分布式存储系统安全关键技术研究与实现

论文摘要

随着存储技术的不断提高和计算机计算能力的飞速发展,存储系统逐渐向大规模、高并发的方向发展,对存储系统的存储安全也提出了新的要求。传统的对存储系统的安全措施已不足以满足当前分布式存储的安全需求。经过分析Plutus、SiRiUS等文件系统的安全机制及其实现方式,发现这些安全机制的实现受其性能和规模的限制,不足以在分布式存储的环境中仍保持高性能。而且当所有数据都存放在整个系统中时,系统管理员的权限限制显得尤其必要。分布式存储系统存在大规模、高并发、并非所有数据都需要加密等特征。一套针对分布式存储系统的安全机制应允许用户按需对数据加密,避免对不敏感数据的加密开销;通过使用安全管理器免除了用户直接参与加解密过程和密钥管理的麻烦,并通过权限证书的缓存,将系统的访问控制开销减到最低,避免了对系统吞吐率的影响。通过密钥与密钥号的分离,可以限制管理员用户的超级权限。实验显示,在部署上述安全机制的分布式存储系统中,对加密文件的读写性能受限于当前加解密速度的限制;而对不加密的文件,引入加密存储和访问控制策略,对存储系统的性能影响均不大,在保证存储安全的同时,不仅维持了系统的高性能,还提供了灵活的加密粒度和友好的访问方式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究的内容
• 2 分布式文件系统的安全机制及其实现的分析
• 2.1 分布式文件系统的发展
• 2.2 加密存储和密钥管理
• 2.3 访问控制和文件共享
• 2.4 管理员用户权限限制
• 2.5 本章小结
• 3 系统安全关键技术的设计与实现
• 3.1 基于FUSE 的文件系统实现方式介绍
• 3.2 运行环境和安全假定
• 3.3 加密存储
• 3.4 访问控制
• 3.5 特权用户的权限限制
• 3.6 本章小结
• 4 性能测试与分析
• 4.1 测试环境
• 4.2 测试结果与分析
• 4.3 本章小结
• 5 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间申请专利