[發明專利]一種基于密碼學的分布式安全存儲策略

有效

• 申請號: 202010084962.5
• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN112134914B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 蔡維德
• 申請（專利權）人: 北京天德科技有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L29/06;H04L9/06
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1.一種基于密碼學的分布式安全存儲方法，其特征為，基于密碼學的分布式安全存儲方法應用于區塊鏈領域、操作系統領域以及元數據與數據共同存儲的分布式存儲系統領域，不改變分布式存儲的存儲架構，僅改變存儲策略以及數據組織形式，所述安全存儲方法應用于傳統分布式存儲架構進行存儲，所述基于密碼學的分布式安全存儲方法包括如下步驟：

(1)數據文件被分成n塊數據，數據將被重組成n/k塊數據塊，其中，n、k為可配置正整數值，n值為數據文件分塊塊數，由文件數據大小以及當前存儲情況動態確定，k值由擁有該數據的用戶確定，k值經過公鑰加密后存儲在所述區塊鏈中，只有掌握私鑰的用戶才能解密k值；

(2)根據(2a)至(2c)算法對數據塊進行重新排列，直到對所有所述數據塊完成處理：

(2a)將第i塊數據塊經過公鑰加密后放入第i塊加密數據塊中的第一部分；

(2b)將i+m*n/k塊數據塊經過公鑰加密后放入第一塊數據塊的第m+1部分，其中0＜m＜k；

(2c)若n％k！＝0，對于剩余數據，按順序組成第(n/k)+1塊加密數據塊；

(3)步驟(2)完成后得到n/k或(n/k)+1個加密數據塊；

(4)在每一塊所述加密數據塊后加入亂碼數據塊，進一步保證數據的安全性，其中所述亂碼數據塊中的亂碼比例可以動態調整，亂碼占比越高，數據安全性越高；

所述基于密碼學的分布式安全存儲方法使用數據分片重組、密碼學算法進行數據加解密，并在所述數據中加入亂碼三種機制提高數據的安全性；

當所述基于密碼學的分布式安全存儲方法應用于中心節點管理元數據的傳統分布式存儲系統進行存儲時，所述傳統分布式存儲系統的元數據結構與所述基于密碼學的分布式安全存儲方法匹配，所述元數據結構由數據文件名、數據大小、數據分塊n和加密數據塊位置列表組成；所述數據文件名為原始數據文件的文件名，用戶依據文件名索引文件；所述數據大小用于記錄數據文件的存儲大小；所述數據分塊n為數據文件分塊塊數，由數據文件大小以及文件系統存儲情況動態決定；所述加密數據塊位置列表為數據文件經過分片重組加密后的加密數據塊的位置列表；增加一臺分片重組加解密服務器進行數據的加解密以及分片重組工作，使用硬件GPU加速技術加快數據的加解密速度，分擔元數據服務器的負擔，元數據服務器負責存儲數據的元數據信息，分片重組加解密服務器負責進行數據的分片重組以及加解密工作，數據服務器負責存儲經過加密后的數據塊；其中寫數據步驟如下：

(1)客戶端向元數據服務器提出數據寫入請求；

(2)元數據服務器根據數據文件大小以及當前存儲情況確定數據文件分塊塊數n，將由客戶端用戶提交的n和k以及文件信息傳輸給分片重組加解密服務器；

(3)分片重組加解密服務器根據n和k以及數據文件信息將數據文件進行分片并重組成數據塊，根據用戶的公鑰加密，并加入亂碼后存入數據服務器；

(4)數據服務器返回數據寫入操作完成的信息；

(5)分片重組加解密服務器將各個數據塊的數據存儲情況反饋給元數據服務器；

(6)元數據服務器創建該數據文件的元數據表并存儲該表；

讀數據步驟如下：

(1)客戶端向元數據服務器提出讀文件請求；

(2)元數據服務器查詢元數據表獲得數據文件的分片信息；

(3)元數據服務器將數據文件的分片信息傳輸給分片重組加解密服務器；

(4)分片重組加解密服務器根據文件的分片信息獲得數據文件塊進行解密后重構成原始數據文件；

(5)分片重組加解密服務器將原始數據文件反饋給客戶端；

當所述基于密碼學的分布式安全存儲方法應用于元數據與數據共同存儲的分布式存儲系統，所述元數據與數據共同存儲的分布式存儲系統基于內容的哈希進行尋址，所述元數據與數據共同存儲的分布式存儲系統的數據結構包含數據哈希、數據大小、下一塊數據塊哈希以及加密數據塊四個部分；用戶提交請求后，分片重組加解密服務器在處理好數據后使用一致性哈希算法進行數據的存儲工作。