基于DHT的開(kāi)放對(duì)等云存儲(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)研究.pdf

1、云計(jì)算(Cloud computing)是以虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ)，以互聯(lián)網(wǎng)為載體提供基礎(chǔ)架構(gòu)、平臺(tái)，軟件等服務(wù)，整合大規(guī)模可擴(kuò)展的計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等分布式計(jì)算資源進(jìn)行協(xié)同工作的超級(jí)計(jì)算模式。作為一種全新的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式，云計(jì)算將成為未來(lái)人們獲取服務(wù)和信息的主導(dǎo)方式。云存儲(chǔ)(Cloud Storage)作為云計(jì)算研究熱點(diǎn)延伸和發(fā)展出來(lái)的新概念，正在受到來(lái)自學(xué)術(shù)界與工業(yè)界越來(lái)越多的關(guān)注，云存儲(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)提供了有效的解決方

2、案，在最大程度節(jié)約成本的情況下，提供了一個(gè)完善的備份、容災(zāi)的數(shù)據(jù)中心。盡管云存儲(chǔ)概念提出的時(shí)間還不長(zhǎng)，卻已在解決大規(guī)模非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的在線存儲(chǔ)、查詢(xún)、備份等方面起到了重要的作用。云存儲(chǔ)是分布式存儲(chǔ)技術(shù)與虛擬化技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，是分布式存儲(chǔ)技術(shù)的最新發(fā)展。本文以基于DHT的開(kāi)放對(duì)等云存儲(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)為主要研究對(duì)象，并圍繞系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、冗余策略、入侵檢測(cè)、信譽(yù)機(jī)制等方面取得以下研究成果。
　　 ⑴相對(duì)于當(dāng)前主從(Master/Slave)

3、結(jié)構(gòu)的GFS，HDFS，Sector，KFS等云存儲(chǔ)系統(tǒng)，提出了一種以DHT為核心的開(kāi)放對(duì)等云存儲(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)，并采用Kademlia算法構(gòu)建了原型系統(tǒng)MingCloud。系統(tǒng)能提供基本的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、讀取、刪除、搜索等云存儲(chǔ)服務(wù)功能，并突出了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的安全性與可靠性。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MingCloud系統(tǒng)具有較高的可用性和性能，系統(tǒng)通過(guò)改進(jìn)和優(yōu)化后能實(shí)際應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模、高動(dòng)態(tài)開(kāi)放環(huán)境，并為用戶(hù)提供較高質(zhì)量的云存儲(chǔ)服務(wù)。在系統(tǒng)成熟后，還

4、可以實(shí)現(xiàn)與其他云存儲(chǔ)系統(tǒng)的互聯(lián)和資源共享。
　　 ⑵進(jìn)行了對(duì)等云存儲(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)冗余策略的選擇與研究，對(duì)完全副本冗余和糾刪碼冗余進(jìn)行較全面客觀的評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)中采用Cauchy Codes作為編碼算法，分別從K桶大小對(duì)系統(tǒng)可用性影響、文件分塊數(shù)量對(duì)系統(tǒng)可用性的影響、相同冗余度下系統(tǒng)可用性比較等方面進(jìn)行了仿真評(píng)估。與完全副本冗余相比，糾刪碼冗余能獲得較理想的系統(tǒng)可用性，更適合應(yīng)用于我們的對(duì)等云存儲(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)。
　　 ⑶為了更好地滿(mǎn)足

5、對(duì)等云存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境安全性保障需要，針對(duì)傳統(tǒng)的分布式入侵檢測(cè)系統(tǒng)存在的內(nèi)部安全性問(wèn)題，提出了一種適用于對(duì)等云存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)信任報(bào)警關(guān)聯(lián)IDS。該系統(tǒng)的核心是自適應(yīng)信任報(bào)警關(guān)聯(lián)機(jī)制，方案的主要優(yōu)勢(shì)包括：系統(tǒng)采用完全分布式結(jié)構(gòu)，不存在邏輯上的從屬關(guān)系，提高了系統(tǒng)的可靠性；自適應(yīng)信任報(bào)警關(guān)聯(lián)機(jī)制使得對(duì)等IDS具有抵制各種內(nèi)部威脅的能力；基于現(xiàn)存和已有IDS設(shè)施和工具，不需要研究專(zhuān)門(mén)的IDS機(jī)制；對(duì)等覆蓋IDS實(shí)現(xiàn)靈活，可以應(yīng)用于完全自治的節(jié)點(diǎn)

6、和封閉的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與各IDS孤立運(yùn)行時(shí)相比，在該覆蓋IDS原型運(yùn)行支持下，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的平均幸存率提高了34％以上。提議的IDS系統(tǒng)是有效的，能較好適用于我們研究的開(kāi)放對(duì)等云存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
　　 ⑷針對(duì)開(kāi)放對(duì)等云存儲(chǔ)應(yīng)用中有可能出現(xiàn)的“搭便車(chē)(Free Riding)”、“公共悲劇(Tragedy of Common)”等問(wèn)題，以及欺詐、偽造等惡意行為，系統(tǒng)可用性不夠理想的現(xiàn)狀。進(jìn)行了系統(tǒng)信譽(yù)機(jī)制MingCred

7、it的設(shè)計(jì)，具體包括綜合信譽(yù)度的計(jì)算、信任模型設(shè)計(jì)、信譽(yù)機(jī)制的工作過(guò)程、安全性分析等方面。仿真實(shí)驗(yàn)表明，該機(jī)制具有較好的有效性和健壯性，能有效保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)，迅速降低惡意節(jié)點(diǎn)的信任值，抑制惡意交易行為。引入MingCredit之后，系統(tǒng)不再簡(jiǎn)單地以節(jié)點(diǎn)的物理性能諸如存儲(chǔ)空間大小、網(wǎng)絡(luò)帶寬等方面的客觀能力，以及在線時(shí)間作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而是與節(jié)點(diǎn)參與系統(tǒng)存儲(chǔ)交易的行為特征密切關(guān)聯(lián)起來(lái)。以分布式哈希表技術(shù)為基礎(chǔ)，提出了一種可行的分布式云存