[發明專利]一種安全文件系統構建方法

有效

• 申請號: 202110058928.5
• 申請日: 2021-01-17
• 公開（公告）號: CN112668056B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 張為華;蔣金虎;蘇斌
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G06F21/62
• 分類號: G06F21/62;G06F21/60
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種安全文件系統構建方法，其特征在于，通過多維度的數據空間變換實現文件系統異構性，給授權使用文件系統的用戶提供不同結構的文件系統，它們有著相同的業務處理邏輯，在邏輯上沒有區別，但是由內部文件系統結構不同帶來的數據結構、組織、處理、存儲方式的不同，從而實現文件系統數據組織和訪問的異構性，增強了文件系統安全；文件系統包括提供用戶訪問的文件接口、文件系統元數據、文件元數據和數據空間管理；針對文件系統的四個組成部分設計隨機異構變換方法，使得組成部分支持動態變換，通過格式和管理的變換，使得很難猜測文件系統具體的數據和管理方式；具體如下：

第一是文件接口變換；首先，在保證基本語義與功能的基礎上進行校驗域的添加與更改；校驗域分為用戶接口調用權限的校驗，以及與匹配文件系統異構節點的校驗；其次，通過接口調用函數名的變換以及語義代碼的隨機構建過程來實現接口的異構變換；

第二是文件系統元數據變換；文件系統元數據是管理數據的數據，負責對文件系統在磁盤上的排布管理、磁盤數據塊的分配；文件系統元數據包括超級塊和文件索引節點兩種數據結構；對其進行改造，包括增加變換標識、隨機屬性、可變數據布局等可變換屬性域，同時對原本的關鍵數據結構校驗改變為新的字節量；變換方式就是在原有數據結構當中添加屬性域，并且將新增的屬性納入到文件系統的校驗域當中，以保證屬性的完整性和不可篡改；

第三是文件元數據變換；文件元數據是文件系統中管理文件的數據；通過對文件元數據進行改造，增加動態變換屬性，包括文件數據塊尋址的算法，支持動態變換屬性的文件數據塊的尋址，需要結合變換屬性進行運算，可變換的尋址算法包括可變偏移尋址和映射表轉換尋址算法；

可變偏移算法是文件數據塊的起始偏移不是固定，而是文件系統構建時會隨機生成多個可變偏移值，不同的文件具有不同的偏移，偏移算法根據文件唯一號選擇偏移；

映射表轉換算法是在文件系統被構建時，隨機生成一個滿射的映射表，文件數據塊尋址時，初始數據塊號需要經過映射表轉換獲取真正的數據塊號，否則輸出的文件數據是雜亂無章內容；

普通用戶即使突破了文件接口異構的安全防護，取得了未授權異構體的文件系統訪問，也因為無法正確的解析讀取文件數據塊而保障文件系統安全；

第四是數據空間變換；通過自身動態選擇或者是管理員預先定制的密鑰對文件系統的數據空間進行加密變換，消除數據明文帶來的安全隱患；具體提供一組多種不同類型的加密算法，且加密算法可以隨機組合；對于磁盤分區或空間構建新的文件系統，構建工具隨機生成加密組合，利用加密組合算法對文件系統數據空間的數據進行加密。

2.根據權利要求1所述的安全文件系統構建方法，其特征在于，在文件接口變換中，接口的異構變換的隨機性由兩種方式顯示：①針對每個異構體文件系統，使用標簽后綴改變接口函數名，標簽選用不同的字符集，同時建立標簽庫，對新的異構體的函數調用接口做異構變換時檢索相應的標簽庫；②使用特定的字符串映射表表示對應字符串的函數語義，授權用戶使用相應的字符串序列與安全文件系統進行交互。

3.根據權利要求1所述的安全文件系統構建方法，其特征在于，所述數據空間異構變換的操作步驟為：①為特定的文件系統異構體申請變換算法以及相應的密鑰；②存入數據，對用戶數據進行異構變換，存入磁盤鏡像當中；③讀取數據，驗證用戶密鑰之后，對磁盤數據進行逆變換；不同的異構體文件系統采用不同的加密方式，同一異構體中不同的用戶采用不同的加密密鑰，最大程度的保障安全性的實現。