基于网络编码的分布式存储技术研究

论文摘要

分布式存储技术是将文件或者数据同步分散的存储在相互联网的计算机或存储设备上的技术。相比于集中式存储方式，分布式存储采用可扩展的系统结构，利用多台存储服务器分担存储负荷，提高了系统的可靠性、可用性和存取效率。在现有的计算机网络中，存储节点失败和错误导致存储数据的丢失。基于简单复制备份的存储方式开销较大，不适合大规模的分布式存储系统。为了提高数据存储的可靠性和可恢复性，网络编码技术被应用于分布式的数据存储。但是在基于网络编码的数据存储方式中，数据操作复杂，计算开销较大。针对此问题本项目研究基于网络编码的分布式数据存储的数据操作方法和数据保密方法，具体如下：1)针对存储数据动态性导致数据频繁操作的现状，提出了一种高效的基于网络编码的分布式存储数据操作方法，包括：分布式的修改操作、删除操作和插入操作。此数据操作方法仅对修改、删除和插入相关联的编码数据块进行操作，无需对所有操作后的数据进行重新编码。分析验证表明，相比于传统方法，此方法在保证数据编码特性的情况下，降低了分布式数据操作的计算复杂度。2)针对分布式存储中，敏感数据的机密性要求，使用先编码数据，再对编码矢量进行加密的方法，提出了轻量级的分布式存储系统保密方法。分析结果证明，相比于传统方法，本文所提议的保密方法，将网络编码和数据加密相结合，在保证一定的安全级别的情况下，极大的减少了加密数据量，提高了执行效率。本文所提议的基于网络编码的分布式数据存储的数据操作方法和数据保密方法执行效率高，能够应用于云计算、物联网、P2P网络中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 分布式存储技术
• 1.2 课题来源与研究意义
• 1.3 论文内容
• 1.4 结构安排
• 第二章 基于网络编码的分布式存储技术与相关工作
• 2.1 网络编码
• 2.1.1 网络编码发展
• 2.1.2 线性网络编码
• 2.1.3 编码和解码计算复杂度
• 2.2 基于网络编码的分布式存储
• 2.2.1 从网络编码到分布式存储
• 2.2.2 分布式擦除码（DECENTRALIZED ERASURE CODES）
• 2.2.3 修复问题
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于网络编码的分布式存储数据操作
• 3.1 数据的动态性
• 3.2 传统数据操作方法
• 3.3 计算量减少的数据操作方法
• 3.3.1 修改操作
• 3.3.2 删除操作
• 3.3.3 插入操作
• 3.4 分析结果对比
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于网络编码的分布式存储系统保密方法研究
• 4.1 分布式存储的安全现状
• 4.2 系统模型与攻击模型
• 4.3 传统保密方法
• 4.3.1 加密原始数据
• 4.3.2 加密编码数据
• 4.4 基于网络编码的轻量级保密方法
• 4.5 分析与实验结果
• 4.5.1 性能分析
• 4.5.2 安全分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 工作总结及展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 未来工作
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果