Hy-SAIL : uma nova abordagem para distribuição e armazenamento de informações em ambientes de computação em nuvem

Abstract

A preocupação com os dados armazenados em um ambiente de Computação em Nuvem tem sido amplamente discutido. Entre os desafios, há o problema de garantir a integridade e recuperabilidade dos dados armazenados remotamente. Com o objetivo de preencher esta lacuna, a comunidade de criptografia tem proposto alguns conceitos, entre eles: PDP (Prova de Possessão de Dados), PoW (Prova de Propriedade) e PoR (Prova de Recuperabilidade). Neste documento, fie proposto um novo esquema de PoR: Hy-SAIL (Hyper-Scalability, Availability and Integrity Layer). Nesta proposta, um PoR fie projetado e implementado usando Online Codes, um caso especial de Fountain Codes, . Para executar as verificações de integridade, propriedades em um Corpo de Galois, GF(2n), são usadas para construir um MAC com propriedade XOR homomórfica. Foi demonstrado que o Hy-SAIL é um sistema criptográfico seguro e escalável para fornecer disponibilidade dos dados armazenados remotamente, atendendo fias exigências no que tange fias complexidades de comunicação, armazenamento e processamento. Para tanto, apresenta-se um novo modelo adversarial que concentra as principais funcionalidades de um adversário realístico para ambientes de Computação em Nuvem, chamado de Modelo de Corrupção Limitada. É provado analiticamente que o Hy-SAIL possui segurança demonstrável nesse modelo adversarial, e que a probabilidade de ataque à este esquema é assintonticamente desprezível. São mostrados também os resultados experimentais coletados da implementação do Hy-SAIL, confirmando a prova analítica. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Cloud computing has gained increasing attention from the industry and research communities. Despite the crucial benefits provided by this new paradigm, some numerous challenges arise. The concern about data stored in the cloud computing environment has been widely discussed, in according to recents events shown in the international media. Among these challenges, there is the problem of ensuring the integrity and retrievability of users' data stored in the cloud. Many definitions has been proposed: PDP (Proof of Data Possession), PoR (Proof of Retrievability), PoW (Proof of Ownership). The difference among them reside in the guarantee to retrieve the data stored remotely. In this paper, we propose a novel cryptographic system: Hy-SAIL (Hyper-Scalability, Availability and Integrity Layer). In the proposed protocol, a new PoR scheme is built using an Online Codes, a special case of Fountain Codes, as building blocks which adds a higher degree of availability of stored data. To perform integrity checks, properties in Galois Field, GF(2n), is used to build a MAC with XOR homomorphic property. It is demonstrated that Hy-SAIL leads to an efficient and scalable cryptographic system that meets near-optimal bounds in the communication, storage and time complexities. Finally, the Bounded Corruption Model, a new adversarial model that aggregates the main functionalities of a realistic adversary in cloud computing environments is proposed. It is proved that Hy-SAIL has provable security in this new approach. It is also shown the results collected of an unoptimized implementation.