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在國家發(fā)改委云計算示范工程、國家自然科學(xué)基金、四川省科技計劃等項目支持下，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)測的自適應(yīng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)，面向熱點的動態(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。該成果申請國家發(fā)明專利42 項，授權(quán)18 項，軟件著作權(quán)登記35 項，發(fā)表高水平論文106 篇，出版專著2 部，

針對云數(shù)據(jù)庫面臨的安全威脅與挑戰(zhàn)，在國家 863 計劃、973 計劃等重大項目支撐下，研發(fā)了自主可控的“秦盾”云加密數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，提出了云數(shù)據(jù)庫加密參考結(jié)構(gòu)，設(shè)計了自適應(yīng)可定制的數(shù)據(jù)庫列分級加密方法，在保證系統(tǒng)執(zhí)行效率的前提下，解決數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面臨的信息安全問題。 截止目前，“秦盾”云加密數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已經(jīng)歷三次大版本更新，成功上線建設(shè)銀行公有云平臺，服務(wù)于數(shù)百家企業(yè)客戶。 主要技術(shù)指標(biāo) “秦盾”云加密數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所提出的云數(shù)據(jù)庫加密參考結(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，百萬條記錄的數(shù)據(jù)庫執(zhí)行增、刪、改、查等操作時間為毫秒級；系統(tǒng)容易部署，對應(yīng)用和用戶透明。 相關(guān)成果 “秦盾”云加密數(shù)據(jù)庫系統(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)隊研發(fā)的硬件加密一體機(jī)進(jìn)行部署，用戶只需要將上層應(yīng)用接入硬件加密一體機(jī)，即可實現(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 成果簡介清華大學(xué)研發(fā)的基于云存儲的個人移動計算環(huán)境原型系統(tǒng)將操作系統(tǒng)與計算機(jī)硬件分割開來，把操作系統(tǒng)與應(yīng)用軟件打包成用戶可隨身攜帶的“ 計算環(huán)境” ，將用戶的“ 計算環(huán)境”保存到最便攜的存儲設(shè)備中隨身攜帶，成為一把開啟“ 云”端服務(wù)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(huán)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(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)用軟件的安全計算平臺，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)得到可靠的存儲和保護(hù)，使用戶不必?fù)?dān)心私密數(shù)據(jù)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(shè)備在計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)是一個基于 FUSE 開發(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。它支持硬連接、符號連接和標(biāo)準(zhǔn) UNIX 權(quán)限。單個文件大小可以高達(dá) 2TB。內(nèi)容加密、傳輸加密所有數(shù)據(jù)塊通過 256 位 AES 算法進(jìn)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(shù)據(jù)安全。支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮、去重數(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(jié)約存儲空間，降低網(wǎng)絡(luò)流量。快照和版本保護(hù)支持 copy-on-write 操作，可以開啟文件版本保護(hù)，隨時恢復(fù)過往修改過的數(shù)據(jù)。讀寫速度高達(dá) 3MB/s在網(wǎng)絡(luò)通暢的情況下，讀寫速度超過 3MB/S。3 應(yīng)用說明應(yīng)用對象廣泛，針對各種企事業(yè)單位、軍隊、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)營等。

1 成果介紹網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)從誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)經(jīng)歷了近二十年的歷程。在這個過程中，無論是計算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)還是信息儲存技術(shù)都發(fā)生了翻天覆地的變化。計算技術(shù)領(lǐng)域，基于開放操 作系統(tǒng)上的集群計算技術(shù)已經(jīng)取代大型機(jī)；網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，開放架構(gòu)的 TCP／IP 通信已經(jīng)統(tǒng)治了一切；在信息存儲技術(shù)上，單塊磁盤的容量已經(jīng)從 G 級別進(jìn)入 T 級別。 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備，無論是 FC SAN、 NAS 還是 IP SAN，都是采用以滿足單臺服務(wù)器存儲需要為目標(biāo)的體系設(shè)計，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)無法滿足企業(yè)新的應(yīng)用需求。如果 僅僅通過外圍手段來彌補(bǔ)，必將造成存儲架構(gòu)越來越復(fù)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(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)， LoongStore 集群存儲采用了代表計算技術(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)，提供給用戶跨平臺共享、高性能、高可靠、可平滑擴(kuò)展、使用和維護(hù)簡單的高端存儲系統(tǒng)。系統(tǒng)以開放架構(gòu)平臺智能存儲服務(wù)器為基 本節(jié)點，通過在千兆以太網(wǎng)基礎(chǔ)上不受限制地添加節(jié)點，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集群。 LoongStore 為一種大規(guī)模的文件共享存儲系統(tǒng)，它面向海量數(shù)據(jù)、高并發(fā)訪問的環(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：單文件系統(tǒng) 100PB支持 2000 個以上節(jié)點并發(fā)支持超過 500 億文件產(chǎn)品主要特點：產(chǎn)品架構(gòu)上：實現(xiàn)了橫向擴(kuò)展。從原來的單節(jié)點增加 CPU、內(nèi)存、存儲等等的縱向擴(kuò)展方案往增加節(jié)點數(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、同時也實現(xiàn)了更低的起始投入成本；產(chǎn)品工作流上：實現(xiàn)了更高效的數(shù)據(jù)讀寫方式。通過實現(xiàn)元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)通道分離、將數(shù)據(jù)條帶化存儲在不同的存儲服務(wù)器上，從而高效實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行讀寫；產(chǎn)品性能上：實現(xiàn)了高聚合帶寬。克服了以前文件集中式存儲的瓶頸，實現(xiàn)了文件切片分布式存儲方案，實現(xiàn)了高聚合帶寬；產(chǎn)品性能上：實現(xiàn)了性能近線性增長。如：（ 1）聚合帶寬隨著存儲集群規(guī)模擴(kuò)大而線性增長， （ 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：實現(xiàn)了無單點故障。通過（ 1）為不同目錄的數(shù)據(jù)設(shè)置不同的冗余度， （ 2）自動故障探測與恢復(fù)， （ 3）設(shè)備恢復(fù)速度是 RAID 的 5 倍， 750GB SATA 盤恢復(fù)時間 15 分鐘， （ 4）元數(shù)據(jù)服務(wù)器每兩臺互備等，實現(xiàn)了產(chǎn)品的無單點故障；在產(chǎn)品擴(kuò)展性方面：實現(xiàn)了在線業(yè)務(wù)擴(kuò)展容量。支持不停業(yè)務(wù)在線擴(kuò)容，并自動遷移均衡數(shù)據(jù)。從而實現(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：實現(xiàn)了單點配置管理。產(chǎn)品通過單點實現(xiàn)了所有的配置管理功能，通過內(nèi)置各種自動化處理流程，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)用說明LoongStore 大規(guī)模集群云存儲系統(tǒng)能夠幫助企業(yè)加速信息到價值的轉(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)實現(xiàn)了突破性的價值。 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，例如中國國家網(wǎng)絡(luò)電視臺（ CNTV），人人網(wǎng)，搜狐；（ 2）能源：大慶油田，中石油勘探開發(fā)研究院總院；（ 3）動漫和廣電：中影集團(tuán)，教育電視臺等，《建黨偉業(yè)》、《建國大業(yè)》、《孔子》等大片的后期制作就是采用該存儲系統(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 級的存儲容量規(guī)模，最大容量可超過 100PB；可提供幾十甚至上百 GByte/s 的聚合數(shù)據(jù)讀寫帶寬，而且性能可隨存儲規(guī)模的擴(kuò)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(tǒng)可高效管理超過 500 億個文件，現(xiàn)有在線系統(tǒng)已經(jīng)超過百億級文件數(shù)量規(guī)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(jié)點（或者應(yīng)用節(jié)點）同時高效并發(fā)訪問同一套存儲系統(tǒng)；提供完全符合 POSIX 標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)計算節(jié)點。所有應(yīng)用可不經(jīng)過任何修改和移植即可使用存儲服務(wù)；支持在線擴(kuò)展存儲容量，無需終止應(yīng)用的正常服務(wù)，新增容量即插即用。同時提供在線數(shù)據(jù)遷移功能，擴(kuò)容后可均衡所有設(shè)備上的存儲負(fù)載；內(nèi)置數(shù)據(jù)高可用機(jī)制，一旦發(fā)現(xiàn)硬件故障將自動進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，無需停止服務(wù)。除了能夠冗余磁盤故障之外，即使整個存儲服務(wù)器或者磁盤陣列故障都不影響應(yīng)用正常服務(wù)也不會破壞應(yīng)用數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)存儲只能冗余磁盤故障；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)，無須加入新的設(shè)備，傳統(tǒng)存儲采用 RAID 機(jī)制必須加入新的存儲設(shè)備才能進(jìn)行恢復(fù)。確保了系統(tǒng)無間斷持續(xù)運(yùn)行；l 在線控制存儲設(shè)備的負(fù)載。在觀察到某塊存儲設(shè)備有異常現(xiàn)象時，可以在線手動禁止這塊磁盤的空間分配，設(shè)置后系統(tǒng)不再往被禁止分配空間的磁盤內(nèi)寫入新的數(shù)據(jù)，原有的數(shù)據(jù)仍然可用。當(dāng)設(shè)備正常時即可在線放開；提供主動數(shù)據(jù)遷移功能，方便硬件在線更換。當(dāng)某些設(shè)備使用時間超過一定年限，或者是發(fā)現(xiàn)設(shè)備有安全隱患時，可以主動將該設(shè)備上的數(shù)據(jù)遷移到其它存儲設(shè)備，遷移完成后即可將設(shè)備移除下線，不影響應(yīng)用的正常服務(wù)；簡易管理，通過單一圖形化界面即可管理和監(jiān)控整個存儲系統(tǒng)；高硬件兼容性，既可以采用傳統(tǒng)的 SAN 或者盤陣作為存儲單元，也可以采用通用的存儲服務(wù)器進(jìn)行構(gòu)建，硬件選型范圍廣，成本低，適合用于構(gòu)建海量的云存儲系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種可抵御密鑰泄露的云存儲數(shù)據(jù)審計方法，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)文件上傳和審計步驟。該方法  中，引入了一個物理安全的安全設(shè)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(shù)據(jù)審計仍然是安全的。  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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