为了支持容量可扩展和高并发I/O等存储需求,集群存储方案被提出并不断被企业采用,现已成为一种行之有效的存储方式。然而,集群存储设计者需要考虑可靠性和安全性问题,一方面,集群存储是由众多独立节点构成并提供存储服务的,增加节点在提升整体性能的同时也将增大节点失效的概率;另一方面,由于集群存储采用开放式网络这一存储架构,潜在地存在诸多安全隐患。因此,必须采用合适的数据组织方法来增强存储集群中数据的可靠性和安全性。本文研究对象是纠删码存储集群,而本研究针对的是纠删码存储集群下数据安全性。具体地,从机密性和完整性两个方面展开探讨。(1)机密性方面,将加密存储和安全删除加入到纠删码存储集群中。结合加密技术和纠删码技术来获得高数据机密性和存储可靠性,为纠删码集群数据提供了一种基于异或的加密方案XOR-RS,具体地,加密过程中,引入异或因子nonce,对nonce进行加密,再让加密后的nonce和数据进行异或运算,达到对数据的间接加密。同时,将加密和磁盘写等环节按流水线方式进行组织,减少各环节之间不必要的等待。(2)完整性方面,将有效的数据完整性检查方法和恢复过程纳入到纠删码存储集群中。在数据存储前将数据的完整性信息存在可信安全的管理服务器上,验证过程也将由其完成。在存储节点上随机抽取数据分块生成验证信息并返回给验证方,对先前存储的完整性信息进行运算,比对结果和验证信息是否一致即可。比对不一致,即存在数据的损坏时,结合纠删码有效地恢复损坏数据。最后,对系统的机密性和完整性进行对比测试。功能方面,(1)能成功解密出原始数据;(2)借助数据检查方法,能验证出数据的正确性;(3)能通过恢复机制正确地恢复出损坏数据。性能方面,使用XOR-RS的加密性能为传统加密的2.17倍,进行流水线优化后,数据的存储性能至少提升20%。简言之,在保证数据安全性的同时,机密性方案和完整性方案在性能和空间利用率上都具有优势。