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在國家發改委云計算示范工程、國家自然科學基金、四川省科技計劃等項目支持下，攻克云操作系統相關核心技術難題，形成了具有自主知識產權的技術體系，研發出高性能華云操作系統產品HCOS。 提出基于混合系統理論的多層自主故障處理技術，基于預測的自適應多目標優化調度技術，面向熱點的動態策略虛擬化安全防護技術等，解決了新一代云操作系統面臨的海量資源的高可靠管理、高速調度和高安全防護難題。該成果申請國家發明專利42 項，授權18 項，軟件著作權登記35 項，發表高水平論文106 篇，出版專著2 部，

針對云數據庫面臨的安全威脅與挑戰，在國家 863 計劃、973 計劃等重大項目支撐下，研發了自主可控的“秦盾”云加密數據庫系統，提出了云數據庫加密參考結構，設計了自適應可定制的數據庫列分級加密方法，在保證系統執行效率的前提下，解決數據庫系統面臨的信息安全問題。 截止目前，“秦盾”云加密數據庫系統已經歷三次大版本更新，成功上線建設銀行公有云平臺，服務于數百家企業客戶。 主要技術指標 “秦盾”云加密數據庫系統所提出的云數據庫加密參考結構具有可擴展性和兼容性，可以兼容多種數據存儲系統。所研發的系統具有自適應，能夠根據應用需求，實現安全策略的自適應調整；具有高效性，支持大規模的并發操作，百萬條記錄的數據庫執行增、刪、改、查等操作時間為毫秒級；系統容易部署，對應用和用戶透明。 相關成果 “秦盾”云加密數據庫系統有兩種部署模式：軟件部署和硬件一體化部署。軟件部署模式可以基于用戶目前擁有的硬件設備 ( 工作站、服務器、云虛擬機等 ) 進行軟件部署，加密方式采用軟件算法加密；硬件一體化部署則基于團隊研發的硬件加密一體機進行部署，用戶只需要將上層應用接入硬件加密一體機，即可實現云端數據的加密保護，加密算法采用硬件加密卡進行高效加密。

1 成果簡介清華大學研發的基于云存儲的個人移動計算環境原型系統將操作系統與計算機硬件分割開來，把操作系統與應用軟件打包成用戶可隨身攜帶的“ 計算環境” ，將用戶的“ 計算環境”保存到最便攜的存儲設備中隨身攜帶，成為一把開啟“ 云”端服務的鑰匙，在任意地點、時間，用任意電腦都可訪問自己的專屬環境，隨時隨地按需獲得或購買計算和存儲資源，方便快捷地訪問、存儲和共享信息。系統提供基于硬件、更加安全可靠的身份認證機制，提供載有操作系統和各種應用軟件的安全計算平臺，消除了使用第三方操作系統或軟件的安全顧慮，確保數據得到可靠的存儲和保護，使用戶不必擔心私密數據被竊取或泄露。客戶能夠從“ 云”端獲得無限的計算能力和存儲空間，擺脫了移動計算設備在計算能力和電池功耗等方面的局限。2 技術指標完全兼容本地文件系統本系統是一個基于 FUSE 開發的網絡文件系統，有效減少網絡數據流量，支持低帶寬、低質量網絡環境下的數據訪問。它支持硬連接、符號連接和標準 UNIX 權限。單個文件大小可以高達 2TB。內容加密、傳輸加密所有數據塊通過 256 位 AES 算法進行加密后存放到后臺存儲池中，傳輸使用 SSH 加密，有效保證用戶數據安全。支持數據壓縮、去重數據傳輸前采用 BZIP2 進行壓縮，可以有效降低網絡流量，對于相同的文件以及不同文件中存在的相同部分只存儲一次，從而節約存儲空間，降低網絡流量。快照和版本保護支持 copy-on-write 操作，可以開啟文件版本保護，隨時恢復過往修改過的數據。讀寫速度高達 3MB/s在網絡通暢的情況下，讀寫速度超過 3MB/S。3 應用說明應用對象廣泛，針對各種企事業單位、軍隊、大中小型企業等，另外還可應用于數據托管的服務運營等。

1 成果介紹網絡存儲技術從誕生到現在，已經經歷了近二十年的歷程。在這個過程中，無論是計算技術、網絡通信技術還是信息儲存技術都發生了翻天覆地的變化。計算技術領域，基于開放操 作系統上的集群計算技術已經取代大型機；網絡通信領域，開放架構的 TCP／IP 通信已經統治了一切；在信息存儲技術上，單塊磁盤的容量已經從 G 級別進入 T 級別。 傳統的網絡存儲設備，無論是 FC SAN、 NAS 還是 IP SAN，都是采用以滿足單臺服務器存儲需要為目標的體系設計，在共享能力、性能、可靠性、擴展性以及總體擁有成本上，已經無法滿足企業新的應用需求。如果 僅僅通過外圍手段來彌補，必將造成存儲架構越來越復雜，用戶管理難度越來越大，總體擁有成本越來越高。 為了滿足 IT 技術發展的挑戰， LoongStore 集群存儲采用了代表計算技術、網絡通信技術以及文件 系統技術發展方向的體系架構，提供給用戶跨平臺共享、高性能、高可靠、可平滑擴展、使用和維護簡單的高端存儲系統。系統以開放架構平臺智能存儲服務器為基 本節點，通過在千兆以太網基礎上不受限制地添加節點，構成了業界最高的性能、可靠性以及極低總體擁有成本的存儲集群。 LoongStore 為一種大規模的文件共享存儲系統，它面向海量數據、高并發訪問的環境。其產品架構圖如圖所示： 圖 1 LoongStore 產品架構 LoongStore 產品架構支持：單文件系統 100PB支持 2000 個以上節點并發支持超過 500 億文件產品主要特點：產品架構上：實現了橫向擴展。從原來的單節點增加 CPU、內存、存儲等等的縱向擴展方案往增加節點數量的橫向擴展方案的轉變，使得容量擴展更加靈活、同時也實現了更低的起始投入成本；產品工作流上：實現了更高效的數據讀寫方式。通過實現元數據與數據通道分離、將數據條帶化存儲在不同的存儲服務器上，從而高效實現數據的并行讀寫；產品性能上：實現了高聚合帶寬。克服了以前文件集中式存儲的瓶頸，實現了文件切片分布式存儲方案，實現了高聚合帶寬；產品性能上：實現了性能近線性增長。如：（ 1）聚合帶寬隨著存儲集群規模擴大而線性增長， （ 2）充分發揮硬件性能，如網卡性能利用率達到了 80%， （ 3）擴展到 100GB/s 以上的聚合性能；產品可靠性上：實現了無單點故障。通過（ 1）為不同目錄的數據設置不同的冗余度， （ 2）自動故障探測與恢復， （ 3）設備恢復速度是 RAID 的 5 倍， 750GB SATA 盤恢復時間 15 分鐘， （ 4）元數據服務器每兩臺互備等，實現了產品的無單點故障；在產品擴展性方面：實現了在線業務擴展容量。支持不停業務在線擴容，并自動遷移均衡數據。從而實現不需要關停業務的方式輕易擴展容量；在產品管理方面：實現了單點配置管理。產品通過單點實現了所有的配置管理功能，通過內置各種自動化處理流程，減少人為參與；產品兼容性方面：兼容各種 X86 架構的服務器和 IP 網絡，應用服務器端支持Linux/Windows/Mac 等等。2 應用說明LoongStore 大規模集群云存儲系統能夠幫助企業加速信息到價值的轉換，目前已經在互聯網、廣電、能源、電信等數據密集型行業幫助企業實現了突破性的價值。 產品主要應用行業與應用案例有：（ 1）互聯網：視頻， SNS 等，例如中國國家網絡電視臺（ CNTV），人人網，搜狐；（ 2）能源：大慶油田，中石油勘探開發研究院總院；（ 3）動漫和廣電：中影集團，教育電視臺等，《建黨偉業》、《建國大業》、《孔子》等大片的后期制作就是采用該存儲系統；（ 4）教育及其（ 5）軍工，航天等等領域。3 技術指標支持 PB 級的存儲容量規模，最大容量可超過 100PB；可提供幾十甚至上百 GByte/s 的聚合數據讀寫帶寬，而且性能可隨存儲規模的擴展而線性提升；可高效支持海量小文件的存儲和管理，單套系統可高效管理超過 500 億個文件，現有在線系統已經超過百億級文件數量規模，而且每天仍然以 2000-5000 萬個新文件的速度遞增，每天的下載量為 10-20 億個文件；可支持超過 2000 多個計算節點（或者應用節點）同時高效并發訪問同一套存儲系統；提供完全符合 POSIX 標準的文件級接口，支持全局共享訪問，無須加入第三方共享軟件。前端可同時部署 Linux、 Windows、 Mac 等異構計算節點。所有應用可不經過任何修改和移植即可使用存儲服務；支持在線擴展存儲容量，無需終止應用的正常服務，新增容量即插即用。同時提供在線數據遷移功能，擴容后可均衡所有設備上的存儲負載；內置數據高可用機制，一旦發現硬件故障將自動進行數據恢復，無需停止服務。除了能夠冗余磁盤故障之外，即使整個存儲服務器或者磁盤陣列故障都不影響應用正常服務也不會破壞應用數據。傳統存儲只能冗余磁盤故障；如果系統中正常設備上的空閑空間總和不少于故障設備上已經使用的空間即可進行數據恢復，無須加入新的設備，傳統存儲采用 RAID 機制必須加入新的存儲設備才能進行恢復。確保了系統無間斷持續運行；l 在線控制存儲設備的負載。在觀察到某塊存儲設備有異常現象時，可以在線手動禁止這塊磁盤的空間分配，設置后系統不再往被禁止分配空間的磁盤內寫入新的數據，原有的數據仍然可用。當設備正常時即可在線放開；提供主動數據遷移功能，方便硬件在線更換。當某些設備使用時間超過一定年限，或者是發現設備有安全隱患時，可以主動將該設備上的數據遷移到其它存儲設備，遷移完成后即可將設備移除下線，不影響應用的正常服務；簡易管理，通過單一圖形化界面即可管理和監控整個存儲系統；高硬件兼容性，既可以采用傳統的 SAN 或者盤陣作為存儲單元，也可以采用通用的存儲服務器進行構建，硬件選型范圍廣，成本低，適合用于構建海量的云存儲系統。

本發明提供了一種可抵御密鑰泄露的云存儲數據審計方法，其包括：第一步，系統參數生成步驟；第二步，密鑰更新步驟；第三步，數據文件上傳和審計步驟。該方法  中，引入了一個物理安全的安全設備來幫助用戶周期性更新密鑰，使得即使入侵者在某個時間段攻擊了用戶并獲得了該時間段的用戶密鑰，其他時間段的數據審計仍然是安全的。  可應用于電子信息等領域，可產生客觀的效益。

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