基于磁盘加密的安全云存储系统的设计与实现

发布时间：2017-08-05 10:28

  本文关键词：基于磁盘加密的安全云存储系统的设计与实现

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【摘要】：信息社会,个人数字信息高速膨胀。作为新兴的存储方式,云存储具有低成本、可扩展、无实体等优点,因而受到越来越多用户的青睐。用户在使用云存储的过程中需要关注两方面的安全性：一是云端数据及传输过程中的安全性；二是云端数据保存在本地的安全性。现有的云存储研究重点关注降低存储的成本,然而忽视了用户对机密性的需求。市场上的云盘产品,往往只针对云端或传输过程中数据的安全性。用户数据在云端、传输与客户端都面临着隐私泄露的危险。 针对现有研究的不足,本文提出了一个基于磁盘加密的安全云存储方案。本方案将文件上传至云端前,会对文件进行加密,从而解决了云存储系统的基本问题：信道中及云端数据的机密性问题。使用USBKEY,提供了比用户名密码的方式更灵活的访问控制方式。本方案还使用磁盘加密技术对下载到本地的云端文件进行保护。 然后本文对该方案进行了实现,包括：文件的上传、下载、加解密,并重点实现了安全磁盘模块。安全磁盘模块,是通过对TrueCrypt磁盘加密软件进行改造得到的具有机密性、完整性、易用性及可用性的磁盘加密模块。 安全磁盘模块的使用弥补了现有云盘产品在保护本地暂存文件方面的不足,是本系统的创新点之一。经过测试与分析,本方案相较于现有的方案,可以保证数据在云端、传输及客户端都具有高度的机密性,且具有良好的完整性与可用性,是一个实际可行的方案。
【关键词】：云存储 USBKEY 磁盘加密 TrueCrypt
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP333;TP309
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 引言9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 课题研究内容12
• 1.4 组织结构12-14
• 第二章 相关理论与关键技术研究14-26
• 2.1 安全云存储14-15
• 2.1.1 云计算定义14-15
• 2.1.2 安全云存储面对的问题15
• 2.2 磁盘分区与文件系统15-20
• 2.2.1 Windows的磁盘类型15-16
• 2.2.2 Windows的分区方式16-17
• 2.2.3 文件系统17
• 2.2.4 NTFS文件系统17-18
• 2.2.5 数据恢复技术18-20
• 2.3 数据加密20-21
• 2.3.1 对称与非对称加密20
• 2.3.2 分组密码体制与加密模式20-21
• 2.4 TrueCrypt磁盘加密系统21-22
• 2.4.1 TrueCrypt加密算法及加密模式21-22
• 2.4.2 TrueCrypt加密卷组织结构22
• 2.5 实用随机数生成器22-23
• 2.6 关键技术23-25
• 2.6.1 Windows挂钩技术23-24
• 2.6.2 Windows Crypto API24
• 2.6.3 电子钥匙及PKCS11接口技术24-25
• 2.7 本章小结25-26
• 第三章 安全云存储系统的设计与实现26-40
• 3.1 需求分析26-28
• 3.1.1 安全目标26-27
• 3.1.2 系统设计需求27-28
• 3.2 系统规划28-30
• 3.3 系统主要模块设计30-34
• 3.3.1 CSP模块设计30-31
• 3.3.2 云存储模块设计31-33
• 3.3.3 中间层设计33-34
• 3.4 系统实现34-39
• 3.4.1 开发环境35-36
• 3.4.2 CSP模块36
• 3.4.3 云存储模块36-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 安全磁盘模块的设计与实现40-55
• 4.1 安全磁盘模块需求分析40-42
• 4.1.1 安全目标40-41
• 4.1.2 安全磁盘框架41
• 4.1.3 安全磁盘设计的需求41-42
• 4.2 设计原则42
• 4.2.1 目标客户环境42
• 4.2.2 系统运行的需求42
• 4.3 系统规划42-44
• 4.3.1 加密分区的保护43
• 4.3.2 分区备份与恢复43
• 4.3.3 密钥管理43-44
• 4.4 权限模型与部署44
• 4.5 主要模块设计44-48
• 4.5.1 磁盘加解密模块的设计46
• 4.5.2 加密分区保护模块的设计46
• 4.5.3 分区备份与恢复模块的设计46-47
• 4.5.4 密钥管理模块的设计47-48
• 4.6 系统实现48-53
• 4.6.1 开发环境48
• 4.6.2 磁盘加解密模块的实现48-49
• 4.6.3 加密分区保护模块的实现49-51
• 4.6.4 分区备份与恢复模块的实现51-52
• 4.6.5 密钥管理模块的实现52-53
• 4.7 本章小结53-55
• 第五章 安全性与性能分析55-66
• 5.1 安全磁盘模块分析55-64
• 5.1.1 安全性分析55-61
• 5.1.2 性能分析61-64
• 5.2 安全云存储系统分析64-65
• 5.3 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-67
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 苏桂平,吕述望,杨柱,薛英花;真随机数发生器的随机性在信息安全中的应用[J];计算机工程;2002年06期

2 张慧;郭翠芳;牛夏牧;吴春欢;;磁盘加密模式分析[J];计算机工程;2010年05期

3 宣龙;朱兴星;侯方勇;;TrueCrypt软件保护机密文档的研究和应用[J];科技信息(学术研究);2008年03期

4 傅颖勋;罗圣美;舒继武;;安全云存储系统与关键技术综述[J];计算机研究与发展;2013年01期

5 洪澄;张敏;冯登国;;面向云存储的高效动态密文访问控制方法[J];通信学报;2011年07期

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本文编号：624423