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在國(guó)家發(fā)改委云計(jì)算示范工程、國(guó)家自然科學(xué)基金、四川省科技計(jì)劃等項(xiàng)目支持下，攻克云操作系統(tǒng)相關(guān)核心技術(shù)難題，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系，研發(fā)出高性能華云操作系統(tǒng)產(chǎn)品HCOS。 提出基于混合系統(tǒng)理論的多層自主故障處理技術(shù)，基于預(yù)測(cè)的自適應(yīng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)，面向熱點(diǎn)的動(dòng)態(tài)策略虛擬化安全防護(hù)技術(shù)等，解決了新一代云操作系統(tǒng)面臨的海量資源的高可靠管理、高速調(diào)度和高安全防護(hù)難題。該成果申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利42 項(xiàng)，授權(quán)18 項(xiàng)，軟件著作權(quán)登記35 項(xiàng)，發(fā)表高水平論文106 篇，出版專(zhuān)著2 部，

針對(duì)云數(shù)據(jù)庫(kù)面臨的安全威脅與挑戰(zhàn)，在國(guó)家 863 計(jì)劃、973 計(jì)劃等重大項(xiàng)目支撐下，研發(fā)了自主可控的“秦盾”云加密數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，提出了云數(shù)據(jù)庫(kù)加密參考結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)可定制的數(shù)據(jù)庫(kù)列分級(jí)加密方法，在保證系統(tǒng)執(zhí)行效率的前提下，解決數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)面臨的信息安全問(wèn)題。 截止目前，“秦盾”云加密數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)已經(jīng)歷三次大版本更新，成功上線(xiàn)建設(shè)銀行公有云平臺(tái)，服務(wù)于數(shù)百家企業(yè)客戶(hù)。 主要技術(shù)指標(biāo) “秦盾”云加密數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所提出的云數(shù)據(jù)庫(kù)加密參考結(jié)構(gòu)具有可擴(kuò)展性和兼容性，可以兼容多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。所研發(fā)的系統(tǒng)具有自適應(yīng)，能夠根據(jù)應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)安全策略的自適應(yīng)調(diào)整；具有高效性，支持大規(guī)模的并發(fā)操作，百萬(wàn)條記錄的數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行增、刪、改、查等操作時(shí)間為毫秒級(jí)；系統(tǒng)容易部署，對(duì)應(yīng)用和用戶(hù)透明。 相關(guān)成果 “秦盾”云加密數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)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(hù)目前擁有的硬件設(shè)備 ( 工作站、服務(wù)器、云虛擬機(jī)等 ) 進(jìn)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(tuán)隊(duì)研發(fā)的硬件加密一體機(jī)進(jìn)行部署，用戶(hù)只需要將上層應(yīng)用接入硬件加密一體機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)云端數(shù)據(jù)的加密保護(hù)，加密算法采用硬件加密卡進(jìn)行高效加密。

1 成果簡(jiǎn)介清華大學(xué)研發(fā)的基于云存儲(chǔ)的個(gè)人移動(dòng)計(jì)算環(huán)境原型系統(tǒng)將操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)硬件分割開(kāi)來(lái)，把操作系統(tǒng)與應(yīng)用軟件打包成用戶(hù)可隨身攜帶的“ 計(jì)算環(huán)境” ，將用戶(hù)的“ 計(jì)算環(huán)境”保存到最便攜的存儲(chǔ)設(shè)備中隨身攜帶，成為一把開(kāi)啟“ 云”端服務(wù)的鑰匙，在任意地點(diǎn)、時(shí)間，用任意電腦都可訪問(wèn)自己的專(zhuān)屬環(huán)境，隨時(shí)隨地按需獲得或購(gòu)買(mǎi)計(jì)算和存儲(chǔ)資源，方便快捷地訪問(wèn)、存儲(chǔ)和共享信息。系統(tǒng)提供基于硬件、更加安全可靠的身份認(rèn)證機(jī)制，提供載有操作系統(tǒng)和各種應(yīng)用軟件的安全計(jì)算平臺(tái)，消除了使用第三方操作系統(tǒng)或軟件的安全顧慮，確保數(shù)據(jù)得到可靠的存儲(chǔ)和保護(hù)，使用戶(hù)不必?fù)?dān)心私密數(shù)據(jù)被竊取或泄露。客戶(hù)能夠從“ 云”端獲得無(wú)限的計(jì)算能力和存儲(chǔ)空間，擺脫了移動(dòng)計(jì)算設(shè)備在計(jì)算能力和電池功耗等方面的局限。2 技術(shù)指標(biāo)完全兼容本地文件系統(tǒng)本系統(tǒng)是一個(gè)基于 FUSE 開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，有效減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量，支持低帶寬、低質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。它支持硬連接、符號(hào)連接和標(biāo)準(zhǔn) UNIX 權(quán)限。單個(gè)文件大小可以高達(dá) 2TB。內(nèi)容加密、傳輸加密所有數(shù)據(jù)塊通過(guò) 256 位 AES 算法進(jìn)行加密后存放到后臺(tái)存儲(chǔ)池中，傳輸使用 SSH 加密，有效保證用戶(hù)數(shù)據(jù)安全。支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮、去重?cái)?shù)據(jù)傳輸前采用 BZIP2 進(jìn)行壓縮，可以有效降低網(wǎng)絡(luò)流量，對(duì)于相同的文件以及不同文件中存在的相同部分只存儲(chǔ)一次，從而節(jié)約存儲(chǔ)空間，降低網(wǎng)絡(luò)流量。快照和版本保護(hù)支持 copy-on-write 操作，可以開(kāi)啟文件版本保護(hù)，隨時(shí)恢復(fù)過(guò)往修改過(guò)的數(shù)據(jù)。讀寫(xiě)速度高達(dá) 3MB/s在網(wǎng)絡(luò)通暢的情況下，讀寫(xiě)速度超過(guò) 3MB/S。3 應(yīng)用說(shuō)明應(yīng)用對(duì)象廣泛，針對(duì)各種企事業(yè)單位、軍隊(duì)、大中小型企業(yè)等，另外還可應(yīng)用于數(shù)據(jù)托管的服務(wù)運(yùn)營(yíng)等。

1 成果介紹網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)從誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)經(jīng)歷了近二十年的歷程。在這個(gè)過(guò)程中，無(wú)論是計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)還是信息儲(chǔ)存技術(shù)都發(fā)生了翻天覆地的變化。計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，基于開(kāi)放操 作系統(tǒng)上的集群計(jì)算技術(shù)已經(jīng)取代大型機(jī)；網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，開(kāi)放架構(gòu)的 TCP／IP 通信已經(jīng)統(tǒng)治了一切；在信息存儲(chǔ)技術(shù)上，單塊磁盤(pán)的容量已經(jīng)從 G 級(jí)別進(jìn)入 T 級(jí)別。 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備，無(wú)論是 FC SAN、 NAS 還是 IP SAN，都是采用以滿(mǎn)足單臺(tái)服務(wù)器存儲(chǔ)需要為目標(biāo)的體系設(shè)計(jì)，在共享能力、性能、可靠性、擴(kuò)展性以及總體擁有成本上，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足企業(yè)新的應(yīng)用需求。如果 僅僅通過(guò)外圍手段來(lái)彌補(bǔ)，必將造成存儲(chǔ)架構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，用戶(hù)管理難度越來(lái)越大，總體擁有成本越來(lái)越高。 為了滿(mǎn)足 IT 技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)， LoongStore 集群存儲(chǔ)采用了代表計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及文件 系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展方向的體系架構(gòu)，提供給用戶(hù)跨平臺(tái)共享、高性能、高可靠、可平滑擴(kuò)展、使用和維護(hù)簡(jiǎn)單的高端存儲(chǔ)系統(tǒng)。系統(tǒng)以開(kāi)放架構(gòu)平臺(tái)智能存儲(chǔ)服務(wù)器為基 本節(jié)點(diǎn)，通過(guò)在千兆以太網(wǎng)基礎(chǔ)上不受限制地添加節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成了業(yè)界最高的性能、可靠性以及極低總體擁有成本的存儲(chǔ)集群。 LoongStore 為一種大規(guī)模的文件共享存儲(chǔ)系統(tǒng)，它面向海量數(shù)據(jù)、高并發(fā)訪問(wèn)的環(huán)境。其產(chǎn)品架構(gòu)圖如圖所示： 圖 1 LoongStore 產(chǎn)品架構(gòu) LoongStore 產(chǎn)品架構(gòu)支持：?jiǎn)挝募到y(tǒng) 100PB支持 2000 個(gè)以上節(jié)點(diǎn)并發(fā)支持超過(guò) 500 億文件產(chǎn)品主要特點(diǎn)：產(chǎn)品架構(gòu)上：實(shí)現(xiàn)了橫向擴(kuò)展。從原來(lái)的單節(jié)點(diǎn)增加 CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)等等的縱向擴(kuò)展方案往增加節(jié)點(diǎn)數(shù)量的橫向擴(kuò)展方案的轉(zhuǎn)變，使得容量擴(kuò)展更加靈活、同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了更低的起始投入成本；產(chǎn)品工作流上：實(shí)現(xiàn)了更高效的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方式。通過(guò)實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)通道分離、將數(shù)據(jù)條帶化存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)服務(wù)器上，從而高效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行讀寫(xiě)；產(chǎn)品性能上：實(shí)現(xiàn)了高聚合帶寬。克服了以前文件集中式存儲(chǔ)的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了文件切片分布式存儲(chǔ)方案，實(shí)現(xiàn)了高聚合帶寬；產(chǎn)品性能上：實(shí)現(xiàn)了性能近線(xiàn)性增長(zhǎng)。如：（ 1）聚合帶寬隨著存儲(chǔ)集群規(guī)模擴(kuò)大而線(xiàn)性增長(zhǎng)， （ 2）充分發(fā)揮硬件性能，如網(wǎng)卡性能利用率達(dá)到了 80%， （ 3）擴(kuò)展到 100GB/s 以上的聚合性能；產(chǎn)品可靠性上：實(shí)現(xiàn)了無(wú)單點(diǎn)故障。通過(guò)（ 1）為不同目錄的數(shù)據(jù)設(shè)置不同的冗余度， （ 2）自動(dòng)故障探測(cè)與恢復(fù)， （ 3）設(shè)備恢復(fù)速度是 RAID 的 5 倍， 750GB SATA 盤(pán)恢復(fù)時(shí)間 15 分鐘， （ 4）元數(shù)據(jù)服務(wù)器每?jī)膳_(tái)互備等，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的無(wú)單點(diǎn)故障；在產(chǎn)品擴(kuò)展性方面：實(shí)現(xiàn)了在線(xiàn)業(yè)務(wù)擴(kuò)展容量。支持不停業(yè)務(wù)在線(xiàn)擴(kuò)容，并自動(dòng)遷移均衡數(shù)據(jù)。從而實(shí)現(xiàn)不需要關(guān)停業(yè)務(wù)的方式輕易擴(kuò)展容量；在產(chǎn)品管理方面：實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)配置管理。產(chǎn)品通過(guò)單點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了所有的配置管理功能，通過(guò)內(nèi)置各種自動(dòng)化處理流程，減少人為參與；產(chǎn)品兼容性方面：兼容各種 X86 架構(gòu)的服務(wù)器和 IP 網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用服務(wù)器端支持Linux/Windows/Mac 等等。2 應(yīng)用說(shuō)明LoongStore 大規(guī)模集群云存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠幫助企業(yè)加速信息到價(jià)值的轉(zhuǎn)換，目前已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)、廣電、能源、電信等數(shù)據(jù)密集型行業(yè)幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)了突破性的價(jià)值。 產(chǎn)品主要應(yīng)用行業(yè)與應(yīng)用案例有：（ 1）互聯(lián)網(wǎng)：視頻， SNS 等，例如中國(guó)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)（ CNTV），人人網(wǎng)，搜狐；（ 2）能源：大慶油田，中石油勘探開(kāi)發(fā)研究院總院；（ 3）動(dòng)漫和廣電：中影集團(tuán)，教育電視臺(tái)等，《建黨偉業(yè)》、《建國(guó)大業(yè)》、《孔子》等大片的后期制作就是采用該存儲(chǔ)系統(tǒng)；（ 4）教育及其（ 5）軍工，航天等等領(lǐng)域。3 技術(shù)指標(biāo)支持 PB 級(jí)的存儲(chǔ)容量規(guī)模，最大容量可超過(guò) 100PB；可提供幾十甚至上百 GByte/s 的聚合數(shù)據(jù)讀寫(xiě)帶寬，而且性能可隨存儲(chǔ)規(guī)模的擴(kuò)展而線(xiàn)性提升；可高效支持海量小文件的存儲(chǔ)和管理，單套系統(tǒng)可高效管理超過(guò) 500 億個(gè)文件，現(xiàn)有在線(xiàn)系統(tǒng)已經(jīng)超過(guò)百億級(jí)文件數(shù)量規(guī)模，而且每天仍然以 2000-5000 萬(wàn)個(gè)新文件的速度遞增，每天的下載量為 10-20 億個(gè)文件；可支持超過(guò) 2000 多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)（或者應(yīng)用節(jié)點(diǎn)）同時(shí)高效并發(fā)訪問(wèn)同一套存儲(chǔ)系統(tǒng)；提供完全符合 POSIX 標(biāo)準(zhǔn)的文件級(jí)接口，支持全局共享訪問(wèn)，無(wú)須加入第三方共享軟件。前端可同時(shí)部署 Linux、 Windows、 Mac 等異構(gòu)計(jì)算節(jié)點(diǎn)。所有應(yīng)用可不經(jīng)過(guò)任何修改和移植即可使用存儲(chǔ)服務(wù)；支持在線(xiàn)擴(kuò)展存儲(chǔ)容量，無(wú)需終止應(yīng)用的正常服務(wù)，新增容量即插即用。同時(shí)提供在線(xiàn)數(shù)據(jù)遷移功能，擴(kuò)容后可均衡所有設(shè)備上的存儲(chǔ)負(fù)載；內(nèi)置數(shù)據(jù)高可用機(jī)制，一旦發(fā)現(xiàn)硬件故障將自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，無(wú)需停止服務(wù)。除了能夠冗余磁盤(pán)故障之外，即使整個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器或者磁盤(pán)陣列故障都不影響應(yīng)用正常服務(wù)也不會(huì)破壞應(yīng)用數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)存儲(chǔ)只能冗余磁盤(pán)故障；如果系統(tǒng)中正常設(shè)備上的空閑空間總和不少于故障設(shè)備上已經(jīng)使用的空間即可進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，無(wú)須加入新的設(shè)備，傳統(tǒng)存儲(chǔ)采用 RAID 機(jī)制必須加入新的存儲(chǔ)設(shè)備才能進(jìn)行恢復(fù)。確保了系統(tǒng)無(wú)間斷持續(xù)運(yùn)行；l 在線(xiàn)控制存儲(chǔ)設(shè)備的負(fù)載。在觀察到某塊存儲(chǔ)設(shè)備有異常現(xiàn)象時(shí)，可以在線(xiàn)手動(dòng)禁止這塊磁盤(pán)的空間分配，設(shè)置后系統(tǒng)不再往被禁止分配空間的磁盤(pán)內(nèi)寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)，原有的數(shù)據(jù)仍然可用。當(dāng)設(shè)備正常時(shí)即可在線(xiàn)放開(kāi)；提供主動(dòng)數(shù)據(jù)遷移功能，方便硬件在線(xiàn)更換。當(dāng)某些設(shè)備使用時(shí)間超過(guò)一定年限，或者是發(fā)現(xiàn)設(shè)備有安全隱患時(shí)，可以主動(dòng)將該設(shè)備上的數(shù)據(jù)遷移到其它存儲(chǔ)設(shè)備，遷移完成后即可將設(shè)備移除下線(xiàn)，不影響應(yīng)用的正常服務(wù)；簡(jiǎn)易管理，通過(guò)單一圖形化界面即可管理和監(jiān)控整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)；高硬件兼容性，既可以采用傳統(tǒng)的 SAN 或者盤(pán)陣作為存儲(chǔ)單元，也可以采用通用的存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行構(gòu)建，硬件選型范圍廣，成本低，適合用于構(gòu)建海量的云存儲(chǔ)系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種可抵御密鑰泄露的云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)審計(jì)方法，其包括：第一步，系統(tǒng)參數(shù)生成步驟；第二步，密鑰更新步驟；第三步，數(shù)據(jù)文件上傳和審計(jì)步驟。該方法  中，引入了一個(gè)物理安全的安全設(shè)備來(lái)幫助用戶(hù)周期性更新密鑰，使得即使入侵者在某個(gè)時(shí)間段攻擊了用戶(hù)并獲得了該時(shí)間段的用戶(hù)密鑰，其他時(shí)間段的數(shù)據(jù)審計(jì)仍然是安全的。  可應(yīng)用于電子信息等領(lǐng)域，可產(chǎn)生客觀的效益。

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