【摘 要】
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独立冗余磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID)技术因其大容量、高性能、可容错等特点被广泛地应用于各种存储设备。随着存储技术的发展,固态硬盘(Solid St
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独立冗余磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID)技术因其大容量、高性能、可容错等特点被广泛地应用于各种存储设备。随着存储技术的发展,固态硬盘(Solid State Drive,SSD)逐渐取代机械硬盘(Hard Disk Drive,HDD)成为磁盘阵列的成员磁盘。固态盘阵列会涉及到海量数据的读写操作,从而不可避免地会产生数据安全问题,因此对于安全存储的研究就显得尤为重要。本文设计了具有分区加密功能的固态盘阵列,可以实现用户身份的多重认证以及重要数据的加密存储。固态盘阵列分为公共分区和安全分区,公共分区存储普通数据,安全分区则以加密方式存储重要数据并且可以实现分区的隐藏,用户可以根据自身存储需求在对应分区存放数据。阵列的成员磁盘采用集成了安全加密引擎逻辑模块的固态硬盘,其主控芯片实现了对安全分区数据的实时加解密。用户只有通过身份认证之后才能操作安全分区,身份认证在用户密码认证方式下,对传输的密码进行AES算法加密,有效防止了非法拦截和窃取。固件通过加载不同的主引导记录(Master Boot Recorder,MBR)可以实现安全分区的隐藏与恢复。固件在下载和更新时,利用下载认证和加密传输的方式提升了其安全性。本文在Linux系统软RAID基础上,在MD(Multi-Disk)模块架构中新增了数据安全模块,用于实现数据的安全存储。在SCSI子系统中,主机通过SCSI通用驱动(SCSI Generic,sg)发送自定义的安全操作命令给设备,设备固件解析命令之后执行相应的操作,接着系统利用RAID超级块信息来获取阵列和成员磁盘的状态,以此判定操作的完成情况。阵列控制程序通过对MD模块工作流程的修改,实现了对固态盘阵列的管理。本文最后进行了功能和性能方面测试,结果显示所设计的分区加密固态盘阵列可以有效地保护数据安全,并在性能上有着较好的表现,基本上实现了预期目标。
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