云计算是一种新型的计算存储方式,用户不需要掌握专业的技能,只要按照自己的需求付费就可以享受便捷的网络服务。我们在使用云服务时,需要将数据上传到云服务器。在这个过程中,我们不可避免地面临着数据安全的挑战,如何保证云环境下数据的隐私安全成为了亟待解决的问题。云环境下数据安全隐私保护主要分为两方面,一方面对外保护数据的隐私;另一方面对内保证数据的完整。身份认证是云服务安全的第一道防线,可以有效地防止非法用户获取云服务器中的隐私数据。但是当前的身份认证方案存在隐私保护缺陷,并且计算复杂度较高。同时,对于存储在云服务器的数据,需要保证数据的完整性。当前的数据完整性验证方案计算开销过大,远远无法满足如今移动终端访问的要求。本文将结合SM9国产密码算法,针对身份认证和数据完整性验证进行研究,提出高效的安全机制。具体的内容如下:(1)针对云环境中身份认证方案存在隐私保护缺陷的问题,本文结合口令、移动终端设备和生物特征信息,设计了一种云环境下多因子身份认证方案。该方案允许用户匿名登录,实现用户和云服务器的双向认证。该方案引入生物特征信息作为认证因子,比起传统的口令认证安全性更高。通过安全性分析,该方案可以抵抗内部攻击和重放攻击。与现有的一些认证方案相比,该方案具有较高的认证效率。(2)针对云环境中数字签名验证效率低的问题,本文采用SM9国产密码算法设计了一种基于身份的聚合签名方案(SM9-Identity Based Aggregate Signature,SM9-IBAS)。聚合签名可以将多个用户的签名聚合成为一个签名,验证者只需验证这一个聚合签名就可以实现多个签名的验证,大大提高验证效率。在随机预言机模型下,证明了SM9-IBAS方案在适应性选择消息和身份攻击下是抗存在性伪造的。与现有的一些聚合签名方案相比,SM9-IBAS方案在保证了安全性的前提下,批量验证效率较高。(3)针对当前云环境中数据完整性验证方案存在计算开销过大的问题,本文结合SM9-IBAS方案,引入第三方审计机构,设计了一种基于身份的云存储数据完整性验证方案。由于采用的SM9-IBAS方案计算复杂度较低,与现有数据完整性验证方案相比,该方案具有一定的计算优势。