面向存储安全系统的新型人工免疫算法

提出了新型人工免疫算法,用于研究高效的存储安全系统.首先给出了基于免疫存储安全系统的结构和相关定义.在分析人工免疫算法中已有匹配规则的基础上,为提高安全系统的效率,提出了任意r连续位匹配规则,提高检测器识别非自体的能力,减少存储安全系统识别非自体所需的成熟检测器数量;为了使存储安全系统能适应不同的自体集,自动优化检测效率和准确性,避免检测存储安全系统的失效,本文提出了自适应匹配阈值机制.分析了使用不同匹配规则时检测器能识别的最大非法访问请求数量,以及对不同自体集采用静态匹配阈值和自适应匹配阅值机制时存储安全系统的检测效率和准确性.使用新型人工免疫算法实现安全原型系统,验证了算法的性能.最后通过修改开源存储区域网系统Lustre中智能磁盘部分的源代码,实现了基于免疫安全磁盘的原型系统,测试增加存储安全系统前后Lustre系统的I/O性能,结果表明新型人工免疫算法能高效地保护存储系统的安全.     

基于人工免疫安全存储区域网系统的研究

安全存储区域网系统需要保护海量数据,使用现有安全技术存在安全开销过大和存储空间浪费较多等问题,使得现有安全存储区域网系统I/O性能较低,无法使用.人工免疫算法能高效地识别异常数据,为了使安全存储区域网系统能保持较高的I/O性能,本文引入人工免疫算法,研究安全存储区域网系统.给出安全存储区域网中安全结点和基于博弈安全优化模块的结构;再针对安全存储区域网系统的特点,设计结点安全模块中的主要算法,并引入博弈论设计安全存储区域网系统优化算法.实现了结点安全模块的原型系统,测试安全模块的检测效率,验证了结点安全模块在具有较好安全性能的同时,具有安全开销较小且稳定的特点.最后在Lustre上实现了安全存储区域网原型系统,使用通用工具测试的系统I/O性能,结果表明所实现的安全存储区域网原型系统具有能保持较高I/O性能的特性.     

一种基于磁盘介质的网络存储系统缓存

随着计算规模越来越大,网络存储系统应用领域越来越广泛,对网络存储系统I/O性能要求也越来越高.在存储系统高负载的情况下,采用低速介质在客户机和网络存储系统的I/O路径上作为数据缓存也变得具有实际的意义.设计并实现了一种基于磁盘介质的存储系统块一级的缓存原型D-Cache.采用两级结构对磁盘缓存进行管理,并提出了相应的基于块一级的两级缓存管理算法.该管理算法有效地解决了因磁盘介质响应速度慢而带来的磁盘缓存管理难题,并通过位图的使用消除了磁盘缓存写Miss时的Copy on Write开销.原型系统的测试结果表明,在存储服务器高负载的情况下,缓存系统能够有效地提高系统的整体性能.     

OHPSS:一种基于对象的高性能存储系统

现有存储系统主要存在以下问题:信息存储规模有限、系统结构限制了高速应用范围以及系统实时性和可靠性不够.为了满足大容量、高效、可扩展和高服务质量的存储系统需求,提出了一种基于对象的高性能存储体系结构--OHPSS.其特点是充分利用对象属性并采用适应性服务,达到提高访问性能的目的;基于对象存储设备(OBSD)有处理器和操作系统的硬件支持,既可避免系统性能瓶颈,又能提供异步I/O方式;存储磁盘采用SRAID(similar RAID)结构,提高了磁盘的并行性和可扩展性.测试结果表明,与其他存储系统相比,该存储结构显著提高了小块数据的随机读/写性能,并且多线程 异步I/O的工作方式也使系统扩展性得到了显著提高.     

基于Agent的自适应存储服务系统

大规模海量存储系统中存储资源的结构、协议和I／O模式的复杂性等远远超过了传统存储系统,面向这种复杂存储环境的I／O服务和存储管理还缺乏高效智能的自适应模型。该文根据存储网络的特性建立基于Agent的自适应存储服务模型,实现用户需求和最佳存储设备的自动匹配。提出多Agent的系统结构和组成要素,建立服务感知和存储环境感知的参数体系,研究多Agent协同工作的自适应匹配模块和服务调度算法。仿真实验证明,该方法可以为应用服务和最佳存储系统的自动匹配提供一种智能方法,提高了存储服务质量。     

基于闪存的混合存储系统缓冲区管理算法

由于基于闪存的混合存储系统充分利用了闪存的高速随机读和磁盘的快速顺序写的特性,近年来已经成为了数据库管理系统的二级存储层的高效存储模式,但其I/O访问开销是一个继续提高存储性能的瓶颈.为了降低混合存储系统的I/O访问开销,提出了一种自适应缓冲区管理算法DLSB.该算法根据数据页的逻辑代价和物理代价进行自适应的数据域选择;并在选择的数据域中,比较闪存队列和磁盘队列容量的实际值与理想值来确定数据页的置换,达到了提高I/O访问效率的目的.实验结果表明,该算法有效且可行,显著降低了混合存储系统的I/O访问开销.     

基于SSD的机群文件系统元数据存储系统

随着数据量的增加和元数据操作性能需求的提高,传统基于磁盘(HDD)存储架构的机群文件系统元数据存储系统由于HDD成为性能瓶颈而无法满足需求.将SSD应用到元数据存储中,设计实现了一个基于SSD+HDD的异构元数据存储系统Hybrid MDSL.针对SSD的I/O特性设计了基于追加写的元数据存储组织,并通过基于访问热度的数据迁移机制提高SSD空间利用率.测试结果表明,Hybrid MDSL明显提高了元数据I/O的性能.     

优化的信息中心虚拟化实施方案

基于传统信息中心建设中存在的一些缺点,提出了一种基于vSphere架构的优化的信息中心虚拟化实施方案。相对于其他的虚拟化实施方案,本方案主要从可靠性和存储设备 I/O 性能两方面进行了优化。该方案从服务器、网络和存储设备等三个方面对系统可靠性进行了优化,分析了影响存储设备I/O性能的几大因素,并分别从是否采用多路径输入输出、Write-back cache写策略、磁盘I/O块大小、服务器性能等几个方面对系统I/O性能进行了优化。最后通过对整个系统的测试,验证了这一方案的优势。     

进化存储系统中的物理进化

系统整体结构不能很好地适应系统磁盘的动态变化，这是现有存储系统中普遍存在的一个问题。而我们提出的进化存储系统ERAID（Evolving RAID system）是一个动态存储系统，能够在不停止系统I／O服务的前提下，采用DAA、HDAA、e-HDAA算法分别实现存储系统中同构磁盘的添加、异构磁盘的添加以及异构磁盘的替换,即实现存储系统的物理进化。仿真实验结果表明：在较小的系统开销下，DAA、HDAA、e-HDAA算法能逐渐吸收添加或替换到ERAID系统的（同构或异构）磁盘，使ERAID系统获得优化的存储客量和存储性能。     

基于存储熵的存储负载均衡算法

在分布式存储系统中,一般都是以磁盘空间利用率（DU）来判断各存储节点的负载均衡程度,当所有节点的磁盘空间利用率相等时,是整个分布式存储系统的存储负载均衡点。但是在实际的应用场景中,磁盘I/O速率比较低的存储节点和可靠性比较低的存储节点往往成为影响整个存储系统数据读写性能的瓶颈,因此在异构分布式存储系统中,特别是各存储节点磁盘I/O速率和可靠性差异较大的分布式存储系统中,如果仅仅以磁盘空间利用率作为存储负载均衡的判定条件,则其数据的读写效率必然受到限制。从读写效率的角度提出一种度量分布式存储系统中存储负载均衡的新思路。根据负载均衡理论和熵理论给出存储熵（SE）的定义,并提出一种基于存储熵的负载均衡算法,该算法通过系统负载判定、单节点负载判定和负载迁移实现了对分布式存储系统存储负载的量化调整,并通过实验与基于磁盘空间利用率的负载均衡算法进行了对比分析,验证了该算法对分布式存储系统中存储负载具有良好的均衡性,有效地控制了系统负载失衡的问题,提高了分布式存储系统的整体读写效率。     

移动存储设备多密级安全交互方案

针对移动存储设备在不同密级主机间交叉使用时可能造成信息泄漏的安全问题,提出了一种基于文件系统过滤驱动的移动存储设备多密级交互方案.该方案基于移动存储设备的特殊硬件结构,通过文件系统过滤驱动在Windows文件操作中加入访问控制机制,实现了主机对移动存储设备的分级受控访问.实验结果表明,该方案实现了文件操作的细粒度控制及...     

开放式安全存储区域网模拟平台

模拟系统是研究与测试系统功能的重要方法,分析了现有存储区域网模拟系统,针对测试各类应用于保护存储区域网系统的安全机制,设计了开放式安全存储区域网模拟平台.使用线程模拟存储区域网系统中的主机、元数据服务器和存储设备,使用缓冲区模拟存储区域网系统中的通信,实现了接收访问请求和主机模块,构建了元数据和存储设备模块的框架,提供了实现元数据管理和存储设备中数据管理功能的功能接口,能模拟存储区域网的各项功能;在元数据和存储设备模块中提供了增加安全保护机制的安全接口,通过实现的不同安全保护机制,能模拟各类安全存储区域网系统,从而为测试各类应用于保护存储区域网系统的安全机制提供良好的平台;最后在元数据和存储设备模块中,通过功能接口实现了基本的元数据管理和存储设备中的数据管理功能,测试系统是否能正确地处理访问请求,完成存储区域网的功能.测试结果表明:开放式安全存储区域网模拟平台能模拟存储区域网处理访问请求的流程,为测试各类应用于保护存储区域网系统的安全机制提供了良好的基础.     

基于驱动层的数据安全存储系统设计

就目前数据集中存储带来的风险进行分析,并提出基于驱动的数据安全存储系统设计。数据安全存储系统能够在不改变终端用户操作习惯的情况下实现文件的安全存储,该系统工作在操作系统文件驱动层和设备驱动层之间,采用透明加密的方式,在文件物理写入磁盘的过程中,嵌入一系列安全操作,保证实际存储的数据全部经过保护。     

基于可信计算平台的审计日志安全存储系统

针对计算机审计系统中存在的日志的安全性问题,结合TPM(Trusted Platform Module)提供的安全存储、密钥生成和密码运算功能,提出一种面向可信计算平台的审计日志安全存储系统。该系统的意义在于保证日志传输过程中和存储状态下的安全性,并对密钥的存储管理结构进行优化,解决了可信计算平台密钥管理体制中存在的密钥同步问题,从整体上增强了平台密钥管理的安全性。最后进行日志完整性认证算法的安全性分析和密钥使用的复杂度分析,通过实验表明该日志存储系统有较好的安全性和实用性。     

Secure searching on cloud storage enhanced by homomorphic indexing

Enterprise cloud tenants would store their outsourced cloud data in encrypted form for data privacy and security. However, flexible data access functions such as data searching is usually sacrificed as a result. Thus, enterprise tenants demand secure data retrieval and computation solution from the cloud provider, which will allow them to utilize cloud services without the risks of leaking private data to outsiders and even service providers.In this paper, we propose an exclusive-or (XOR) homomorphism encryption scheme to support secure keyword searching on encrypted data for cloud storage. First, this scheme specifies a new data protection method by encrypting the keyword and randomizing it by performing XOR operation with a random bit-string for each session to protect access pattern leakage; Secondly, the homomorphic evaluation key enables the searching evaluation to be on-demand calculated, thus it removes the dependency of key storage on cloud and enhance protection against cloud’s violability; Thirdly, this scheme can effectively protect data-in-transit against passive attack such as access pattern analysis due to the randomization. This scheme also can reduce data leakage to service provider because the homomorphism-key solution instead of key storage on cloud. The above three features have been proved by the experiments and further tested out at Email service which can support secure subject searching. The execution time of one searching process is just in the order of milliseconds. We could get 2–3 times speedup compared to default utility grep with the concern of expensive one-time indexing which can be built off-line in advance.     

安全存储认证子系统的研究与实现

开放式环境下,敏感数据的存储与传输很容易受到窃听、非授权访问、恶意修改等攻击。通过分析安全存储系统的研究现状,在给出一种开放环境下有效抵抗各种攻击的安全存储系统HermitFS框架的基础上,设计并实现了一种认证子系统,利用强加密算法与安全协议,从数据写入到授权访问过程提供安全保护。实验与安全分析表明该安全子系统的设计能在开放式环境下防止未授权访问,并达到较小的存储开销与可接受的性能。     

Secure Data Sharing with Confidentiality,Integrity and Access Control in Cloud Environment

Cloud storage is an incipient technology in today’s world. Lack of security in cloud environment is one of the primary challenges faced these days. This scenario poses new security issues and it forms the crux of the current work. The current study proposes Secure Interactional Proof System (SIPS) to address this challenge. This methodology has a few key essential components listed herewith to strengthen the security such as authentication, confidentiality, access control, integrity and the group of components such as AVK Scheme (Access List, Verifier and Key Generator). It is challenging for every user to prove their identity to the verifier who maintains the access list. Verification is conducted by following Gulliou-Quisquater protocol which determines the security level of the user in multi-step authentication process. Here, RSA algorithm performs the key generation process while the proposed methodology provides data integrity as well as confidentiality using asymmetric encryption. Various methodological operations such as time consumption have been used as performance evaluators in the proposed SIPS protocol. The proposed solution provides a secure system for firm data sharing in cloud environment with confidentiality, authentication and access control. Stochastic Timed Petri (STPN) Net evaluation tool was used to verify and prove the formal analysis of SIPS methodology. This evidence established the effectiveness of the proposed methodology in secure data sharing in cloud environment.     

基于Linux的USB存储设备访问控制机制研究

USB存储设备所造成的数据泄漏问题日益严重。对USB存储设备进行访问控制,可以有效阻止USB存储设备的数据泄漏。文中主要研究基于Linux操作系统的USB存储设备访问控制机制,并且从用户态、内核Lsm框架以及驱动这三个不同层次分别提出了三种可行的USB存储设备访问控制机制。在这基础上,结合这三种访问控制机制各自的特点以及关键技术对它们的有效性、可用性进行了分析。作为验证,在Linux平台上实现了这三种机制。三种方法均可以有效地进行USB存储设备访问控制。     

一种改进的轻量级嵌入式安全文件系统模型

有效保护各种移动设备中的数据安全是当前嵌入式系统的关键技术之一。针对各种移动设备,特别是资源受限设备,在通用文件系统的基础上,采用适合嵌入式系统的安全访问控制策略,以及对存储器的设备驱动层代码优化,研究并实现了一个轻量级嵌入式安全文件系统。实际应用表明：该模型能够满足嵌入式安全文件系统的性能要求。