【摘要】： 新的應(yīng)用需求對(duì)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn),對(duì)于目前普遍存在的存儲(chǔ)安全性和存儲(chǔ)管理性問(wèn)題,本文以磁盤(pán)陣列為研究對(duì)象,從存儲(chǔ)加密和多協(xié)議支持兩個(gè)方面分別展開(kāi)研究,設(shè)計(jì)一種既支持多協(xié)議又具備安全特性的加密多協(xié)議磁盤(pán)陣列。 隨著存儲(chǔ)技術(shù)的迅猛發(fā)展,新的存儲(chǔ)器件層出不窮,當(dāng)更換存儲(chǔ)設(shè)備而升級(jí)系統(tǒng)時(shí),這里就存在一個(gè)研究話(huà)題：存儲(chǔ)設(shè)備兼容性問(wèn)題,包括新舊存儲(chǔ)設(shè)備的兼容性和不同類(lèi)型設(shè)備的兼容性,本文采用多協(xié)議方式來(lái)支持對(duì)不同類(lèi)型存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一訪(fǎng)問(wèn),這也是本文研究多協(xié)議存儲(chǔ)的出發(fā)點(diǎn)；另外,當(dāng)存儲(chǔ)系統(tǒng)從單協(xié)議支持變成多協(xié)議支持后,協(xié)議傳輸環(huán)節(jié)變得復(fù)雜,安全漏洞也隨之出現(xiàn),特別是當(dāng)多個(gè)用戶(hù)分別采用不同協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)該存儲(chǔ)系統(tǒng)時(shí),潛在的數(shù)據(jù)安全性成為突出問(wèn)題。因此存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者需要關(guān)注存儲(chǔ)安全性,上述兩個(gè)問(wèn)題歸根結(jié)底是存儲(chǔ)多協(xié)議支持問(wèn)題和數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題,可歸屬于“存儲(chǔ)資源和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)管理”的研究范疇。 從數(shù)據(jù)安全性的角度看,不僅要保證數(shù)據(jù)的可用性,還要保證數(shù)據(jù)機(jī)密性,對(duì)于磁盤(pán)陣列這種存儲(chǔ)設(shè)備而言,可不考慮數(shù)據(jù)可用性設(shè)計(jì),因?yàn)樵O(shè)計(jì)磁盤(pán)陣列的初衷就是出于數(shù)據(jù)可用性考慮,磁盤(pán)陣列由多個(gè)磁盤(pán)通過(guò)盤(pán)陣控制器聯(lián)在一起,并在特定磁盤(pán)上存放冗余校驗(yàn)數(shù)據(jù),當(dāng)某一磁盤(pán)發(fā)生故障時(shí)能通過(guò)數(shù)據(jù)重構(gòu)方式將失效盤(pán)上數(shù)據(jù)恢復(fù)出來(lái),確保上層業(yè)務(wù)持續(xù)不中斷,本文將側(cè)重于磁盤(pán)陣列的數(shù)據(jù)機(jī)密性研究。為了獲得加密多協(xié)議磁盤(pán)陣列這種既支持多種協(xié)議又支持?jǐn)?shù)據(jù)加密的存儲(chǔ)設(shè)備,本文分別從數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議和存儲(chǔ)加密兩個(gè)方面進(jìn)行探討,分別研究了存儲(chǔ)讀寫(xiě)加密、磁盤(pán)陣列加密、多協(xié)議磁盤(pán)陣列三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的主題,最后將上述三種研究成果集中體現(xiàn)到一種加密多協(xié)議磁盤(pán)陣列的設(shè)計(jì)中。 在調(diào)研國(guó)內(nèi)外存儲(chǔ)安全的發(fā)展?fàn)顩r和相關(guān)法律法規(guī)的基礎(chǔ)上,對(duì)現(xiàn)有幾種存儲(chǔ)安全技術(shù)(如全盤(pán)加密技術(shù)、基于虛擬磁盤(pán)與卷加密技術(shù),基于文件與目錄的加密技術(shù))進(jìn)行分析,剖析了加密文件系統(tǒng)的調(diào)用流程和運(yùn)行原理,提出了一種針對(duì)數(shù)據(jù)加密的存儲(chǔ)讀寫(xiě)優(yōu)化方法,出于加密開(kāi)銷(xiāo)和使用便利性考慮,將該加密讀寫(xiě)方法具體實(shí)現(xiàn)為一種內(nèi)核態(tài)加密文件系統(tǒng)(EE-FS),最后對(duì)該加密文件系統(tǒng)的密文開(kāi)銷(xiāo)進(jìn)行了測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在內(nèi)核態(tài)加載加／解密模塊對(duì)系統(tǒng)性能影響較小。 為了在高機(jī)密性和高性能之間得到一個(gè)比較好的平衡點(diǎn),本文設(shè)計(jì)了一種部分?jǐn)?shù)據(jù)段加密的磁盤(pán)陣列加密方案(簡(jiǎn)稱(chēng)“部分?jǐn)?shù)據(jù)段加密方案”),該方案將文件數(shù)據(jù)分成多個(gè)段,對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)段進(jìn)行加密以產(chǎn)生加密段,通過(guò)加密段和未加密數(shù)據(jù)段計(jì)算出校驗(yàn)值,然后將加密段、未加密段和校驗(yàn)值分條存放到不同的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上,加密操作和校驗(yàn)值計(jì)算可并行進(jìn)行。該方案只對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)段進(jìn)行加密,在為磁盤(pán)陣列增加了安全性的同時(shí),維持一個(gè)較高的存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)性能。本加密方案除了對(duì)部分加密磁盤(pán)陣列的讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)流程和實(shí)現(xiàn)模塊等方面進(jìn)行了分解和闡述,還通過(guò)具體盤(pán)陣加密案例,驗(yàn)證了加密磁盤(pán)陣列的實(shí)現(xiàn)可行性。 對(duì)于加密多協(xié)議磁盤(pán)陣列研究,本文先從協(xié)議兼容、協(xié)議轉(zhuǎn)換角度探討支持多種不同訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議的多協(xié)議磁盤(pán)陣列的設(shè)計(jì),包括多協(xié)議磁盤(pán)陣列的研究思路、協(xié)議適配模塊的設(shè)計(jì)、盤(pán)陣啟動(dòng)端和目標(biāo)器的設(shè)計(jì)等,然后加入磁盤(pán)陣列加密方面的研究,提出了一種融合存儲(chǔ)加密和多協(xié)議技術(shù)的磁盤(pán)陣列框架,通過(guò)分析加密層次、加密算法、協(xié)議適配層、存儲(chǔ)資源池等方面問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種加密多協(xié)議盤(pán)陣的原型系統(tǒng)。借助協(xié)議適配模塊將不同類(lèi)型的磁盤(pán)資源進(jìn)行整合起來(lái),形成一個(gè)大存儲(chǔ)池,數(shù)據(jù)密文模塊負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的加／解密處理,提高數(shù)據(jù)機(jī)密性,為了應(yīng)對(duì)不同的應(yīng)用需求,多協(xié)議磁盤(pán)陣列支持不同訪(fǎng)問(wèn)接口。 最后對(duì)全文作了總結(jié),并展望了加密多協(xié)議磁盤(pán)陣列的下一步工作。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TP333
【圖文】：

華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文動(dòng)態(tài)利用[8]。傅湘林博士給出了一種基于TcP/IP的統(tǒng)一存儲(chǔ)網(wǎng) (UnitedstorageNetwork，usN)設(shè)計(jì)[7]，其示意圖如圖1一1所示。這里說(shuō)的‘統(tǒng)一’有三層含義:(l)訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議的統(tǒng)一，通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊將不同的訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議(FC和isCsl)統(tǒng)一在一起，在具體研究中，采用一個(gè)專(zhuān)門(mén)的管理器來(lái)負(fù)責(zé)，而在本論文研究中，將協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)到磁盤(pán)陣列內(nèi)部，和基于TCP/IP的純軟件實(shí)現(xiàn)有區(qū)別;(2)訪(fǎng)問(wèn)層次的統(tǒng)一，統(tǒng)一存儲(chǔ)網(wǎng)能同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)不同層次、不同粒度的數(shù)據(jù)，例如通過(guò)NFS一Head或NAS一Head的同時(shí)，可以將塊級(jí)設(shè)備(如isCSI)掛載到這些設(shè)備頭上

本本地文件系統(tǒng) 統(tǒng) 統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng) 統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)虛擬存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)圖1一 2vsfs中分布式文件系統(tǒng)的作用示意圖。VSFS文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)存放在虛擬存儲(chǔ)服務(wù)器VSFS一Server的本地物理文件系統(tǒng)中，本地物理文件系統(tǒng)可以是本地操作系統(tǒng)支持的文件系統(tǒng)，如ExtZ，Ext3，Ext4，ReiserFS等等。在客戶(hù)端VSFS一Client上運(yùn)行一個(gè)用戶(hù)空間守護(hù)進(jìn)程 (VSFSCd)，然后為每個(gè)用戶(hù)提供一個(gè)的全局命名空間，在文件系統(tǒng)模塊被加載之后，可以從任意一個(gè)授權(quán)客戶(hù)端進(jìn)入文件系統(tǒng)的根目錄，即得到一個(gè)統(tǒng)一的全局命名空間。從上層應(yīng)用的角度來(lái)看

口口口口口 口 Ser7errr (((((((((((((((((((((((((((((((((((((C正勻 勻 ............... NNNASBOXXX圖1一 ActiveDirectory協(xié)議下的 NAsBox拓?fù)鋱D考慮一個(gè)已經(jīng)建立了支持CIFS、NFS和Hl，1，P的NAS盒的企業(yè)或機(jī)構(gòu)，它使用 windowsActiveDirect。巧授權(quán)體系作為授權(quán)協(xié)議。在這種情形下，NAS服務(wù)器和客戶(hù)端都是基于Linux的，并且都使用winbind守候進(jìn)程來(lái)對(duì) ActiveDirecto咧及務(wù)器進(jìn)行反向驗(yàn)證，其架構(gòu)拓?fù)淙鐖D1一3所示。在圖中，NAS客戶(hù)端使用mount命令或者Samba客戶(hù)端命令向SaJ爪ba服務(wù)器發(fā)出起始cIFs請(qǐng)求

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本文編號(hào)：2748022