DNA 存储技术的数据安全研究进展

随着现代科学技术的不断迭代升级,人类生产生活中产生的数据量呈爆炸式增长,传统的硅基存储介质(如硬盘、闪存等)逐渐无法满足全球范围内的数据存储需求。DNA 因其存储密度大、存储时间长、能源消耗低等颠覆性的优势被认为是新一代的理想存储介质。该文围绕 DNA 存储技术,首先阐述了其基本原理与流程;其次,在传统数据安全的范畴下,结合近期 DNA 存储领域的相关研究,归纳介绍了 DNA 存储技术的数据安全研究现状,包括数据加密、数据弹性、恶意攻击检测等;最后,讨论了现阶段 DNA 存储技术的数据安全所面临的挑战及发展趋势。随着多学科交叉协同发展,在广角度多层面的数据安全保护下,DNA 存储技术有望解决海量数据存储需求与有限存储资源间的供需不平衡问题,实现多场景的商业化应用。     

DNA 存储技术：挑战与未来

随着全球数据呈现指数级增长,当前的信息存储技术面临维护成本高昂、存储寿命有限等多个缺陷,逐渐无法满足日益凸显的需求。因此,迫切需要引入新的信息存储方法来解决这一问题。DNA 作为一种天然的遗传信息载体,具备高存储密度、潜在低维护成本和长寿命等优势,因此被视为一种有潜力的新型信息存储介质。该文对 DNA 数据存储技术的基本原理和流程进行了概述,并回顾了其历史发展。同时,对当前基于 DNA 存储的领域仍面临的挑战进行了总结,如缓慢的数据写入和读取速度等,以及应对这些挑战的一些潜在策略。最后,为了满足全球对新存储方法的需求,该文指出了 DNA 数据存储技术的未来发展方向。     

数据存储新方向:DNA分子存储技术

存储技术已经成为提高计算机系统的关键。DNA存储技术是一种基于生物分子的数据存储技术。作为生物分子计算机领域的一个重要分支,由于它具有存储密度高、硬件成本低廉、存取高度并行性、扩充性强、储存长久性等优点,极有可能替代传统的存储系统。这里首先回顾了DNA存储技术的起源与发展,接着介绍了其存储原理、研究的内容与方法,最后对DNA存储技术的发展进行了展望。     

DNA 数据存储中信息处理技术的研究进展与挑战

作为新一代信息存储介质,DNA 具有高信息密度和长期保存能力,有望解决全球数据存储介质耗竭的问题。但目前 DNA 信息存储技术的发展主要围绕信息“冷存储”开展,这使得存储过程中出现修改、更新、删除、销毁等需求时束手无策。该文从“冷存储”技术的现状出发,通过归纳总结 DNA 信息存储介质难以实现“热存储”应用的原因,解析用于信息处理功能的一系列“热存储”技术,包括加密销毁、重写再生、擦除恢复、运算记录等,详细论证 DNA 介质用作信息处理载体的可行性与有效性,分析各技术之间的关联性和挑战性,以期为 DNA 存储技术低能耗、高精准、高效率、高安全性的应用奠定基础,并推动新一代智能型信息存储介质和信息处理系统的发展。     

元数据和数据分离的安全云存储体系结构的设计

随着云计算的日益兴起,数据存储技术逐步由传统存储转移到了云存储技术。而云存储技术现在面临的主要挑战之一就是数据存储的安全性。为了解决云时代下数据存储的安全性问题,提出了一个元数据和数据分离的安全云存储系统,为用户提供了安全可靠的数据存储模式。首先介绍了现有的海量信息存储系统,然后简述了云存储的结构模型．最后提出了元数据和数据分离的安全云存储体系结构的结构设计。     

基于粘贴DNA计算模型的数据存储技术

提出了一种新的基于粘贴DNA计算模型的数据存储技术的实现方法。该方法以重组DNA技术作为实现DNA数据存储的技术基础,以DNA计算理论研究中的粘贴模型作为信息编码工具。具体实现过程包括选择DNA载体,选择受体细胞,通过创建粘贴DNA计算模型的ASCⅡ字符编码进行信息编码,创建数据索引,最后实现数据的存储与检索。     

DNA 数据存储——机遇与挑战

自人类进入信息时代以来,全球信息总量飞速膨胀,为数据存储行业带来极大挑战。当前的信息存储工具存在许多缺陷,如信息密度低、使用寿命短、环境污染等,而脱氧核糖核酸(DNA)作为天然的遗传信息载体,具有信息密度高、稳定性高、保存时间长、维护成本低等优点,可能成为信息存储领域的卓越选择。尽管 DNA 存储目前面临读写成本高、速度慢、错误率高等挑战,但在某些领域也有着独特的优势,如“冷”数据存储和军事加密存储等。目前,DNA 存储的潜在发展方向主要包括在军事、航空航天等特殊场景下的应用,高容错的编解码方案,生物活体存储体系,脱离测序的信息读取方法,以及集成化的存储系统和统一行业标准等。希望在不久的将来,DNA 存储能够实现规模化应用,迎来数据存储的新纪元。     

DNA 数据存储中 DNA 保存技术的研究进展与挑战

数据信息的规模呈指数级增长与现有存储介质储存能力不足的矛盾日益凸显,亟需通过开发新型介质解决相应问题。DNA 基于其数据存储密度超高、能耗低及寿命长等特点,作为一种新兴的数据存储媒介备受关注,尤其在海量“冷数据”存储方面,有望替代现有存储方式。在数据存储过程中,DNA 的有效保存是其中重要的一环,该环节直接影响数据的存储密度、稳定性、存储时间,以及数据的写入和读取。针对目前文献中关于 DNA 保存技术的介绍较少,该文综述了数据存储中 DNA 保存技术的研究进展和策略,讨论了现有的 DNA 保存技术应用在 DNA 数据存储中面临的困难与挑战,对 DNA 数据存储的实现方式进行了展望。     

浅谈网络数据存储技术及其应用

现在网络已经在人们的生活中得到普及,选择良好的数据存储方式已经越来越重要。目前存储已经从主机系统中脱离出来发展成为了一个独立的系统。网络数据存储技术的发展目标就是低成本、高智能。本文就将对现在出现的网络存储技术进行深入分析,分别研究传统的网络数据存储技术和现代化网络数据存储技术的运用。     

计算机数据存储技术研究

当前,人类已进入信息全球化时代,计算机和互联网技术正处于飞速发展时期。政府、企业和个人均需建立乃至访问海量信息,而且目前这种趋势仍在进行中。众所周知,数据是信息的一种载体,因此,计算机数据安全高效存储技术已日益成为计算机用户关注的核心问题之一。本文在介绍三种传统计算机数据存储技术(SAN、NAS和DAS)的基础上,重点探讨了SSD和云存储等数据存储新技术,以期解决计算机数据传输速率和存储容量等问题。     

DNA计算中的信息安全技术

DNA计算是一种模拟生物分子的结构并借助于分子生物技术进行计算的新模式。它引入了崭新的数据结构和计算方法,为解决NP完全问题提供了全新的途径。由于DNA计算具有信息处理的高并行性、低能耗及高存储密度等优点,对传统的基于计算安全的密码体系提出了挑战。DNA密码便是近年来伴随着DNA计算的研究而出现的密码学新领域。用DNA分子作为信息载体,以实现数据隐藏、认证、加密等安全技术。在简要回顾DNA计算原理的基础上,详细分析了基于DNA的一次一密方案以及Boneh用DNA计算机破解DES的方法;最后探讨在DNA计算中的信息安全技术。     

基于纳米孔读取的 DNA 存储发展与展望

现代社会正处于数据爆炸的时代,全球对数据存储的需求已经远远超过了已有的存储能力。DNA 是一种天然的遗传信息载体,可实现稳定、高效、低功耗的数据存储。目前的 DNA 存储过程主要分为 6 个环节：编码、写入、保存、检索、读取、解码。纳米孔测序技术被广泛应用于读取 DNA 中所存储的信息。该文系统性地介绍了纳米孔分子检测技术的原理和发展历史,及其在 DNA 存储中的应用。此外,该文总结了机器学习在纳米孔检测技术中的应用,着重介绍了结合机器学习的新型纳米孔检测技术。该文为纳米孔检测技术的发展提供了新方向,也为新型实用化 DNA 存储系统的发展奠定了基础。     

信息安全中的DNA编码技术

DNA计算是一种模拟生物分子的结构并借助于分子生物技术进行计算的新模式。它引入了崭新的数据结构和计算方法,为解决NP完全问题提供了全新的途径。用DNA分子作为信息载体,以实现数据隐藏、认证、加密等安全技术。本文借鉴生物DNA的表达方式,定义了用户DNA、文件DNA的串结构,从而提高系统中信息安全控制的可靠性。     

基于混沌系统和喷泉码的 DNA 加密编码方法

在这个海量数据时代,DNA 是一种很好的新信息存储媒介。与传统的物理存储介质相比,它具有能耗低、存储密度高、存储寿命长等固有的优点。随着 DNA 存储技术的快速发展,如何保障新技术下的信息安全至关重要。为此,该文结合加密领域研究和 DNA 编码领域研究,提出了一种基于混沌系统和喷泉码的 DNA 加密编码方法,利用混沌系统加密原理,在 DNA 喷泉码编码过程中进行加密,在保留 DNA 喷泉码特性的同时,保障了编码信息的安全性。该方法可用于任意类型数据,可实现高信息密度和任意约束条件的 DNA 编码。同时,通过仿真实验证明,该方法可以有效抵抗多种密码学攻击,并对 DNA 存储过程产生的数据错误有一定纠错能力。     

Computing in molecular biology: mapping and interpreting biologicalinformation

Computational challenges for computer scientists in the task of determining the structure of molecules and their components are examined. Problems in sequence analysis, information storage and retrieval and protein structure prediction are summarized. A brief overview of molecular biology provides some context for the problems described     

Guest Editors' Introduction: Artificial Intelligence for Homeland Security

In the post-9/11 world, information technology is an indispensable part of making our nation safer. Critical national security missions in the context of various data and technical domain challenges could benefit from establishing an intelligence and security informatics research discipline. Just as biomedical informatics addresses information management issues in biological and medical applications, ISI would address such issues for intelligence and security applications.The knowledge discovery from databases methodology shows promise in addressing unique ISI challenges. KDD has already proved successful in other information-intensive, knowledge-critical domains including business, engineering, biology, and medicine.This article is part of a special issue on Homeland Security.