تقنية آمنة لإلغاء البيانات المكررة مع تحسين أداء القراءة في النظم السحابية

Abstract

يعد النمو الهائل للبيانات الرقمية في أنظمة التخزين السحابي مشكلة بالغة الأهمية، حيث إن كمية كبيرة من البيانات المكررة في أنظمة التخزين تُشكل عبئًا إضافيًا عليها. ولحل هذه المشكلة يلجأ موفرو خدمة التخزين السحابي (CSPs) إلى تقنيات إلغاء البيانات المكررة وذلك للتخلص من البيانات الزائدة وتخزين نسخة واحدة فقط من البيانات لتوفير مساحة التخزين ولتقليل تكاليف النقل. وتظهر فاعلية إلغاء البيانات المكررة عندما يقوم العديد من العملاء بتخزين نفس البيانات، إلا أنها تثير مشكلات تتعلق بالأمان والملكية. في هذه الأطروحة، نقترح مخططًا آمنًا لإزالة البيانات المكررة مع إثبات الملكية (PoW) وتقليل تكاليف نقل البيانات بين العميل والخادم، مما يضمن أن عملاء السحابة المصرحين فقط يمكنهم تنزيل وفك تشفير النص المشفر من التخزين السحابي. التشفير الذي تم استخدامه في مخططنا المقترح هو. AES نستخدم طريقتين من تشفير AES هما: CBC وGCM، وذلك بشكل متسلسل ومتوازي لقياس تأثير وقت التحميل والتنزيل. يتم تحميل النص المشفر من العميل إلى الخادم مع حفظ مفتاح التشفير على جانب العميل فقط دون التأثير على عملية إلغاء البيانات المكررة على جانب الخادم. تسمح إثبات الملكية (PoW) لأي مالك لنفس البيانات أن يثبت لخادم التخزين السحابي أنه يمتلك البيانات بطريقة قوية، وتم تنفيذها في مخططنا المقترح باستخدام خوارزمية التوقيع الرقمي ( ECDSA) والتي يتم استخدامها لعملية التحقق دون استرداد البيانات، مما يقلل من عبء الاتصال. تم إجراء المقارنة بين CBC وGCM في بيئة Java وأظهرت نتائج المحاكاة أن تشفير GCM بشكل متوازي أفضل من حيث وقت التحميل والتنزيل. وحقق المخطط المقترح متطلبات الأمان من حيث خصوصية البيانات، تكامل البيانات، سرية التوجيه، والسرية العكسية في إلغاء البيانات المكررة لبيئة التخزين السحابي.