随着云存储技术的快速发展,将数据存储在云端逐渐成为了一种流行的趋势。通过云存储,用户可以免于本地相关设备的购买和维护等一系列开销,极大地减轻了数据本地存储的负担。然而,用户选择将数据存储在云服务器的同时,失去了对数据本身的物理控制,云服务器可能会由于宕机或者遭受攻击而被动地丢失用户的一些数据。更为严重的是,某些恶意云服务商可能会出于节省运营成本的目的而主动地删除用户一些不经常访问的数据。云安全审计是解决上述问题的有效方法。通过审计,用户可以随时了解他们存储在云端的数据是否完整,同时对云服务商的存储服务进行可证明的约束。因此,如何设计安全高效的审计协议逐渐成为了研究热点。根据不同类型数据在审计中不同阶段存在的效率及其安全性问题,本文围绕云存储中数据的安全审计问题展开了研究,主要贡献如下:1.针对单副本私有数据审计中数据更新阶段存在的数据更新效率及其安全性问题,利用变色龙哈希的陷门碰撞性提出了一种支持数据高效更新的审计方案,通过在默克尔哈希树节点中设置部分变色龙哈希节点,代表数据块哈希值的底层叶节点哈希的变化不会导致哈希树结构中更多认证信息发生变化,显著减少了数据动态更新导致的计算开销。此外,通过在第三方额外保存变色龙哈希树信息,避免审计中哈希重复发送的同时保证了云服务商更新变色龙哈希节点的正确性。2.针对单副本私有数据审计中数据预处理阶段存在的数据外包效率及其安全性问题,通过外包计算和抽样检测技术设计了一种支持数据轻量级外包的审计方案。把数据预处理阶段的元数据生成的大量计算通过外包计算外包给云服务商,通过抽样检测验证外包计算的正确性。把哈希树的更新同时外包给云服务商和第三方验证者来减轻用户的负担。此外利用随机源进行挑战块序号及其配对随机数选取,可有效避免审计时的共谋攻击。3.针对单副本私有数据丢失后无法恢复问题和单云单点失效问题以及多副本私有数据审计中数据更新阶段效率问题,提出了一种多云环境下多副本数据审计方案。把同一个数据的不同副本外包给不同的云服务商进行存储,把多副本数据认证结构集中在同一个哈希树中,免除了数据认证结构中大量的冗余信息。利用双线性对聚合属性,实现多云环境下多个副本数据的一次性审计。此外,通过多云共同维护同一数据块认证结构信息的设置,在实现数据的高效更新的同时保证了数据副本的一致性和数据恢复的正确性。4.针对共享数据审计中用户撤销效率及其安全性问题,利用变色龙哈希的陷门碰撞性和抗碰撞性构造思想提出了一种支持用户高效撤销的共享数据审计方案。方案中组成员密钥安全性由变色龙哈希的抗碰撞性保障,共享数据的标签利用变色龙哈希陷门碰撞性生成。组管理员掌握着陷门,组用户仅掌握利用陷门构造的私钥信息。随着小组内某些成员权限的撤销,只需要删除该成员的密钥信息即可,该成员授权期间签署的数据块标签信息仍能用于这些数据块的审计,极大地减轻了用户撤销的负担。