近年来,随着云存储的推广普及与飞速发展,越来越多的企业和个人将数据外包到云端进行存储,并通过网络访问、处理和分享存储在云端的数据。然而,云存储服务在给用户带来按需存储服务的同时也带来了许多安全威胁问题。一方面,由于云存储服务器提供商不是完全可信的,他们可能会对用户恶意隐瞒其存储在云端上的数据出现丢失或者损坏的情况,甚至会恶意删除用户极少访问的数据来减少存储成本。另一方面,存储在云端的数据发生损坏情况不可避免,因此需要对这些损坏数据进行安全高效地恢复,来保证用户存储在云端数据的可用性。针对上述两个问题,本文的主要工作包括:1、设计并实现了一种基于BLS签名的损坏数据探测方案。已有的云存储损坏数据探测方案的计算开销与通信开销随着数据规模呈线性增长,探测时间较长,给用户带来较大的负担。针对这个问题,本文提出了一个安全高效的损坏数据探测方案,该方案对探测数据建立两级分布式二叉树结构并进行BLS签名,通过验证签名来定位出损坏数据,提升了损坏数据的探测效率,且具有较好的整体性能。最后,本文对所提方案进行了实验分析,结果表明本文所提方案是安全高效的,与现有方案相比,存储开销相当,但是计算开销与通信开销大大减少。2、设计并实现了一种基于LT编码的数据恢复方案。现有的云存储数据恢复方案要求用户在外包数据存储之前先对外包数据进行编码操作,数据出现损坏情况时,通过对相应编码数据块进行解码来恢复数据。然而现有方案在进行数据恢复时,数据用户往往需要下载等同于原始数据量的编码数据块来进行解码,而且解码过程中需要进行矩阵的逆运算以及乘法运算,导致计算开销大,占用的网络带宽多。针对这一问题,本文提出了一种安全高效的数据恢复方案,该方案通过对云存储数据进行LT编码并分发到各个云服务器中,数据恢复过程中数据用户仅仅需要下载较少的数据进行XOR运算,降低了计算、通信开销,提升了数据恢复的效率。同时,利用LT码的编码性质,实现了数据的动态更新并且能对云服务器是否进行数据更新进行验证。最后,本文对所提方案进行了实验分析,结果表明了本方案是安全的并且具有较高的恢复效率。综上所述,本文以设计安全有效的云数据存储为目标,对云数据存储安全的相关工作进行了分析,并设计了基于BLS签名的损坏数据探测方案与基于LT编码的数据恢复方案。本文所提的两个方案不仅对云数据存储的功能性进行了一定的扩展,同时提升了方案的效率。因此,本文既具有理论研究意义,更具有一定的实用价值。