基于PKI的安全磁盘系统的设计与实现

论文摘要

网络硬盘作为一种新兴的针对Internet时代的数据管理和数据共享需求而开发网络服务,解决了传统信息交互方式的不足,极大的方便了各类用户对网络存储的需求；本地虚拟磁盘则通过在本地系统中建立虚拟磁盘,以虚拟磁盘方式提供本地文件存储功能。但是网络硬盘和本地虚拟磁盘存在着严重的安全隐患,严重制约了二者的推广应用。面对网络硬盘和本地虚拟磁盘的安全性问题,目前还没有服务提供商提供完整的解决方案,也没有推出相应的安全网络硬盘服务,而为网络硬盘和虚拟磁盘提供完备的身份认证和内容安全是安全网络硬盘和安全本地磁盘的重要功能和研究内容。本文从网络硬盘和本地虚拟磁盘的安全性问题着手,在分析用户对网络硬盘和本地虚拟磁盘的安全需求和windows文件系统及其驱动原理的基础上,应用成熟的密码安全技术,基于PKI的安全框架,通过改造windows文件系统驱动模式,设计实现了：1)基于PKI的在线认证安全网络硬盘系统,应用PKI安全体系实现了身份认证,应用密码技术实现了网络硬盘数据的安全传输,应用文件加解密机制实现了网络硬盘中的文件资源的存储安全,从而实现了网络硬盘的安全应用。文章介绍了基于ASP.NET开发工具的网络硬盘的实现方法,描述了windows内核模式和文件系统过滤驱动的工作原理,总结了现有密码技术及PKI体系平台,详细描述了所设计安全网络硬盘系统的总体框架模型、安全机制,阐述了实现过程中的几个关键技术,最后通过实验证明了本文设计实现的安全网络硬盘系统的可行性和有效性；2)基于PKI的在线认证安全虚拟磁盘系统,应用PKI安全体系和标签机制实现了在线身份认证和权限管理,应用密码技术实现了虚拟磁盘的内容安全,从而实现了虚拟磁盘的在线安全应用。文章描述了该系统的总体框架、安全机制,详细阐述了实现过程中的几个关键技术。本文结合实际项目,综合应用了密码技术、windows文件系统过滤驱动技术,构建了安全网络硬盘系统,取得较好的实用效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题的研究背景和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的内容
• 1.4 本文其他部分的结构安排
• 第2章 密码学及PKI体系的基本理论
• 2.1 密码学基础
• 2.1.1 对称密码体制
• 2.1.2 非对称密码体制
• 2.1.3 散列（Hash）函数
• 2.1.4 数字签名
• 2.1.5 数字信封
• 2.2 PKI公钥基础安全设施
• 2.2.1 网络信息安全需求
• 2.2.2 PKI公钥基础安全设施及其应用框架
• 2.3 本章小结
• 第3章 网络硬盘实现及Windows过滤驱动的设计
• 3.1 网络硬盘功能及实现
• 3.2 windows文件系统驱动原理
• 3.3 windows文件透明加解密过滤驱动的设计实现
• 3.3.1 过滤驱动的创建及加载
• 3.3.2 目标设备的识别
• 3.3.3 分派例程（Dispatch Functions）的过滤处理
• 3.3.4 FastIo的处理
• 3.3.5 数据加解密
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于PKI的硬盘系统的设计与实现
• 4.1 系统框架
• 4.2 组件功能设计
• 4.3 关键技术实现
• 4.3.1 系统安全服务
• 4.3.2 安全网络硬盘内核驱动模块的设计
• 4.3.3 系统通信机制
• 4.4 性能测试
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于PKI的网络认证授权系统原型的设计
• 5.1 系统基础框架
• 5.2 组件功能设计
• 5.3 关键技术分析
• 5.3.1 双因子身份认证技术
• 5.3.2 安全虚拟磁盘设计
• 5.4 系统及性能测试
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录