面向用户数据安全的云存储系统研究与设计

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1、面向用户数据安全的云存储系统研究与设计作者姓名刘会森指导教师姓名、职称苏锐丹副教授申请学位类别工学硕士万方数据万方数据学校代码10701学号1403121705分类号TP39密级公开西安电子科技大学硕士学位论文面向用户数据安全的云存储系统研究与设计作者姓名：刘会森一级学科：计算机科学与技术二级学科：计算机应用技术学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：苏锐丹副教授学院：计算机学院提交日期：2017年5月万方数据万方数据ResearchandDesignofCloudStorageSystemforUserDataSecurityAthesissubmit

2、tedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinComputerApplicationTechnologyByLiuHuisenSupervisor:SuRuidanTitle:AssociateProfessorMay2017万方数据万方数据西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内

3、容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时

4、本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：万方数据万方数据摘要摘要随着信息时代的快速发展，日益增多的用户倾向于将海量数据存储到云端，随时随地按需获取；然而调查显示，个体或企业在使用云存储产品时还存在顾虑，其中超过75%用户认为“数据的安全与隐私”是使用云存储产品时最大顾虑。面对这一矛盾，本文研究并设计了面向用户数据安全的云存储系统，旨在为用户提供海量、安全、高可靠、支持容量和处理能力动态扩展的用户友好型数据存储中心。本文首先分析了云存储的发

5、展前景和现状，阐述了现有云存储产品的不足，从而引出本文的研究意义。其次，介绍了本系统设计时使用到的一些核心技术，然后通过需求分析指出系统亟待解决的一些关键问题，通过概要设计阐述系统的架构和模块。本文的核心是密钥管理策略以及后端存储扩展研究。密钥采用分层管理策略，第一层为口令密钥，第二层为主密钥和公私钥对，第三层为文件密钥，每一个用户都有一套独有密钥，采用上层加密下层策略保障用户数据安全与隐私。文件密钥加密文件，主密钥加密文件密钥，口令密钥加密主密钥，公私钥对用于密态分享，主密钥，私钥，以及文件密钥在云端以密文形式存储。密钥在用户注册时生成并存储，在文件

6、上传、下载、分享时应用。关于后端存储，目标是提供海量、安全、高可靠，同时满足容量和处理能力的弹性扩展的存储服务。本系统研究并设计了两个方案，方案一是和主流云存储产品一样，如百度云、隐形云，采用HDFS集群构建存储服务器；方案二是采用Fuse技术，开发用户态文件系统，将实际的文件操作转移到阿里云OSS服务器，实现将主流云存储服务作为第三方存储。最后，就是系统的部署与测试部分。部署包括Web服务器、后端存储服务器和备份服务器，测试包括模块功能测试和与现有云存储产品性能对比测试。测试结果表明，模块功能正常，后端存储支持单节点扩容和集群节点扩展，用户数据确实以

7、密文存储于服务器。与百度云和隐形云在性能上的比较结果是上传、下载速度较慢，但是考虑到加解密耗费时间保障数据安全，这是可以接受的。关键词：云存储，密钥管理，HDFS集群，FuseI万方数据西安电子科技大学硕士学位论文II万方数据ABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentoftheinformationage,moreandmoreuserstendtostoremassiveamountsofdatainthecloudanytimeandanywhereondemand.However,thesurveyshowst

8、hatindividualsorbusinesseshaveconcernsintheuseo