随着互联网的快速普及,云计算技术已成为信息技术的重要发展趋势之一。相比于购买软硬件设备以及聘请专业人员维护数据所产生的昂贵开销,越来越多的中小型企业青睐于使用云计算服务。但云计算技术发展的同时也导致了许多新安全问题的产生。由于计算和存储中所采用的虚拟化、复用和迁移技术,使数据拥有者失去了对数据的物理访问控制,被授予用户数据管理权限的云服务提供商却又不完全可信。因此如何保障用户云端存储数据的安全是一个至关重要的问题。传统的数据完整性校验方法针对云环境中海量的存储规模并不适用。鉴于此,论文着重研究了外包存储环境下数据的完整性校验机制。针对数据外包中存在的安全问题,本文提出了一种支持数据动态更新、公开校验并具备可取证性的基于承诺的外包数据完整性校验方案。虽然已有部分外包数据完整性校验方案可以支持数据动态更新和公开校验,但由于第三方审计人员需要利用由数据拥有者单独生成的动态标签参数对数据的完整性进行校验,导致校验结果缺乏可取证性,即数据拥有者无法使验证的结果被一个中立的第三方所采信。本文方案通过委托可信的系统生成者创建并公布方案中的固定参数,并将动态参数交由数据拥有者和服务提供商验证后签名公布,使验证结果具备了可取证性。进一步的,本文将上述方案与公钥密码体制下的代理重加密技术相结合,提出了一种数据外包及分享方案,使数据拥有者可以授权特定用户对特定数据块的访问权限;同时,利用完整性校验方案中支持公开校验和具备可取证性的特点,数据使用者能在无需数据拥有者介入的情况下,完成对特定数据的访问并对访问到的数据进行完整性校验。本文采用随机预言机模型实现了上述两方案的安全性理论证明,并详细分析了其计算复杂度。最后,本文基于所提出的数据外包及分享方案,设计并实现了外包环境下数据完整性校验原型系统,在该系统下验证了方案的正确性和可行性,并测试了外包数据中区块数量和大小对方案中各实体性能的影响。安全性理论证明、复杂度分析及实际测试结果均证明了本文所提方案的正确性、安全性及可行性,其在真实的大规模数据外包环境下具有良好的性能。