-WiBPA)方案。该方案使用组织结构更简洁的索引转换表来记录数据块的审计信息,减少了计算开销,同时能有效支持单项审计、动态审计和批量审计。通过详细的安全性分析,证明IB-WiBPA方案满足存储正确性,支持数据隐私保护,并能抵抗来自云服务器的伪造攻击、重放攻击和替换攻击。将IB-WiBPA方案和MHT-WiBPA方案在单项审计、动态审计和批量审计方面进行了详细的分析和实验验证,结果表明,IB-WiBPA在单项审计和动态审计中比MHT-WiBPA具有更高的审计效率,在批量审计方案中两者的总体计算开销比较接近。