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随着网络技术的发展和计算机在各个行业的普及,每天都有海量的电子数据需要存储和管理。电子数据由于其自身特点,在存储过程中极易被篡改、伪造、破坏或毁灭。人们使用了安全备份、纠错编码、纠删码、分布式存储等技术来提高数据的安全性。针对可能出现少数错误的场合以及数据完整性检验需求,人们提出了称为完整性指示码的细粒度数据完整性检验方法。该方法在实现完整性检验的同时可以对少数错误进行准确和高效的隔离,从而避免因偶然错误或个别篡改造成整体数据失效的灾难性后果。现有研究已分别构造了针对单错、多错的细粒度数据完整性指示编码。借助这种高效的错误指示能力,研究者提出了一种将电子数据进行分散存储的方法,在部分存储节点存在少数偶然错误的情况下也可以恢复原来的数据,从而提高了数据的容错能力。但是该方法假设用于完整性检验的数据存储在可信的安全节点,实际应用中要求太高。即现有方法没有考虑到完整性数据的安全问题。对该方法而言,完整性数据在电子数据安全--存储和恢复过程中与原始数据本身一样重要,甚至比原始数据更重要。完整性数据如果发生错误,无法提供额外的恢复能力。
本文提出了改进的数据分散存储与恢复方法,增强了完整性数据的容错能力,从而改善数据存储的安全性。根据超方体完整性指示码和复数旋转完整性指示码等编码的不同特性,具体设计了三种实现方式:基于超方体完整性指示码的方式、基于复数旋转完整性指示码的方式以及对完整性数据进行分散存储和恢复的方式。同时分析了增加冗余分块数对完整性数据容错能力的影响。本文阐述了这三种方式的可行性,对其各自的容错能力进行了分析,并对这三种方式的性能进行了比较。通过比较发现,第三种方式的容错能力最好,而且通过增加冗余分块可以更大程度的容错。前两种方式的执行效率相差不多,最后一种方式的执行效率相对来说就相对比较低。这三种方式都在一定程度上提高了完整性数据的容错能力,增加完整性数据可用性,进而增加了原始数据的可信度和可用性。根据提出的方法设计并实现了基于完整性指示码的数据分散存储和恢复工具。该工具可以应用在电子证据保全等非频繁访问的情形,提高了数据的安全性。