随着数据的高速增长和云存储服务的快速发展,云计算依靠其诸多的优点,如高效性、便捷性、支持按需付费、高扩展性等不断吸引着用户,致使越来越多的组织和个人用户倾向于将自己的数据迁移到云环境中进行存储,并且对于一些较为重要的文件,用户可以采取存储多个备份的形式来提高文件的安全性,但是云存储在给人们带来了诸多方便的同时也带来了一系列的安全问题。本文对云环境下数据安全的关键技术进行了学习和分析,并着重于研究云存储中多副本数据的完整性验证。主要针对于在验证过程中的高效性、保密性、完整性、安全性以及副本可用性等特殊需求进行探索,分析以往方案中所存在的缺点和不足,提出改进方案并对新方案进行验证。本文的主要研究内容如下:第一、针对云存储环境下多副本数据完整性验证中,客户端计算能力不足、存储能力有限的问题。结合全同态加密以及代理签名技术提出一种基于双线性对的高效代理签名方案,在该方案中将副本生成、签名生成、数据块标签生成等计算量较大的工作交由具有较强计算能力的代理签名方完成,并且该方案保证了用户的数据和隐私安全,实验证明该方案具有较高的计算效率。第二、针对云存储环境下用户对存储在云端多副本数据的更改需求,结合现有的灵活多副本数据完整性验证方案以及多分支路径树的特性,提出了一种基于双线性对的动态灵活多副本数据完整性验证方案。该方案在保证对多副本数据灵活验证的同时实现了对于数据的动态更新,另外该方案还支持用户隐私保护和三方验证,实验结果表明该方案具有较高的安全性。第三、利用HDFS搭建云计算平台模拟真实的云存储环境,实现了云环境中多副本数据完整性验证的原型系统。给出了系统的模块划分、功能划分、以及其实现的详细流程,并编写程序对方案进行仿真模拟测试使得合法用户可以验证云端多副本数据的完整性。另外,在该方案中还结合了对称加密技术用于保护数据的安全性。