面向云环境的高效匿名认证系统的设计与实现

基于OpenStack的云计算平台设计与实现近年来，随着互联网的快速发展和普及，云计算这一概念也成为了IT行业中备受关注的话题。

云计算能够为企业和个人提供高效、灵活、低成本的计算资源，是当前和未来信息化建设中的重要组成部分。

在众多云计算平台中，OpenStack作为一款开源的云计算平台，备受业界推崇和使用。

那么，如何基于OpenStack设计和实现一款高效、稳定的云计算平台呢？下面从多个方面进行探讨。

一、架构设计一个成功的云计算平台必须具备高可用、高性能、易部署和易管理的特点。

OpenStack架构以模块化、分布式的形式设计，旨在提供一个完全开放的、可扩展的云计算平台。

在架构设计阶段，需要考虑以下几个方面：1. 高可用性：采用分布式架构，设计多个控制节点和多个计算节点，实现控制节点的无宕机运行，提高系统的可用性。

2. 性能优化：对云计算平台进行优化配置，如选用高性能的硬件设备、负载均衡、多层缓存等手段，提高系统的性能。

3. 部署简单：通过使用Ansible、Puppet等自动化工具，可以快速部署和配置OpenStack平台，降低系统维护成本。

4. 易管理：通过Web界面或API接口，方便管理员进行各类操作，如云主机管理、存储管理、网络管理等。

二、节点部署OpenStack集群由多个节点组成，通过各节点间的通信协调完成各种任务。

在节点部署阶段，需要注意以下几个方面：1. 控制节点的部署：控制节点是OpenStack的核心节点，负责管理整个集群的资源和服务，包括计算资源、网络资源和存储资源等。

在部署控制节点时，需要进行复杂的配置，如数据库配置、MQ配置、HA配置等。

2. 计算节点的部署：计算节点是具备计算能力的节点，主要用于运行虚拟机和容器等计算资源。

在部署计算节点时，需要选择适当的硬件和软件环境，如选用高性能的CPU、内存和硬盘等。

3. 存储节点的部署：存储节点是用于存储虚拟机镜像、云盘和快照等数据的节点。

基于云计算的智慧图书馆系统设计与实现智慧图书馆系统是利用云计算技术实现图书馆自动化管理、智能化服务的一种新型图书馆管理系统。

本文将介绍基于云计算的智慧图书馆系统的设计与实现。

一、系统需求分析智慧图书馆系统的设计与实现需要考虑以下几个方面的需求：1. 高可用性与可靠性：系统应具备高可用性和可靠性，通过实现系统的冗余、负载均衡和灾备机制，确保图书馆系统的稳定运行。

2. 弹性伸缩：基于云计算技术，系统应该支持弹性伸缩，能够根据图书馆的需求快速增减计算和存储资源，保证系统的高效运行。

3. 安全性和隐私保护：图书馆系统涉及大量用户的个人信息和图书的版权信息，因此系统需要具备高度的安全性和隐私保护措施，保证用户信息和图书版权的安全。

4. 高性能的搜索和推荐功能：系统应具备高性能的图书搜索功能，使用先进的搜索引擎技术，能够快速准确地搜索到用户所需的图书。

同时，系统还应根据用户的借阅历史和兴趣偏好，推荐适合用户的图书，提高用户的阅读体验。

5. 多渠道的服务支持：系统应支持多渠道的服务，包括Web端、移动端等，方便用户随时随地访问图书馆的服务。

二、系统设计与实现根据以上需求分析，可以将智慧图书馆系统的设计与实现分为以下几个部分。

1. 系统架构设计：系统的整体架构采用分布式架构，将不同的功能模块拆分成独立的服务，通过云计算的虚拟化技术将服务部署在分布式的计算节点上，实现系统的高可用性、可靠性和弹性伸缩性。

2. 数据库设计：系统的核心数据存储在云端的数据库中，数据库应具备高性能、高可靠性和可伸缩性。

可以选择使用分布式数据库或者云数据库来存储用户信息、图书信息和日志信息等数据。

3. 用户管理模块：实现用户注册、登录、个人信息管理等功能。

用户信息应该存储在安全可靠的数据库中，并采取加密措施保护用户的隐私信息。

4. 图书管理模块：包括图书入库、图书借阅、图书归还等功能。

通过条形码扫描技术和RFID技术，实现图书的自助借还和自动盘点。

ＤＯＩ：１０．１３８７８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｎｕｉｓｔ．２０１７．０５．００７刘辉１，２㊀仲红１㊀许艳１㊀周金玉１车联网云环境下多服务器架构的匿名认证及密钥协商协议摘要随着车载自组织网（ＶｅｈｉｃｕｌａｒＡｄ⁃ｈｏｃＮｅｔｗｏｒｋｓ，ＶＡＮＥＴｓ）和云计算的发展，越来越多面向车联网用户的移动应用服务应运而生．这些应用服务往往由不同的服务器提供，车辆要从这些服务器获得服务，则必须向不同的服务器提供注册信息．为了实现车辆在多个服务器上的高效认证，本文提出一个车联网云环境下（ＶｅｈｉｃｕｌａｒＣｌｏｕｄＣｏｍｐｕｔｉｎｇ，ＶＣＣ）面向多服务器架构的匿名认证协议，协议实现了车辆与服务器的双向认证，并能够保护车辆隐私．关键词车联网云；匿名认证；多服务器架构中图分类号Ｕ４９５；ＴＰ３０９文献标志码Ａ收稿日期２０１７⁃０５⁃３１资助项目国家自然科学基金（６１５７２００１，６１７０２００５）；安徽省自然科学基金（１７０８０８５ＱＦ１３６）；安徽大学博士科研启动经费作者简介刘辉，男，博士生，实验师，研究方向为物联网安全㊁无线传感网安全．ｌｉｕｈｕｉ＠ａｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ仲红（通信作者），女，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为信息安全和隐私保护．ｚｈｏｎｇｈ＠ａｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ１安徽大学计算机科学与技术学院，合肥，２３０６０１２安徽大学电子信息工程学院，合肥，２３０６０１０　引言㊀㊀ＶＡＮＥＴｓ是智能交通系统（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＩＴＳ）的核心组成部分［１］，是物联网在智能交通领域的具体应用．ＶＡＮＥＴｓ包含两类通信节点：部署在车辆中的车载单元（Ｏｎ⁃ＢｏａｒｄＵｎｉｔｓ，ＯＢＵ）和固定于路边的路侧单元（ＲｏａｄＳｉｄｅＵｎｉｔｓ，ＲＳＵ）．ＶＡＮＥＴｓ使用ＤＳＲＣ（ＤｅｄｉｃａｔｅｄＳｈｏｒｔＲａｎｇｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）协议［２］实现车辆间通信（Ｖｅｈｉｃｌｅ⁃ｔｏ⁃Ｖｅｈｉｃｌｅ，Ｖ２Ｖ），以及车辆与ＲＳＵ通信（Ｖｅｈｉｃｌｅ⁃ｔｏ⁃Ｉｎｆｒａ⁃ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，Ｖ２Ｉ），而车辆经由ＲＳＵ通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ与应用服务器之间进行通信．ＶＡＮＥＴｓ组成结构如图１所示．图１㊀ＶＡＮＥＴｓ系统模型Ｆｉｇ １㊀ＶＡＮＥＴｓｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌＶＡＮＥＴｓ为智能交通带来的便利必然促使ＶＡＮＥＴｓ成为下一代移动互联网的重要研究内容［３］：ＶＡＮＥＴｓ能使驾乘人员和交通管理人员获得全面实时的交通信息，能够有效解决交通阻塞问题㊁减少道路交通事故．此外，ＶＡＮＥＴｓ为驾乘人员提供办公㊁娱乐等服务，能够提高工作效率和生活质量．然而ＶＡＮＥＴｓ提供的交通状况㊁办公娱乐等信息通常由不同的服务器提供，车辆要获得这些服务，则必须分别向不同服务器提供注册信息．如果采用传统的单一注册机制，车辆将需要重复注册并记住大量的用户名和密码，这将为车辆及服务器带来㊀㊀㊀㊀极大的不便．针对单一注册机制带来的问题，已有学者提出面向多服务器架构的认证协议，此类协议中用户只需注册一次便可获取多个服务器的访问权限［４⁃５］．然而，文献［４⁃５］提出的是基于静态身份的多服务器认证协议，容易造成用户信息泄露并可能被追踪，给用户隐私带来威胁．随后，Ｄａｓ等［６］提出基于动态身份的多服务器认证协议，允许用户改变自己的密码，实现用户身份的匿名性．基于动态身份的多服务器认证协议能够保护用户的身份隐私，近年来得到了广泛研究．２００９年，文献［７］提出一种双向生物认证协议，协议不需要存储秘密信息，减少服务器端和用户端的存储代价．２０１４年，Ｈｅ等［８］利用生物特性，首次提出３因子的动态多服务器认证协议，然而Ｏｄｅｌｕ等［９］指出Ｈｅ等［８］的协议不能抵抗重放攻击和假扮攻击．上述利用生物特征实现的多服务器认证协议需要安装额外设备采集生物特征．２０１１年，李曦等［１０］使用基于身份密码体制，提出一种基于身份的远程服务器认证协议．２０１５年，Ａｍｉｎ等［１１］提出一个３因子的基于双线性配对的多服务器匿名认证协议，但是协议的注册过程需要权威机构参与．移动网络信号稳定性差，用户终端的计算能力一般，对多服务器认证协议的安全性和效率有着较高要求，以上面向多服务器架构的匿名认证协议［６⁃１１］并不适用于移动网络环境．２０１６年，Ｈｅ等［１２］使用自证书密码体制，提出一个动态多服务器认证协议，协议有着较高的计算效率和通信效率，可用于移动网络环境实现匿名的多服务器认证．然而作为一种特殊的移动网络，ＶＡＮＥＴｓ的通信节点是车辆，有着通信节点众多㊁节点移动速度快㊁实时性要求高的特点，文献［１２］提出的协议虽然高效，但还不能完全适用于ＶＡＮＥＴｓ的移动网络环境．２０１６年，谢永等［１３］首次提出适用于ＶＡＮＥＴｓ的多服务器匿名认证协议，并指出ＶＡＮＥＴｓ的移动服务多由云计算服务器提供，进而提出一个车联网云计算平台（ＶｅｈｉｃｕｌａｒＣｌｏｕｄＣｏｍｐｕｔｉｎｇ，ＶＣＣ）［１４⁃１５］下面向多服务器架构的匿名认证协议．然而，本文研究发现文献［１３］提出的协议在双向认证与密钥协商阶段，服务器能够计算出车辆的真实身份，无法对云服务器实现车辆身份的隐私保护．为解决车联网云环境下车辆需要向多个服务器注册以获取应用服务的问题，本文提出一个面向多服务器架构的匿名认证和密钥协商协议，云服务器在向ＲＣ注册时有着较低的计算代价．此外，云服务器无法计算出车辆的真实身份，能够有效保护车辆隐私．１㊀预备知识１ １㊀双线性映射令Ｇ是ｐ阶循环加法群，ＧＴ是ｐ阶循环乘法群．双线性映射ｅ：ＧˑＧңＧＴ满足以下３个性质：１）双线性性：∀ｇ，ｈɪＧ和ａ，ｂɪＺｐ，有ｅ（ｇａ，ｈｂ）＝ｅ（ｇ，ｈ）ａｂ；２）非退化性：∃ｇɪＧ，使得ｅ（ｇ，ｇ）在ＧＴ中的阶是ｐ；３）可计算性：∀ｇ，ｈɪＧ，存在有效算法计算ｅ（ｇ，ｈ）ɪＧＴ．１ ２㊀复杂性假设ＤＢＤＨ假设：在ｐ阶循环加法群Ｇ和ｐ阶循环乘法群ＧＴ中，双线性映射ｅ：ＧˑＧңＧＴ．随机选择Ｇ的生成元ｇ，随机数ａ，ｂ，ｃɪＲＺ∗ｐ，并将（ｇ，ｇａ，ｇｂ，ｇｃ）和ＺɪＲＧＴ发送给敌手Ａ，由Ａ判断Ｚ是否等于ｅ（ｇ，ｇ）ａｂｃ，若Ｚ＝ｅ（ｇ，ｇ）ａｂｃ，Ａ输出１，否则输出０．如果不存在多项式时间算法以不可忽略的优势解决ＤＢＤＨ假设，那么ＤＢＤＨ假设在群Ｇ，ＧＴ中成立．Ａ解决ＤＢＤＨ问题的优势为：Ａｄｖ＝｜Ｐｒ［Ａ（ｇ，ｇａ，ｇｂ，ｇｃ，ｅ（ｇ，ｇ）ａｂｃ）＝０］－Ｐｒ［Ａ（ｇ，ｇａ，ｇｂ，ｇｃ，Ｚ）＝０］｜．１ ３㊀系统模型本文研究车联网云环境下多服务器匿名认证协议，系统模型如图２所示．与文献［１３］一样，系统模型包含３个参与者：注册中心㊁云服务器和移动节点（包括车辆和ＲＳＵ）．图２㊀ＶＣＣ环境下多服务器认证系统模型Ｆｉｇ ２㊀Ｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌｏｆｍｕｌｔｉ⁃ｓｅｒｖｅｒｓａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｆｏｒＶＣＣ１）注册中心（ＲｅｇｉｓｔｅｒＣｅｎｔｅｒ，ＲＣ）：是可信第三方，负责生成系统参数㊁云服务器和移动节点的密钥，并为车辆分配防篡改设备（Ｔａｍｐｅｒ⁃ＰｒｏｏｆＤｅｖｉｃｅ，ＴＰＤ）．４０５刘辉，等．车联网云环境下多服务器架构的匿名认证及密钥协商协议．ＬＩＵＨｕｉ，ｅｔａｌ．Ａｎｏｎｙｍｏｕｓａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｎｄｋｅｙａｇｒｅｅｍｅｎｔｐｒｏｔｏｃｏｌｉｎｍｕｌｔｉ⁃ｓｅｒｖｅｒａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｆｏｒｖｅｈｉｃｕｌａｒｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇ．２）云服务器：是半可信第三方，诚实地执行协议但会窃取车辆隐私．为ＶＡＮＥＴｓ中的移动节点提供各种应用服务器．３）移动节点：包括车辆和ＲＳＵ．车辆在注册中心申请注册，注册通过后，向云服务器提出服务请求，该服务请求由ＲＳＵ转发给云服务器．１ ４㊀安全要求一个ＶＣＣ环境下面向多服务器架构的匿名认证协议应满足如下的安全要求［１３］：１）消息认证：在收到消息时，云服务器和车辆能够验证消息发送方的身份，并保证消息在传输过程中没有被篡改．２）会话密钥协商：云服务器和车辆最终能够协商出一个安全的会话密钥，用来加密后期传输的消息．３）隐私保护：协议必须保护车辆身份信息不被云服务器获取．云服务器在接收到车辆发布的消息后，无法计算出车辆的身份信息．４）抵抗各种攻击：协议需要抵抗假扮攻击㊁重放攻击等各种攻击，以确保ＶＣＣ环境的安全性与可靠性．需要说明的是，与文献［１３］提出的安全要求相比，本文在隐私保护方面要求车辆对云服务器也是匿名的，因此本文协议在隐私保护方面安全性更高．２㊀提出协议为了提高文献［１３］的安全性和效率，本节提出一个ＶＣＣ环境下面向多服务器架构的匿名认证协议，该协议包括：系统初始化㊁注册㊁双向认证及密钥协商等３个阶段．２ １㊀系统初始化注册中ＲＣ生成系统参数：１）ＲＣ选择有限域Ｆｐ上的椭圆曲线Ｅ，并从Ｅ上选择一个阶为ｑ的有限循环群Ｇ，Ｐ为Ｇ的生成元．２）ＲＣ选择随机数ｓɪＺ∗ｑ，计算Ｐｐｕｂ＝ｓＰ；选择５个安全的Ｈａｓｈ函数：ｈ０：Ｇң｛０，１｝，ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４：｛０，１｝ңＺ∗ｑ．３）ＲＣ公开系统参数ｐａｒａｍｓ＝（Ｅ，ｑ，Ｐ，Ｐｐｕｂ，Ｈ０，Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４），保密ｓ作为系统主密钥．２ ２㊀注册阶段这一阶段包括云服务器注册和车辆注册．２ ２ １云服务器注册身份标识为ＩＤｊ的云服务器Ｓｅｒｊ向ＲＣ进行注册．１）ＲＣ选择随机数ｓｊɪＺ∗ｑ，计算Ｐｊ＝ｓｊＰ；２）ＲＣ将（ｓｊ，Ｐｊ）通过安全信道发送给云服务器Ｓｅｒｊ，Ｓｅｒｊ公开（ＩＤｊ，Ｐｊ）；３）ＲＣ将（ＩＤｊ，Ｐｊ）记录在服务器列表ＳｅｒＬｉｓｔ中．２ ２ ２㊀车辆注册身份标识为ＲＩＤｉ的车辆Ｖｉ向ＲＣ进行注册．车辆Ｖｉ将自己的真实身份ＲＩＤｉ㊁密码ＰＷｉ提交给ＲＣ，ＲＣ检查通过后为Ｖｉ颁发一个防篡改设备ＴＰＤ，ＴＰＤ中记录车辆的身份ＲＩＤｉ㊁密码ＰＷｉ㊁系统参数ｐａｒａｍｓ和系统主密钥ｓ．２ ３㊀双向认证及密钥协商车辆和云服务器进行双向认证，并协商出会话密钥．２ ３ １㊀车辆Ｖｉ向云服务器Ｓｅｒｊ发送访问请求１）Ｖｉ将应用需求发送给ＲＣ，ＲＣ从ＳｅｒＬｉｓｔ查找并返回服务器Ｓｅｒｊ的身份及公钥信息（ＩＤｊ，Ｐｊ）．２）Ｖｉ向ＴＰＤ输入身份ＲＩＤｉ和密码ＰＷｉ，验证通过后，将服务器Ｓｅｒｊ的信息（ＩＤｊ，Ｐｊ）发送给ＴＰＤ．３）ＴＰＤ选择随机数ｕｉɪＺ∗ｑ，时间戳Ｔｉ，计算Ｕｉ＝ｕｉＰ，ＰＩＤｉ＝ＲＩＤｉ⊕ｈ０（ｕｉＰｐｕｂ），ｈｉｔ＝ｈ１（ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｕｉ，Ｔｉ），ｓｋｉ＝ｕｉ＋ｈｉｔｓ．４）ＯＢＵ选择随机数ｒｉɪＺ∗ｑ，计算Ｒｉ＝ｒｉＰ，ｈｉ＝ｈ２（ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｕｉ，Ｒｉ，Ｔｉ），σｉ＝ｒｉ＋ｈｉｓｋｉ．５）Ｖｉ将请求信息Ｒｅｑ＝（ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｕｉ，Ｒｉ，Ｔｉ，σｉ）发送给云服务器Ｓｅｒｊ．２ ３ ２㊀云服务器Ｓｅｒｊ向车辆Ｖｉ发送响应消息１）云服务器Ｓｅｒｊ接收到车辆Ｖｉ发来的请求Ｒｅｑ后，计算ｈｉｔ＝ｈ１（ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｕｉ，Ｔｉ），ｈｉ＝ｈ２（ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｕｉ，Ｒｉ，Ｔｉ），并验证如下等式是否成立：σｉＰ＝Ｒｉ＋ｈｉＵｉ＋ｈｉｈｉｔＰｐｕｂ，（１）如果等式（１）成立，则签名有效；否则Ｓｅｒｊ终止本次会话．２）Ｓｅｒｊ选择随机数ｒｊɪＺ∗ｑ，计算Ｒｊ＝ｒｊＰ，ｓｋ＝ｈ３（ｒｊＲｉ，ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｕｉ，Ｔｉ），ｈｊ＝ｈ４（ＰＩＤｉ，ＩＤｊ，Ｕｉ，ｓｋ，ｒｉＲｊ），σｊ＝ｒｊ＋ｈｊｓｊ．３）Ｓｅｒｊ将响应信息Ｒｅｓ＝（ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｒｊ，σｊ）发送给Ｖｉ．２ ３ ３㊀车辆Ｖｉ验证云服务器Ｓｅｒｊ的响应消息１）Ｖｉ接收到云服务器Ｓｅｒｊ的响应信息Ｒｅｓ后，计算ｓｋ＝ｈ３（ｒｉＲｊ，ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｕｉ，Ｔｉ），ｈｊ＝ｈ４（ＰＩＤｉ，ＩＤｊ，Ｕｉ，ｓｋ，ｒｉＲｊ），并验证如下等式是否成立：σｊＰ＝Ｒｊ＋ｈｊＳｊ，（２）５０５学报（自然科学版），２０１７，９（５）：５０３⁃５０８ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０１７，９（５）：５０３⁃５０８如果等式（２）成立，则云服务器Ｓｅｒｊ验证通过．２）Ｖｉ得到与云服务器Ｓｅｒｊ在时间段Ｔｉ内的会话密钥ｓｋ．３㊀协议分析３ １㊀正确性分析１）如果等式（１）成立，则车辆Ｖｉ生成的签名σｉ是有效的．σｉＰ＝（ｒｉ＋ｈｉｓｋｉ）Ｐ＝（ｒｉ＋ｈｉ（ｕｉ＋ｈｉｔｓ））Ｐ＝㊀㊀Ｒｉ＋ｈｉＵｉ＋ｈｉｈｉｔＰｐｕｂ．２）如果等式（２）成立，则云服务器Ｓｅｒｊ的签名σｊ是有效的．σｊＰ＝（ｒｊ＋ｈｊｓｊ）Ｐ＝Ｒｊ＋ｈｊＳｊ．３）车辆Ｖｉ与云服务器Ｓｅｒｊ协商的会话密钥ｓｋ是一致的．Ｖｉ计算的会话密钥ｓｋ＝ｈ３（ｒｉＲｊ，ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｕｉ，Ｔｉ）；Ｓｅｒｊ计算的会话密钥ｓｋ＝ｈ３（ｒｉＲｊ，ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｕｉ，Ｔｉ）．由于ｒｉＲｊ＝ｒｊＲｉ＝ｒｉｒｊＰ，则Ｖｉ与Ｓｅｒｊ协商的会话密钥ｓｋ是一致的．３ ２㊀安全性分析本文在１ ４节指出ＶＣＣ环境下面向多服务器架构的双向认证协议应满足消息认证㊁会话密钥协商㊁隐私保护和抵抗各种攻击等４个方面的安全要求．下面将分析本文提出的协议满足１ ４节提出的安全要求．１）消息认证：当车辆Ｖｉ试图获取云服务器提供的服务时，将发送请求消息Ｒｅｑ，如果其中的σｉ满足σｉＰ＝Ｒｉ＋ｈｉＵｉ＋ｈｉｈｉｔＰｐｕｂ，则表明σｉ包含注册中心给车辆Ｖｉ颁发的合法私钥，即Ｖｉ是在ＲＣ中注册的合法用户，其中ｈｉｔ＝ｈ１（ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｕｉ，Ｔｉ），ｈｉ＝ｈ２（ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｕｉ，Ｒｉ，Ｔｉ）．随后，云服务器Ｓｅｒｊ发送响应消息Ｒｅｓ，如果σｊ满足σｊＰ＝Ｒｊ＋ｈｊＳｊ，则表明Ｓｅｒｊ是ＲＣ中注册的合法的云服务器，其中ｈｊ＝ｈ４（ＰＩＤｉ，ＩＤｊ，Ｕｉ，ｓｋ，ｒｉＲｊ）．２）会话密钥协商：云服务器Ｓｅｒｊ和车辆Ｖｉ最终协商的会话密钥ｓｋ，满足ｓｋ＝ｈ３（ｒｉＲｊ，ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｕｉ，Ｔｉ）＝ｈ３（ｒｊＲｉ，ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｕｉ，Ｔｉ），其中ｒｉ和ｒｊ分别是车辆Ｖｉ和云服务器Ｓｅｒｊ选择的随机数，同时由于离散对数的困难性，系统中只有车辆和云服务器才能知道自己选择的随机数ｒｉ和ｒｊ，所以协议最终协商的会话密钥ｓｋ只有车辆和云服务器知道，因此ｓｋ是安全的会话密钥．３）隐私保护：车辆Ｖｉ向云服务器发送的请求消息Ｒｅｑ只含有车辆的假名ＰＩＤｉ＝ＲＩＤｉ⊕ｈ０（ｕｉＰｐｕｂ）．假名中含有随机数ｕｉ，因此车辆每次发布请求消息时的假名均不相同，可以防止车辆位置被追踪，实现车辆位置隐私保护．此外，由离散对数困难性可知，假名中含有的值ｈ０（ｕｉＰｐｕｂ）只有车辆Ｖｉ和注册中心ＲＣ知道，因此车辆Ｖｉ的真实身份只有Ｖｉ和注册中心才能获取，能够实现车辆身份的隐私保护．本文的协议可对攻击者和半可信的云服务器实现车辆身份的隐私保护，而文献［１３］的协议只能对攻击者实现车辆身份的隐私保护．４）抵抗假扮攻击：若攻击者Ａｄｖ试图伪装成车辆Ｖｉ登录云服务器，则需要伪造请求消息Ｒｅｑ＝（ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｕｉ，Ｒｉ，Ｔｉ，σｉ），其中σｉ应满足等式（１），但Ａｄｖ未在ＲＣ中注册，无法计算出合法的σｉ．若攻击者Ａｄｖ试图伪装成云服务器Ｓｅｒｊ与车辆交互，则需要伪造响应消息Ｒｅｓ＝（ＩＤｊ，ＰＩＤｉ，Ｒｊ，σｊ），但只有在ＲＣ中注册的合法云服务器才能获得ＲＣ颁发的私钥，故Ａｄｖ无法计算出合法的σｊ．因此，本协议能够抵抗假扮攻击．５）抵抗重放攻击：当车辆Ｖｉ试图获取云服务器提供的服务时，会选择当前的时间戳Ｔｉ，并根据Ｔｉ计算请求消息Ｒｅｑ．因此，时间段Ｔｉ＇，攻击者Ａｄｖ试图重放时间段Ｔｉ截获的请求消息Ｒｅｑ，将无法通过验证．因此，本协议能够抵抗重放攻击．３ ３㊀效率分析本节分析本文协议的计算效率，并与文献［１３］提出的面向多服务器架构的双向认证和密钥协商协议进行性能比较．与文献［１３］提出的协议一样，本文协议基于非奇异椭圆曲线密码体制设计，无双线性配对操作，因此是高效的．表１较为直观地表明了这２个协议在双向认证及密钥协商阶段的计算开销．文献［１３］协议中，车辆需要计算４个椭圆曲线标量乘法和５个单向Ｈａｓｈ函数，即车辆的计算时间是４Ｔｅｍ；云服务器需要计算５个椭圆曲线标量乘法和５个单向Ｈａｓｈ函数，即云服务器的计算时间是５Ｔｅｍ．本文协议中，车辆需要计算４个椭圆曲线标量乘法和５个单向Ｈａｓｈ函数，即车辆的计算时间是４Ｔｅｍ；云服务器需要计算４个椭圆曲线标量乘法和４个单向Ｈａｓｈ函数，即云服务器的计算时间是４Ｔｅｍ．本文在ＣＰＵ主频为３ ２０ＧＨｚ，操作系统为Ｗｉｎ７，内存为２ＧＢ的环境下，实现了椭圆曲线标量乘法运算，运行１０００次的平均计算时间６０５刘辉，等．车联网云环境下多服务器架构的匿名认证及密钥协商协议．ＬＩＵＨｕｉ，ｅｔａｌ．Ａｎｏｎｙｍｏｕｓａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｎｄｋｅｙａｇｒｅｅｍｅｎｔｐｒｏｔｏｃｏｌｉｎｍｕｌｔｉ⁃ｓｅｒｖｅｒａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｆｏｒｖｅｈｉｃｕｌａｒｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇ．为０ ６５１ｍｓ．表１㊀２个协议的计算代价Ｔａｂｌｅ１㊀ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｃｏｓｔｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｐｒｏｔｏｃｏｌａｎｄｐｒｏｔｏｃｏｌｉｎＲｅｆ．［１３］ｍｓＰｒｏｔｏｃｏｌＶｅｈｉｃｌｅｓＣｌｏｕｄＳｅｒｖｅｒ文献［１３］４Ｔｅｍʈ２ ６０４５Ｔｅｍʈ３ ２５５本文协议４Ｔｅｍʈ２ ６０４４Ｔｅｍʈ２ ６０４４㊀结束语本文研究了车联网云环境下面向多服务器架构的双向认证及密钥协商协议，并提出一个双向认证协议，能够实现车辆和云服务器间的相互认证．在协议执行过程中，车辆在每次发布服务请求时，将计算并使用不同的假名，能够防止车辆身份被追踪同时实现位置隐私保护．此外，只有注册中心能够恢复出车辆的假名，使得协议不仅能够对攻击者实现车辆身份的隐私保护，同时还能对云服务器保护车辆隐私．参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ［１］㊀ＺｅａｄａｌｌｙＳ，ＨｕｎｔＲ，ＣｈｅｎＹＳ，ｅｔａｌ．Ｖｅｈｉｃｕｌａｒａｄｈｏｃｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＶＡＮＥＴＳ）：Ｓｔａｔｕｓ，ｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ［Ｊ］．ＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓ，２０１２，５０（４）：２１７⁃２４１［２］㊀ＤｅｄｉｃａｔｅｄＳｈｏｒｔＲａｎｇｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＤＳＲＣ）［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１７⁃０６⁃２５］．ｈｔｔｐ：ʊＧｒｏｕｐｅｒ．ｉｅｅｅ．ｏｒｇ／ｇｒｏｕｐｓ／ｓｃｃ３２／ｄｓｒｃ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ［３］㊀ＫａｋｋａｓａｇｅｒｉＭＳ，ＭａｎｖｉＳＳ．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎｖｅｈｉｃｕｌａｒａｄｈｏｃｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｅｔｗｏｒｋａｎｄＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１４，３９（１）：３３４⁃３５０［４］㊀ＬｉＬＨ，ＬｉｎＬＣ，ＨｗａｎｇＭＳ．Ａｒｅｍｏｔｅｐａｓｓｗｏｒｄａｕｔｈｅｎ⁃ｔｉｃａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｆｏｒｍｕｌｔｉｓｅｒｖｅｒａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｕｓｉｎｇｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＮｅｕｒａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ，２００１，１２（６）：１４９８⁃１５０４［５］㊀ＴｓａｕｒＷＪ，ＷｕＣＣ，ＬｅｅＷＢ．Ａｓｍａｒｔｃａｒｄ⁃ｂａｓｅｄｒｅｍｏｔｅｓｃｈｅｍｅｆｏｒｐａｓｓｗｏｒｄａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｉｎｍｕｌｔｉ⁃ｓｅｒｖｅｒＩｎｔｅｒｎｅｔｓｅｒｖｉｃｅｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｔａｎｄａｒｄｓ＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２００４，２７（１）：３９⁃５１［６］㊀ＤａｓＭＬ，ＳａｘｅｎａＡ，ＧｕｌａｔｉＶＰ．ＡｄｙｎａｍｉｃＩＤ⁃ｂａｓｅｄｒｅ⁃ｍｏｔｅｕｓｅｒａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＣｏｎｓｕｍｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００４，５０（２）：６２９⁃６３１［７］㊀张凡，冯登国．基于模糊提取的远程双向生物认证［Ｊ］．计算机研究与发展，２００９，４６（５）：８５０⁃８５６ＺＨＡＮＧＦａｎ，ＦＥＮＧＤｅｎｇｇｕｏ．Ｆｕｚｚｙｅｘｔｒａｃｔｏｒｂａｓｅｄｒｅｍｏｔｅｍｕｔｕａｌｂｉｏｍｅｔｒｉｃａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，２００９，４６（５）：８５０⁃８５６［８］㊀ＨｅＤＢ，ＷａｎｇＤ．Ｒｏｂｕｓｔｂｉｏｍｅｔｒｉｃｓ⁃ｂａｓｅｄａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｆｏｒｍｕｌｔｉｓｅｒｖｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｊ］．ＩＥＥＥＳｙｓｔｅｍｓＪｏｕｒｎａｌ，２０１４，９（３）：８１６⁃８２３［９］㊀ＯｄｅｌｕＶ，ＤａｓＡＫ，ＧｏｓｗａｍｉＡ．Ａｓｅｃｕｒｅｂｉｏｍｅｔｒｉｃｓ⁃ｂａｓｅｄｍｕｌｔｉ⁃ｓｅｒｖｅｒａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌｕｓｉｎｇｓｍａｒｔｃａｒｄｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＦｏｒｅｎｓｉｃｓａｎｄＳｅｃｕｒｉｔｙ，２０１５，１０（９）：１９５３⁃１９６６［１０］㊀李曦，李传锋，朱巍，等．基于身份的多服务器认证密钥协商方案［Ｊ］．华中科技大学学报（自然科学版），２０１１，３９（１）：３６⁃４０ＬＩＸｉ，ＬＩＣｈｕａｎｆｅｎｇ，ＺＨＵＷｅｉ，ｅｔａｌ．Ｉｄｅｎｔｉｔｙ⁃ｂａｓｅｄｓｍａｒｔｃａｒｄｒｅｍｏｔｅａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｅｄｋｅｙａｇｒｅｅｍｅｎｔｐｒｏｔｏｃｏｌｆｏｒｍｕｌｔｉ⁃ｓｅｒｖｅｒｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉ⁃ｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０１１，３９（１）：３６⁃４０［１１］㊀ＡｍｉｎＲ，ＢｉｓｗａｓＧＰ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂｉｌｉｎｅａｒｐａｉ⁃ｒｉｎｇｂａｓｅｄｍｕｔｕａｌａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｎｄｋｅｙａｇｒｅｅｍｅｎｔｐｒｏ⁃ｔｏｃｏｌｕｓａｂｌｅｉｎｍｕｌｔｉ⁃ｓｅｒｖｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｊ］．ＷｉｒｅｌｅｓｓＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１５，８４（１）：４３９⁃４６２［１２］㊀ＨｅＤＢ，ＺｅａｄａｌｌｙＳ，ＫｕｍａｒＮ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄａｎｏｎｙ⁃ｍｏｕｓｍｏｂｉｌｅｕｓｅｒａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌｕｓｉｎｇｓｅｌｆ⁃ｃｅｒｔｉ⁃ｆｉｅｄｐｕｂｌｉｃｋｅｙｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙｆｏｒｍｕｌｔｉ⁃ｓｅｒｖｅｒａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＦｏ⁃ｒｅｎｓｉｃｓａｎｄＳｅｃｕｒｉｔｙ，２０１６，１１（９）：２０５２⁃２０６４［１３］㊀谢永，吴黎兵，张宇波，等．面向车联网的多服务器架构的匿名双向认证与密钥协商协议［Ｊ］．计算机研究与发展，２０１６，５３（１０）：２３２３⁃２３３３ＸＩＥＹｏｎｇ，ＷＵＬｉｂｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＹｕｂｏ，ｅｔａｌ．Ａｎｏｎｙｍｏｕｓｍｕｔｕａｌａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｎｄｋｅｙａｇｒｅｅｍｅｎｔｐｒｏｔｏｃｏｌｉｎｍｕｌｔｉ⁃ｓｅｒｖｅｒａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｆｏｒＶＡＮＥＴｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，２０１６，５３（１０）：２３２３⁃２３３３［１４］㊀ＬｅｅＥ，ＬｅｅＥＫ，ＧｅｒｌａＭ，ｅｔａｌ．Ｖｅｈｉｃｕｌａｒｃｌｏｕｄｎｅｔｗｏｒ⁃ｋｉｎｇ：Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＣｏｍ⁃ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＭａｇａｚｉｎｅ，２０１４，５２（２）：１４８⁃１５５［１５］㊀ＧｅｒｌａＭ，ＬｅｅＥＫ，ＰａｕＧ，ｅｔａｌ．Ｉｎｔｅｒｎｅｔｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓ：Ｆｒｏｍｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｇｒｉｄｔｏａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｃａｒｓａｎｄｖｅｈｉｃｕｌａｒｃｌｏｕｄｓ［Ｃ］ʊＩＥＥＥＷｏｒｌｄＦｏｒｕｍｏｎＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ，２０１４：２４１⁃２４６７０５学报（自然科学版），２０１７，９（５）：５０３⁃５０８ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０１７，９（５）：５０３⁃５０８Ａｎｏｎｙｍｏｕｓａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｎｄｋｅｙａｇｒｅｅｍｅｎｔｐｒｏｔｏｃｏｌｉｎｍｕｌｔｉ⁃ｓｅｒｖｅｒａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｆｏｒｖｅｈｉｃｕｌａｒｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇＬＩＵＨｕｉ１，２㊀ＺＨＯＮＧＨｏｎｇ１㊀ＸＵＹａｎ１㊀ＺＨＯＵＪｉｎｙｕ１１ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ㊀２３０６０１２ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ㊀２３０６０１Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀ＴｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＶＡＮＥＴｓａｎｄｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇｂｒｉｎｇｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｍｏｂｉｌｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅｓｆｏｒＶＡＮＥＴｓ．Ｙｅｔｖｅｈｉｃｌｅｓｍｕｓｔｐｒｏｖｉｄｅｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｌｏｕｄｓｅｒｖｅｒｓｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｉｒｓｅｒｖｉｃｅｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｉｎｍｕｌｔｉ⁃ｓｅｒｖｅｒａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎａｎｏｎｙｍｏｕｓａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｎｄｋｅｙａｇｒｅｅｍｅｎｔｐｒｏｔｏｃｏｌｉｎｍｕｌｔｉ⁃ｓｅｒｖｅｒａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｆｏｒｖｅｈｉｃｕｌａｒｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｒｅａｌｉｚｅｓａｔｗｏ⁃ｗａｙａｕｔｈｅｎ⁃ｔｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌｆｏｒｖｅｈｉｃｌｅｓａｎｄｓｅｒｖｅｒｓ，ａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｓｔｈｅｐｒｉｖａｃｙｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ｖｅｈｉｃｕｌａｒｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇ；ａｎｏｎｙｍｏｕｓａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ；ｍｕｌｔｉ⁃ｓｅｒｖｅｒａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ８０５刘辉，等．车联网云环境下多服务器架构的匿名认证及密钥协商协议．ＬＩＵＨｕｉ，ｅｔａｌ．Ａｎｏｎｙｍｏｕｓａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｎｄｋｅｙａｇｒｅｅｍｅｎｔｐｒｏｔｏｃｏｌｉｎｍｕｌｔｉ⁃ｓｅｒｖｅｒａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｆｏｒｖｅｈｉｃｕｌａｒｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇ．。

《基于时空映射的匿名安全交易系统的设计与实现》篇一一、引言随着互联网技术的飞速发展，电子商务和在线交易已成为人们日常生活的重要组成部分。

然而，交易过程中的匿名性和安全性问题日益突出，成为制约交易发展的关键因素。

本文提出了一种基于时空映射的匿名安全交易系统，旨在保障交易双方的身份隐私和交易数据的安全。

该系统结合了现代密码学、网络通信技术和数据加密技术，实现了一种安全、高效、匿名的交易模式。

二、系统设计1. 总体架构本系统采用分层设计思想，分为用户层、服务层、数据层和安全层。

用户层负责与用户进行交互；服务层负责处理交易请求和提供相关服务；数据层负责存储交易数据；安全层则负责保障整个系统的安全性和匿名性。

2. 匿名性设计本系统通过时空映射技术实现用户身份的匿名化。

在用户注册时，系统为每个用户分配一个唯一的标识符，并建立该标识符与用户真实身份的映射关系。

在交易过程中，用户使用该标识符进行交易，而无需透露真实身份。

同时，系统采用混淆技术和加密算法，对交易数据进行加密和匿名化处理，进一步保障了交易的安全性。

3. 安全性设计本系统采用多种安全技术保障交易的安全性。

首先，系统采用强密码学算法对交易数据进行加密，确保数据在传输过程中的机密性。

其次，系统采用身份认证和访问控制技术，确保只有合法的用户才能访问系统资源和进行交易。

此外，系统还采用了反欺诈技术和风险评估机制，对可疑交易进行实时监测和预警，防止欺诈行为的发生。

三、关键技术实现1. 时空映射技术时空映射技术是实现匿名性的关键技术之一。

本系统采用基于哈希函数的时空映射算法，将用户的真实身份映射为一个唯一的标识符。

在注册时，系统为每个用户分配一个标识符，并建立该标识符与用户真实身份的映射关系。

在交易过程中，用户使用该标识符进行交易，从而实现了匿名化。

2. 数据加密技术本系统采用多种加密算法对交易数据进行加密，包括对称加密和非对称加密。

对称加密算法用于加密交易数据本身，非对称加密算法则用于加密密钥和数字签名等敏感信息。

云服务平台的设计与实现一、引言随着互联网的普及，越来越多的应用和服务开始利用云计算进行分布式部署，从而实现高可用、高扩展和高性能。

因此，云服务平台的设计与实现成为了一个重要的研究领域。

本文将从云服务平台的设计目标、架构、实现技术和安全性等方面进行讨论，并介绍一种常见的云服务平台的设计与实现方案。

二、设计目标云服务平台的设计目标主要包括以下几个方面：1. 实现高可用性。

云服务平台需要保证系统的稳定性和可用性，即使某个节点或者某个服务挂掉，也要能够保证整个系统的正常运行。

2. 实现高扩展性。

云服务平台需要支持动态扩容和缩容，以适应不同的负载变化。

3. 实现高性能。

云服务平台需要优化系统性能，减少响应时间，提高用户使用体验。

4. 实现高安全性。

云服务平台需要采取有效的安全措施，对用户的隐私和数据进行保护。

三、架构设计云服务平台的架构设计包括三个主要组件：资源管理器、服务管理器和运行环境。

资源管理器负责管理云服务平台的硬件和软件资源，包括服务器、网络设备、存储设备等。

资源管理器需要支持动态扩容和缩容，根据当前负载自动调整资源使用情况。

同时，资源管理器还需要支持资源共享，避免资源的浪费和冗余。

服务管理器负责管理云服务平台的服务，包括服务的注册、发现、调度和监控。

服务管理器需要支持多语言、多框架的服务开发和部署，允许用户通过简单的接口调用不同语言和框架的服务。

同时，服务管理器还需要实现服务的自动发现和负载均衡，确保用户请求调度到最优的服务节点。

运行环境负责实现云服务的无缝执行，包括虚拟化技术、容器化技术和自动化运维技术。

运行环境需要提供多种编程语言和框架的支持，具有高性能、高可用、高安全性等特点。

四、实现技术云服务平台的实现技术包括以下几个方面：1. 虚拟化技术。

虚拟化技术是云服务平台的核心技术之一，它可以将一台物理机划分为多台虚拟机，并使每台虚拟机拥有独立的资源和运行环境。

常见的虚拟化技术包括VMware、VirtualBox、KVM等。

基于SaaS模式的云安全服务平台设计与实现1. 引言随着云计算的快速发展，企业和个人对云安全的需求也越来越高。

传统的安全措施无法满足云环境中的新需求，因此基于SaaS模式的云安全服务平台应运而生。

本文将讨论该平台的设计和实现，以解决在云环境中的安全挑战。

2. 平台架构设计基于SaaS模式的云安全服务平台应采用多层次的架构，以确保安全性和可扩展性。

平台的主要组件包括用户界面、安全服务管理、数据存储与处理、身份认证和安全监测。

2.1 用户界面用户界面是用户与平台进行交互的窗口，应提供友好的用户体验和易于使用的功能。

用户可以通过界面访问各种安全服务，并监视其云环境的安全状态。

界面还应包括报告和警报功能，以及帮助用户做出及时的决策。

2.2 安全服务管理安全服务管理模块负责管理和部署各种安全服务。

它可以根据用户需求扩展或收缩服务，并确保所有服务正常运行。

该模块还负责对用户进行授权和权限管理，以确保只有授权的用户可以访问安全服务。

2.3 数据存储与处理数据存储与处理是平台的核心组件之一，它负责存储和处理用户的安全数据。

该模块应具备高可用性和容错性，并且能够实时处理大规模的安全数据。

平台可以使用云存储技术和大数据处理技术来实现这一目标。

2.4 身份认证身份认证模块用于验证用户的身份和权限。

它可以使用多种身份验证方法，例如用户名和密码、多因素身份验证等。

平台可以集成现有的身份认证系统，也可以开发自己的认证服务。

2.5 安全监测安全监测模块负责监测云环境中的安全事件和威胁。

它可以使用实时监测技术、日志分析和行为模式分析等方法来检测异常活动。

该模块还可以与其他安全工具和服务集成，以提供更全面的安全保护。

3. 功能实现基于SaaS模式的云安全服务平台应提供多种功能来满足用户的需求。

以下是一些重要的功能：3.1 资产管理平台应提供资产管理功能，以帮助用户识别和分类其云环境中的各种资产。

它可以自动发现和监测云资源，并提供实时的资产信息。

基于云计算的数据安全与隐私保护研究与应用毕业设计1在过去的几年中，云计算发展迅猛，成为了许多企业和个人存储和处理数据的首选方式。

然而，随着越来越多的数据被存储在云端，数据安全和隐私保护也变得越来越重要。

本次毕业设计将针对基于云计算的数据安全与隐私保护进行研究与应用。

1. 背景介绍在云计算中，用户将自己的数据存储在云端服务器上，可以通过网络随时随地访问和处理这些数据。

这种模式极大地方便了用户，并提供了强大的计算能力。

然而，与此同时，数据安全和隐私保护成为云计算面临的挑战之一。

数据在传输和存储过程中可能面临泄露、篡改、丢失等风险，用户的隐私也可能受到侵犯。

2. 相关研究为了解决云计算中的数据安全和隐私保护问题，许多研究者提出了各种方法和技术。

其中，加密技术是最常用的一种手段。

通过对数据进行加密，即使数据被盗取，攻击者也无法解密和获取其中的信息。

另外，访问控制和身份认证也是保护云数据安全和隐私的重要手段。

3. 数据安全与隐私保护研究在本次毕业设计中，我们将基于云计算环境，对数据安全和隐私保护进行深入研究。

首先，我们将分析当前云计算环境下存在的数据安全和隐私保护问题，包括数据泄露、篡改等风险。

然后，我们将综合运用加密技术、访问控制和身份认证等手段，设计和实现一个安全可靠的云计算系统。

4. 系统设计与实现在系统设计阶段，我们将根据云计算环境的实际需求，确定系统的功能和架构。

然后，我们将选择合适的加密算法，对数据进行加密，并设计访问控制和身份认证机制，以确保数据的安全和隐私。

另外，我们还将考虑系统的性能和效率，以提高用户的使用体验。

5. 实验与评估在系统实现完成后，我们将进行一系列的实验和评估工作，以验证系统的安全性和可用性。

通过模拟真实场景下的攻击和数据访问，我们将评估系统对抗各种攻击的能力，并分析系统的性能和效率。

6. 结果与讨论在实验和评估工作完成后，我们将整理实验结果并进行相应的数据分析。

根据实验结果，我们将讨论系统的优缺点，并提出改进的建议。

面向云计算的分布式计算系统设计与实现第一章介绍分布式计算系统作为一种新型的计算架构，具有高效、可扩展、易维护等优点。

而云计算作为分布式计算的一种发展、应用，使得大规模分布式计算更加普及。

本文将介绍一种面向云计算的分布式计算系统的设计与实现。

第二章系统设计2.1 系统架构本系统采用分布式架构，由多个计算节点构成，每个节点独立运行计算任务。

其中，节点数可动态扩展，可以根据需要添加或删除节点，从而实现系统的可扩展性。

每个节点都有自己的计算能力和存储能力，节点间通过网络连接实现通信。

2.2 数据管理和调度本系统采用中心化数据管理的方式，采用一台中心节点管理所有的数据。

中心节点负责数据的分发和调度，根据任务需求将计算任务分配给合适的节点，同时进行任务的监控和调度。

2.3 任务调度任务调度是本系统的关键功能之一，它能够有效地保证节点的利用率和系统的性能。

本系统采用基于优先级的任务调度方式，根据任务的不同优先级分配计算资源。

同时，对于计算量较大的任务，本系统采用分块计算的方式实现可分布式计算。

2.4 安全性本系统考虑到了系统的安全性，采用认证和授权的机制实现用户的身份认证和访问授权。

同时，对于涉及敏感数据的任务，采用加密和解密的方式实现数据的安全性。

第三章实现与测试本系统采用Java语言开发，在Linux操作系统下运行。

使用了SpringBoot 框架，Maven 构建项目。

测试环境采用了 Docker 技术模拟分布式环境。

系统的测试分为两个部分：单节点测试与分布式测试。

单节点测试主要用于测试各个功能模块是否实现，包括任务调度、数据管理、通信等。

分布式测试主要用于测试系统的可扩展性、负载均衡、故障恢复等。

测试结果表明，系统能够高效地进行任务调度和分配，同时具备较好的可扩展性，能够应对大规模计算任务。

第四章总结本文介绍了一种面向云计算的分布式计算系统的设计与实现，从系统架构、数据管理和调度、任务调度以及安全性等方面对系统进行了详细描述。