基于可审计多副本的云存储差错副本恢复机制

doi:10.11772/j.issn.1001-9081.2022030477

《计算机应用》唯一官方网站 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (4): 1102-1108.DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022030477

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基于可审计多副本的云存储差错副本恢复机制

谢振杰, 付伟()

海军工程大学信息安全系，武汉 430033

收稿日期:2022-04-14 修回日期:2022-07-01 接受日期:2022-07-18 发布日期:2023-01-11 出版日期:2023-04-10
通讯作者: 付伟
作者简介:谢振杰（1995—），男，湖南湘潭人，硕士研究生，主要研究方向：云存储、云安全；
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61672531)

Error replica recovery mechanism for cloud storage based on auditable multiple replicas

Zhenjie XIE, Wei FU()

Department of Information Security，Naval University of Engineering，Wuhan Hubei 430033，China

Received:2022-04-14 Revised:2022-07-01 Accepted:2022-07-18 Online:2023-01-11 Published:2023-04-10
Contact: Wei FU
About author:XIE Zhenjie， born in 1995， M. S. candidate. His research interests include cloud storage， cloud security.
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(61672531)

摘要/Abstract

摘要：

针对具备可审计特性的多副本云存储系统的差错副本恢复问题，在多副本云存储完整性审计方案的基础上，从总体流程、影响因素、恢复策略、故障定位和计算模型5个方面阐述差错副本恢复机制，将差错副本恢复策略归纳为全副本下载上传、全副本差值上传、故障块上传和故障段上传4种，并对影响恢复效率的因素进行了量化，提出通信开销、计算开销和总开销的计算模型。针对一个具体的多副本云存储完整性审计方案，对不同策略和参数下纠正一个数据块随机差错的开销进行量化分析。实验结果表明，当带宽分别为1 Mb/s、10 Mb/s、100 Mb/s和1 Gb/s时，实验中最优策略的耗时分别只有全副本差值上传策略的0.34%、2.44%、15.27%和46.93%。可见所提模型可用于为可审计多副本云存储系统选择合适的策略与参数，以提高差错副本恢复效率，尤其适用于网络带宽受限的情况。

关键词: 云存储, 云安全, 多副本, 完整性, 数据恢复

Abstract:

Concerning the error replica recovery problem of cloud storage system with auditable multiple replicas， based on the multi-replica cloud storage integrity audit scheme， the error replica recovery mechanism was expounded from five aspects： overall process， influencing factors， recovery strategy， fault location and computation model； the error replica recovery strategies were summarized into four types： full-replica download and upload， full-replica difference upload， fault-block upload and fault-segment upload； the factors affecting the recovery efficiency were quantified； and the computation model for communication overhead， computation overhead and total overhead were proposed. For a specific multi-replica cloud storage integrity audit scheme， the overhead of correcting random errors of one data block under different strategies and parameters was analyzed quantitatively. Experimental results show that when the bandwidth is 1 Mb/s， 10 Mb/s， 100 Mb/s and 1 Gb/s respectively， the time cost of the optimal strategy in the experiment is only 0.34%， 2.44%， 15.27% and 46.93% respectively of that of the full-replica difference upload strategy. It can be seen that the proposed models can be used to select appropriate strategies and parameters for auditable multi-replica cloud storage system to improve the efficiency of recovering error replicas， especially in the case of limited network bandwidth.

Key words: cloud storage, cloud security, multi-replica, integrity, data recovery

中图分类号:

TP302.7

谢振杰, 付伟. 基于可审计多副本的云存储差错副本恢复机制[J]. 计算机应用, 2023, 43(4): 1102-1108.

Zhenjie XIE, Wei FU. Error replica recovery mechanism for cloud storage based on auditable multiple replicas[J]. Journal of Computer Applications, 2023, 43(4): 1102-1108.

图/表 7

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带宽/ （Mb·s^-1）	m为1的通信开销/ms			m为25的通信开销/ms			m为400的通信开销/ms			m为6 400的通信开销/ms
带宽/ （Mb·s^-1）	p=2	p=4	p=16	p=2	p=4	p=16	p=2	p=4	p=16	m为6 400的通信开销/ms
1	1 392.4	760.2	444.1	4 000.0	3 600.0	3 400.0	51 600.0	51 400.0	51 300.0	819 200.0
10	1 277.2	645.0	328.9	1 120.0	720.0	520.0	5 520.0	5 320.0	5 220.0	81 920.0
100	1 265.7	633.5	317.4	832.0	432.0	232.0	912.0	712.0	612.0	8 192.0
1 000	1 264.5	632.3	316.2	803.2	403.2	203.2	451.2	251.2	151.2	819.2

带宽/ （Mb·s^-1）	m为1的通信开销/ms			m为25的通信开销/ms			m为400的通信开销/ms			m为6 400的通信开销/ms
带宽/ （Mb·s^-1）	p=2	p=4	p=16	p=2	p=4	p=16	p=2	p=4	p=16	m为6 400的通信开销/ms
1	1 392.4	760.2	444.1	4 000.0	3 600.0	3 400.0	51 600.0	51 400.0	51 300.0	819 200.0
10	1 277.2	645.0	328.9	1 120.0	720.0	520.0	5 520.0	5 320.0	5 220.0	81 920.0
100	1 265.7	633.5	317.4	832.0	432.0	232.0	912.0	712.0	612.0	8 192.0
1 000	1 264.5	632.3	316.2	803.2	403.2	203.2	451.2	251.2	151.2	819.2

带宽/ （Mb·s^-1）	m为1的通信开销/ms			m为25的通信开销/ms			m为400的通信开销/ms			m为6 400的通信开销/ms
带宽/ （Mb·s^-1）	p=2	p=4	p=16	p=2	p=4	p=16	p=2	p=4	p=16	m为6 400的通信开销/ms
1	8 447.9	4 465.0	2 827.7	8 469.0	5 949.0	4 913.0	53 912.0	52 652.0	52 134.0	820 480.0
10	8 332.7	4 349.8	2 712.5	5 589.0	3 069.0	2 033.0	7 832.0	6 572.0	6 054.0	83 200.0
100	8 321.1	4 338.3	2 700.9	5 301.0	2 781.0	1 745.0	3 224.0	1 964.0	1 446.0	9 472.0
1 000	8 320.0	4 337.2	2 699.8	5 272.2	2 752.2	1 716.2	2 763.2	1 503.2	985.2	2 099.2

带宽/ （Mb·s^-1）	m为1的通信开销/ms			m为25的通信开销/ms			m为400的通信开销/ms			m为6 400的通信开销/ms
带宽/ （Mb·s^-1）	p=2	p=4	p=16	p=2	p=4	p=16	p=2	p=4	p=16	m为6 400的通信开销/ms
1	8 447.9	4 465.0	2 827.7	8 469.0	5 949.0	4 913.0	53 912.0	52 652.0	52 134.0	820 480.0
10	8 332.7	4 349.8	2 712.5	5 589.0	3 069.0	2 033.0	7 832.0	6 572.0	6 054.0	83 200.0
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基于可审计多副本的云存储差错副本恢复机制

Error replica recovery mechanism for cloud storage based on auditable multiple replicas

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图/表 7

参考文献 30

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