随着云计算和大数据技术的飞速发展,海量数据持续的产生。作为云存储和大数据的基石,分布式存储技术在各种数据领域都得到了广泛应用。数据作为存储系统的核心要素,其中包括大量的用户隐私和敏感数据,如何有效应对存储领域的安全问题也为各界所关注。现有的分布式存储系统由于其确定的存储模式和静态的存储架构,很难有效应对层出不穷的软硬件漏洞后门问题,成为数据丢失和泄露的重灾区。国内邬江兴院士提出的网络空间拟态防御理论具有架构可变、动态重构等特点,为数据存储的安全性提供了一种新思路,能够从原理上解决各种安全问题。为此,本文将拟态安全防御技术应用到分布式存储领域,提出了一种面向拟态增强的分布式存储全新架构,通过引入异构性、时变性、冗余性从原理上来提高存储系统的安全性。基于Ceph存储系统和分布式容错技术,对存储系统拟态增强的关键技术进行了探索和优化研究。主要工作及取得的成果如下:1、对分布式存储安全现状、国内外拟态防御进展进行了研究和分析,论述了拟态防御对于分布式存储安全的研究意义。2、深入研究了拟态防御理论的内在机理、分布式存储系统的关键技术和现有问题,以典型的Ceph存储架构为基础,提出了拟态防御和经典分布式存储理论相结合的拟态增强的安全存储概念。3、详细阐述了拟态分布式存储系统的模型,结合Ceph架构在元数据拟态化增强、数据存储拟态化增强、数据校验拟态化增强、客户端拟态化加密等方面进行了深入研究和模型设计。并且对数据拟态校验的吞吐量进行了测试,结果表明该拟态代价是可以接受的。4、搭建了面向拟态增强的分布式存储原型系统。针对其异构冗余结构内生的安全存储开销带来的性能问题,提出了多级活跃队列拟态元数据缓存算法和异构副本组合放置优化算法。测试表明对拟态元数据和数据副本组合放置的优化可以保持异构环境下的读写性能。