DE112017000220T5 - Effektiver, mit einem Geheimschlüssel verschlüsselter sicherer Datenabschnitt - Google Patents

Effektiver, mit einem Geheimschlüssel verschlüsselter sicherer Datenabschnitt Download PDF

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DE112017000220T5
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Ilya Volvovski
Mark Duane Seaborn
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International Business Machines Corp
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Abstract

Ein Verschlüsselungsmodul (84) verschlüsselt Startdaten (82) unter Verwendung eines Zufallsschlüssels (102), um verschlüsselte Daten (85) zu erzeugen. Ein Hash-Modul (86) führt eine sichere Hash-Funktion an den verschlüsselten Daten (85) unter Verwendung eines geheimen Schlüssels (98) aus, um einen Hash-Wert (104) zu erzeugen. Eine Verarbeitungsschaltungsanordnung (106) maskiert den Zufallsschlüssel (102) unter Verwendung des Hash-Wertes (104), um einen maskierten Zufallsschlüssel (108) zu erzeugen, und verknüpft die verschlüsselten Daten (85) und den maskierten Zufallsschlüssel (108), um ein sicheres Paket (96) zu erzeugen. Ein verteiltes Speicher- und Aufgabenmodul (88) codiert das sichere Paket (96), um einen Satz von codierten Datenabschnitten zu erzeugen. Der geheime Schlüssel (98) und eine Decodierschwellenzahl der codierten Datenabschnitte, die in dem Satz von codierten Datenabschnitten enthalten sind, reichen aus, um das sichere Paket (96) und die Startdaten (82) wiederherzustellen. Der Satz von codierten Datenabschnitten wird in einem Satz von Speichereinheiten (22) gespeichert.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Computernetzwerke und insbesondere auf das Verstreuen von fehlercodierten Daten.
  • HINTERGRUND
  • Es ist bekannt, dass Datenverarbeitungseinheiten Daten übertragen, Daten verarbeiten und/oder Daten speichern. Derartige Datenverarbeitungseinheiten reichen von drahtlosen Smartphones, Laptops, Tablets, Personal Computern (PCs), Arbeitsstationen und Videospieleinheiten bis hin zu Datenzentren, die täglich Millionen von Websuchen, Börsengeschäften oder Online-Käufen unterstützen. Im Allgemeinen enthält eine Datenverarbeitungseinheit eine Zentraleinheit (CPU), ein Speichersystem, Benutzer-Eingabe/Ausgabe-Schnittstellen, Schnittstellen von Peripherieeinheiten und eine Verbindungsbusstruktur.
  • Es ist weiterhin bekannt, dass ein Computer seine CPU effektiv erweitern kann, indem er „Cloud Computing“ verwendet, um eine oder mehrere Datenverarbeitungsfunktionen (z.B. einen Dienst, eine Anwendung, einen Algorithmus, eine arithmetische Logikfunktion usw.) im Auftrag des Computers auszuführen. Ferner kann Cloud Computing für umfangreiche Dienste, Anwendungen und/oder Funktionen von mehreren Cloud-Computing-Ressourcen in einer verteilten Weise ausgeführt werden, um die Antwortzeit bei der Ausführung des Dienstes, der Anwendung und/oder der Funktion zu verbessern. Bei Hadoop handelt es sich beispielsweise um ein Open-Source-Softwareframework, das verteilte Anwendungen unterstützt, wobei die Anwendungsausführung durch Tausende von Computern möglich ist.
  • Zusätzlich zum Cloud Computing kann ein Computer einen „Cloud-Speicher“ als Teil seines Speichersystems verwenden. Wie bekannt ist, ermöglicht der Cloud-Speicher einem Benutzer, über seinen Computer Dateien, Anwendungen usw. auf einem Internet-Speichersystem zu speichern. Das Internet-Speichersystem kann ein RAID-System (redundantes Array von unabhängigen Platten) und/oder ein verstreutes Speichersystem enthalten, das beim Codieren von Daten zum Speichern ein Fehlerkorrekturschema verwendet.
  • Herkömmliche geheime Teilungsschemata bieten einige Sicherheitsvorteile. Im Allgemeinen erfordern diese Schemata mindestens eine Schwellenwertzahl von Verstößen, bevor Daten offengelegt werden können. Dies ist in einigen Fällen weitaus sicherer als Verschlüsselung, zumindest wenn man die Hardware steuert, die diese Anteile speichert. In anderen Fällen muss der Besitzer der Daten, wenn die Speicherhardware nicht seiner Steuerung unterliegt, darauf vertrauen, dass die Entität, die die Hardware steuert, ihre Position nicht für den Zugriff auf eine Schwellenwertzahl der Anteile verwendet.
  • Um die Notwendigkeit eines vollständigen Vertrauens in den Hardware-Verwahrer zu verringern, verwenden herkömmliche Systeme möglicherweise eine herkömmliche Verschlüsselung mittels Schlüssel zum Verschlüsseln der Daten, bevor sie gesendet werden, um in der Hardware gespeichert zu werden. Daher wird üblicherweise ein Prozess verwendet, der zwei getrennte Verschlüsselungsschritte verwendet: 1) eine anfängliche Verschlüsselung der zu speichernden Daten vor dem Senden der Daten zum Speichern; und 2) einen zweiten separaten Verschlüsselungsschritt, der die verschlüsselten Daten erneut unter Verwendung eines geheimen Teilungsschemas zum Speichern der Datenteile in der Speicherhardware verschlüsselt. Der herkömmliche zweistufige Prozess ist jedoch hinsichtlich des Berechnungsaufwands teuer, da an den Daten zwei separate Verschlüsselungsoperationen ausgeführt werden.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen der Erfindung werden nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
    • 1 eine schematische Blockdarstellung einer Ausführungsform eines verstreuten oder verteilten Speichernetzwerks (DSN) gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
    • 2 eine schematische Blockdarstellung einer Ausführungsform eines Datenverarbeitungskerns gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
    • 3 eine schematische Blockdarstellung eines Beispiels einer verstreuten Speicherfehlercodierung von Daten gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
    • 4 eine schematische Blockdarstellung eines generischen Beispiels einer Fehlercodierfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
    • 5 eine schematische Blockdarstellung eines spezifischen Beispiels einer Fehlercodierfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
    • 6 eine schematische Blockdarstellung eines Beispiels einer Datenabschnittbezeichnung eines codierten Datenabschnitts (encoded data slice, EDS) gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
    • 7 eine schematische Blockdarstellung eines Beispiels einer verstreuten Speicherfehlerdecodierung von Daten gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
    • 8 eine schematische Blockdarstellung eines generischen Beispiels einer Fehlerdecodierfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
    • 9 eine schematische Blockdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines verstreuten Speichernetzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
    • 10 ein Ablaufplan ist, der ein Beispiel eines sicheren Speicherns von Daten gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • 1 ist eine schematische Blockdarstellung einer Ausführungsform eines verstreuten oder verteilten Speichernetzwerks (DSN) 10, das eine Mehrzahl von Datenverarbeitungseinheiten 12 bis 16, eine Verwaltungseinheit 18, eine Integritätsverarbeitungseinheit 20 und einen DSN-Speicher 22 enthält. Die Komponenten des DSN 10 sind mit einem Netzwerk 24 verbunden, das ein oder mehrere drahtlose und/oder leitungsgebundene Datenübertragungssysteme; ein oder mehrere nichtöffentliche Intranetsysteme und/oder öffentliche Internetsysteme; und/oder ein oder mehrere lokale Netzwerke (LAN) und/oder Weitverkehrsnetzwerke (WAN) enthalten kann.
  • Der DSN-Speicher 22 enthält eine Mehrzahl von Speichereinheiten 36, die an geografisch unterschiedlichen Standorten (z.B. eine in Chicago, eine in Milwaukee usw.), an einer gemeinsamen Stelle oder einer Kombination davon angeordnet sein können. Bei einem Beispiel enthält der DSN-Speicher 22 acht Speichereinheiten 36, die jeweils an unterschiedlichen Standorten angeordnet sind. Bei einem weiteren Beispiel enthält der DSN-Speicher 22 acht Speichereinheiten 36, die sich alle an dem gleichen Standort befinden. Bei noch einem weiteren Beispiel enthält der DSN-Speicher 22 acht Speichereinheiten 36, von denen sich ein erstes Paar an einem ersten gemeinsamen Standort, ein zweites Paar an einem zweiten gemeinsamen Standort, ein drittes Paar an einem dritten gemeinsamen Standort und ein viertes Paar an einem vierten gemeinsamen Standort befinden. Es ist zu berücksichtigen, dass ein DSN-Speicher 22 mehr oder weniger als acht Speichereinheiten 36 enthalten kann. Ferner ist zu berücksichtigen, dass jede Speichereinheit 36 einen Datenverarbeitungskern (wie in 2 gezeigt oder Komponenten davon) und eine Mehrzahl von Speichereinheiten zum Speichern verstreuter fehlercodierter Daten enthält.
  • Jede der Datenverarbeitungseinheiten 12 bis 16, die Verwaltungseinheit 18 und die Integritätsverarbeitungseinheit 20 enthalten einen Datenverarbeitungskern 26, der Netzwerkschnittstellen 30 bis 33 enthält. Bei den Datenverarbeitungseinheiten 12 bis 16 kann es sich jeweils um eine tragbare Datenverarbeitungseinheit und/oder eine feststehende Datenverarbeitungseinheit handeln. Bei einer tragbaren Datenverarbeitungseinheit kann es sich um eine Einheit eines sozialen Netzwerks, eine Spieleinheit, ein Mobiltelefon, ein Smartphone, einen digitalen Assistenten, eine digitale Musikwiedergabeeinheit, eine digitale Videowiedergabeeinheit, ein Laptop, einen tragbaren Computer, ein Tablet oder einen Videospiel-Controller und/oder jede andere tragbare Einheit handeln, die einen Datenverarbeitungskern enthält. Bei einer feststehenden Datenverarbeitungseinheit kann es sich um einen Computer (PC), einen Computerserver, eine Kabel-Set-Top-Box, einen Satellitenempfänger, ein Fernsehgerät, einen Drucker, ein Faxgerät, eine Heimunterhaltungseinheit, eine Videospielkonsole und/oder jede Art von Heim- oder Büro-Datenverarbeitungsausrüstung handeln. Es ist zu berücksichtigen, dass es sich sowohl bei der Verwaltungseinheit 18 als auch bei der Integritätsverarbeitungseinheit 20 um separate Datenverarbeitungseinheiten, um eine gewöhnliche Datenverarbeitungseinheit handeln kann und/oder sie können in eine oder mehrere der Datenverarbeitungseinheiten 12 bis 16 und/oder in eine oder mehrere Datenverarbeitungseinheiten der Speichereinheiten 36 integriert sein.
  • Jede Schnittstelle 30, 32 und 33 enthält Software und Hardware, um eine oder mehrere Datenübertragungsverbindungen über das Netzwerk 24 indirekt und/oder direkt zu unterstützen. Die Schnittstelle 30 unterstützt beispielsweise eine Datenübertragungsverbindung (z.B. leitungsgestützt, drahtlos, direkt, über ein LAN, über das Netzwerk 24 usw.) zwischen den Datenverarbeitungseinheiten 14 und 16. In einem weiteren Beispiel unterstützt die Schnittstelle 32 Datenübertragungsverbindungen (z. B. eine leitungsgestützte Verbindung, eine drahtlose Verbindung, eine LAN-Verbindung und/oder jede andere Art von Verbindung zu/von dem Netzwerk 24) zwischen den Datenverarbeitungseinheiten 12 und 16 und dem DSN-Speicher 22. In einem nochmals weiteren Beispiel unterstützt die Schnittstelle 33 eine Datenübertragungsverbindung für jede der Verwaltungseinheiten 18 und der Integritätsverarbeitungseinheit 20 mit dem Netzwerk 24.
  • Die Datenverarbeitungseinheiten 12 und 16 enthalten ein verstreutes Speicher- (DS-) Clientmodul 34, das es der Datenverarbeitungseinheit ermöglicht, Speicherfehlercodierungs- und -decodierungsdaten (z.B. Daten 40) zu verstreuen, wie nachfolgend mit Bezug auf eine oder mehrere der 3 bis 8 beschrieben wird. In dieser beispielhaften Ausführungsform fungiert die Datenverarbeitungseinheit 16 als ein verstreuter Speicherverarbeitungsagent für die Datenverarbeitungseinheit 14. Die Datenverarbeitungseinheit 16 für verstreute Speicherfehler codiert und decodiert in dieser Rolle Daten im Auftrag der Datenverarbeitungseinheit 14. Beim Verwenden der verstreuten Speicherfehlercodierung und -decodierung toleriert das DSN 10 eine beträchtliche Anzahl von Speichereinheitsfehlern (die Anzahl von Fehlern beruht auf Parametern der Codierfunktion von verstreuten Speicherfehlern) ohne Datenverlust und ohne Notwendigkeit von redundanten oder Sicherungskopien der Daten. Ferner speichert das DSN 10 Daten für einen unbestimmten Zeitraum ohne Datenverlust und auf sichere Weise (das System ist z.B. sehr resistent gegen unautorisierte Zugriffsversuche auf die Daten).
  • Im Betrieb führt die Verwaltungseinheit 18 DS-Verwaltungsdienste aus. Zum Beispiel richtet die Verwaltungseinheit 18 verteilte Datenspeicherparameter (z.B. eine Depoterstellung, verteilte Speicherparameter, Sicherheitsparameter, Abrechnungsinformationen, Benutzerprofilinformationen usw.) für die Datenverarbeitungseinheiten 12 bis 14 einzeln oder als Teil einer Gruppe von Benutzereinheiten ein. Als ein spezifisches Beispiel koordiniert die Verwaltungseinheit 18 ein Erzeugen eines Depots (z.B. eines virtuellen Speicherblocks, der einem Teil eines gesamten Namensraums des DSN zugeordnet ist) in dem DSN-Speicher 22 für eine Benutzereinheit, eine Gruppe von Einheiten oder für öffentlicher Zugriff und legt pro Depot DS-Fehlercodierungsparameter für ein Depot fest. Die Verwaltungseinheit 18 erleichtert das Speichern von DS-Fehlercodierungsparametern für jedes Depot durch Aktualisieren von Registrierungsinformationen des DSN 10, wobei die Registrierungsinformationen in dem DSN-Speicher 22, einer Datenverarbeitungseinheit 12 bis 16, der Verwaltungseinheit 18 und/oder der Integritätsverarbeitungseinheit 20 gespeichert sein können.
  • Die Verwaltungseinheit 18 erzeugt und speichert Benutzerprofilinformationen (z.B. eine Zugriffssteuerungsliste (ACL)) im lokalen Speicher und/oder im Speicher des DSN-Speichers 22. Zu den Benutzerprofilinformationen gehören Berechtigungsprüfungsinformationen, Berechtigungen und/oder die Sicherheitsparameter. Die Sicherheitsparameter können ein Verschlüsselung/Entschlüsselungs-Schema, einen oder mehrere Verschlüsselungsschlüssel, ein Schlüsselerzeugungsschema und/oder ein Daten-Codierung/Decodierungs-Schema enthalten.
  • Die Verwaltungseinheit 18 erzeugt Abrechnungsinformationen für einen bestimmten Benutzer, eine Benutzergruppe, einen Depot-Zugriff, einen öffentlichen Depot-Zugriff usw. Zum Beispiel verfolgt die Verwaltungseinheit 18 die Häufigkeit, wie oft ein Benutzer auf ein nichtöffentliches Depot und/oder öffentliche Depots zugreift, die verwendet werden kann, um Abrechnungsinformationen pro Zugriff zu erzeugen. In einem anderen Fall verfolgt die Verwaltungseinheit 18 die Menge an Daten, die von einer Benutzereinheit und/oder einer Benutzergruppe gespeichert und/oder abgerufen werden, die verwendet werden können, um Abrechnungsinformationen pro Datenmenge zu erzeugen.
  • In einem weiteren Beispiel führt die Verwaltungseinheit 18 Netzwerkoperationen, Netzwerkverwaltung und/oder Netzwerkwartung durch. Zu Netzwerkoperationen gehören Berechtigungsprüfungen von Benutzerdatenzuordnungsanforderungen (z.B. Lesen und/oder Schreiben von Anforderungen), Verwalten der Erstellung von Depots, Einrichten von Berechtigungsprüfungsdaten für Benutzereinheiten, Hinzufügen/Löschen von Komponenten (z.B. Benutzereinheiten, Speichereinheiten und/oder Datenverarbeitungseinheiten bei einem DS-Client-Modul 34) zu/von dem DSN 10 und/oder zum Einrichten von Berechtigungsprüfungsdaten für die Speichereinheiten 36. Netzwerkverwaltung beinhaltet Überwachungseinrichtungen und/oder Einheiten für Ausfälle, Verwaltung von Depotinformationen, Ermitteln des Einrichtungs- und/oder Einheitenaktivierungsstatus, Ermitteln der Einrichtungs- und/oder Einheitsbelastung und/oder Ermitteln jeder anderen Operation auf Systemebene, die den Leistungszustand des DSN beeinflusst 10. Netzwerkwartung beinhaltet Erleichtern des Ersetzens, Aktualisierens, Reparierens und/oder Erweiterns einer Einrichtung und/oder einer Einheit des DSN 10.
  • Die Integritätsverarbeitungseinheit 20 führt ein Wiederherstellen von „schadhaften“ oder fehlenden codierten Datenabschnitten durch. Grundsätzlich führt die Integritätsverarbeitungseinheit 20 ein Wiederherstellen durch, indem sie periodisch versucht, codierte Datenabschnitte und/oder Datenabschnittbezeichnungen der codierten Datenabschnitte aus dem DSN-Speicher 22 abzurufen/aufzulisten. Abgerufene codierte Datenabschnitte werden auf Fehler aufgrund von Datenbeschädigung, veralteter Version usw. überprüft. Wenn ein Segment einen Fehler enthält, wird es als „schadhaftes“ Segment markiert. Codierte Datenabschnitte, die nicht empfangen und/oder nicht aufgelistet wurden, werden als fehlende Datenabschnitte markiert. Schadhafte und/oder fehlende Datenabschnitte werden anschließend unter Verwendung anderer abgerufener codierter Datenabschnitte neu erstellt, die als gültige Datenabschnitte angesehen werden, um neu erzeugte Datenabschnitte zu erzeugen. Die neu erzeugten Datenabschnitte werden in dem DSN-Speicher 22 gespeichert.
  • 2 ist eine schematische Blockdarstellung einer Ausführungsform eines Datenverarbeitungskerns 26, der ein Verarbeitungsmodul 50, eine Speichersteuerung 52, einen Hauptspeicher 54, eine Videografikverarbeitungseinheit 55, eine Eingabe/Ausgabe- (EA-) Steuerung 56, eine Periphere-CompuNet-Interconnect- (PCI-) Schnittstelle 58, ein E/A-Schnittstellenmodul 60, wenigstens ein E/A-Einheiten-Schnittstellenmodul 62, ein Festwertspeicher- (ROM-) Basiseingabe/Ausgabe-System (BIOS) 64 und ein oder mehrere Speicherschnittstellenmodule enthält. Das eine oder die mehreren Speicherschnittstellenmodule enthalten ein oder mehrere universelle serielle Bus-(USB-) Schnittstellenmodule 66, Hostbusadapter- (HBA-) Schnittstellenmodule 68, Netzwerkschnittstellenmodule 70, Flash-Schnittstellenmodule 72, Festplatten-Schnittstellenmodule 74 und DSN-Schnittstellenmodule 76.
  • Das DSN-Schnittstellenmodul 76 dient dazu, eine herkömmliche Betriebssystem-(BS-) Dateisystemschnittstelle (z.B. Netzwerkdateisystem (NFS), Flash-Dateisystem (FFS), Platten-Dateisystem (DFS), Datenübertragungsprotokoll (FTP), webgestütztes verteiltes Authoring and Versioning (WebDAV) usw.) und/oder eine Blockspeicherschnittstelle (z.B. Kleincomputersystemschnittstelle (SCSI), Internet-Kleincomputersystemschnittstelle (iSCSI) usw.) nachzuahmen. Das DSN-Schnittstellenmodul 76 und/oder das Netzwerkschnittstellenmodul 70 können als eine oder mehrere der Schnittstellen 30 bis 33 von 1 fungieren. Es ist zu beachten, dass das EA-Einheiten-Schnittstellenmodul 62 und/oder die Speicherschnittstellenmodule 66 bis 76 gemeinsam oder einzeln als EA-Anschlüsse bezeichnet werden können.
  • 3 ist eine schematische Blockdarstellung eines Beispiels einer verstreuten Speicherfehlercodierung von Daten. Wenn eine Datenverarbeitungseinheit 12 oder 16 Daten hat, die gespeichert werden sollen, werden verstreute Speicherfehlerdaten gemäß einem verstreuten Speicherfehlercodierprozess auf der Grundlage von verstreuten Speicherfehlercodierparametern codiert. Die verstreuten Speicherfehlercodierparameter enthalten eine Codierfunktion (z.B. Informationsverteilungsalgorithmus, Reed-Solomon, Cauchy Reed-Solomon, systematische Codierung, nichtsystematische Codierung, Online-Codes usw.), ein Datensegmentierungsprotokoll (z.B. Datensegmentgröße feststehend, variabel usw.) und Codierwerte pro Datensegment. Die Codierwerte pro Datensegment enthalten eine Gesamtzahl oder eine Stützweite (pillar width), Anzahl (T) von codierten Datenabschnitten pro Codierung eines Datensegments (d.h. in einem Satz von codierten Datenabschnitten); eine Decodierschwellenzahl (D) von codierten Datenabschnitten eines Satzes von codierten Datenabschnitten, die benötigt werden, um das Datensegment wiederherzustellen; eine Leseschwellwertzahl (R) von codierten Datenabschnitten, um eine Anzahl von codierten Datenabschnitten pro Satz anzuzeigen, die zum Decodieren des Datensegments aus dem Speicher zu lesen sind; und/oder eine Schreibschwellenzahl (W), um eine Anzahl von codierten Datenabschnitten pro Satz anzuzeigen, die exakt gespeichert werden müssen, bevor das codierte Datensegment als ordnungsgemäß gespeichert angesehen wird. Die verstreuten Speicherfehlercodierparameter können ferner Datenabschnittbildungs-Informationen (Slicing-Informationen) (z.B. die Anzahl der codierten Datenabschnitte, die für jedes Datensegment erzeugt werden) und/oder Datenabschnitt-Sicherheitsinformationen (z.B. pro codierter Datenabschnitt Verschlüsselung, Komprimierung, Integritätsprüfsumme usw.) enthalten.
  • In dem vorliegenden Beispiel wurde Cauchy Reed-Solomon als die Codierfunktion ausgewählt (ein generisches Beispiel ist in 4 gezeigt, und ein spezifisches Beispiel ist in 5 gezeigt); das Datensegmentierungsprotokoll besteht darin, das Datenobjekt in Datensegmente fester Größe zu unterteilen; und die Codierwerte pro Datensegment enthalten: eine Stützweite von 5, einen Decodierschwellenwert von 3, einen Leseschwellenwert von 4 und einen Schreibschwellenwert von 4. Gemäß dem Datensegmentierungsprotokoll teilt die Datenverarbeitungseinheit 12 oder 16 die Daten (z.B. eine Datei (z.B. Text, Video, Audio usw.), ein Datenobjekt oder eine andere Datenanordnung) in eine Mehrzahl von Datensegmenten fester Größe (z.B. 1 bis Y mit einer festen Größe im Bereich von Kilobyte bis Terabyte oder größer). Die Anzahl der erzeugten Datensegmente hängt vom Umfang der Daten und dem Datensegmentierungsprotokoll ab.
  • Die Datenverarbeitungseinheit 12 oder 16 für verstreute Speicherfehler codiert dann ein Datensegment unter Verwendung der ausgewählten Codierfunktion (z.B. Cauchy Reed-Solomon), um einen Satz codierter Datenabschnitte zu erzeugen. 4 zeigt eine generische Cauchy Reed-Solomon-Codierfunktion, die eine Codiermatrix (EM), eine Datenmatrix (DM) und eine codierte Matrix (CM) enthält. Die Größe der Codiermatrix (EM) hängt von der Stützweitenzahl (T) und der Decodierschwellenzahl (D) der ausgewählten Codierwerte pro Datensegment ab. Um die Datenmatrix (DM) zu erzeugen, wird das Datensegment in eine Mehrzahl von Datenblöcken unterteilt, und die Datenblöcke werden in D Zeilen mit Z Datenblöcken pro Zeile angeordnet. Es ist zu beachten, dass Z eine Funktion der Anzahl der Datenblöcke ist, die aus dem Datensegment und der Decodierschwellenzahl (D) erstellt wurden. Die codierte Matrix wird durch Matrix-Multiplikation der Datenmatrix mit der Codiermatrix erzeugt.
  • 5 zeigt ein spezifisches Beispiel einer Cauchy Reed-Solomon-Codierung mit einer Stützzahl (T) von fünf und einer Decodierschwellenzahl von drei. In diesem Beispiel ist ein erstes Datensegment in zwölf Datenblöcke (D1 bis D12) unterteilt. Die codierte Matrix enthält fünf Zeilen von codierten Datenblöcken, wobei die erste Zeile von X11 bis X14 eines ersten codierten Datenabschnitts (EDS 1_1) entspricht, die zweite Zeile von X21 bis X24 entspricht einem zweiten codierten Datenabschnitt (EDS 2_1), die dritte Zeile von X31 bis X34 entspricht einem dritten codierten Datenabschnitt (EDS 3_1), die vierte Zeile von X41 bis X44 entspricht einem vierten codierten Datenabschnitt (EDS 4_1) und die fünfte Zeile von X51 bis X54 entspricht einem fünften codierten Datenabschnitt (EDS 5_1). Es ist zu beachten, dass die zweite Zahl der EDS-Bezeichnung der Datensegmentnummer entspricht.
  • Zurückkehrend zu der Erläuterung von 3 erzeugt die Datenverarbeitungseinheit außerdem eine Datenabschnittbezeichnung (Slice Name, SN) für jeden codierten Datenabschnitt (EDS) in dem Satz von codierten Datenabschnitten. Ein typisches Format für eine Datenabschnittbezeichnung 80 ist in 6 gezeigt. Wie gezeigt, enthält die Datenabschnittbezeichnung (slice name, SN) 80 eine Stützzahl des codierten Datenabschnitts (z.B. eine von 1 bis T), eine Datensegmentnummer (z.B. eine von 1 bis Y), eine Depotkennung (ID), eine Datenobjektkennung (ID) und kann ferner Referenzinformationen der codierten Datenabschnitte enthalten. Die Datenabschnittbezeichnung fungiert zumindest als ein Teil einer DSN-Adresse für den codierten Datenabschnitt zum Speichern und Abrufen von dem DSN-Speicher 22.
  • Als Ergebnis des Codierens erzeugt die Datenverarbeitungseinheit 12 oder 16 eine Mehrzahl von Sätzen von codierten Datenabschnitten, die mit ihren jeweiligen Datenabschnittbezeichnungen den Speichereinheiten zur Speicherung bereitgestellt werden. Wie gezeigt, enthält der erste Satz von codierten Datenabschnitten EDS 1_1 bis EDS 5_1 und der erste Satz von Datenabschnittbezeichnungen enthält SN 1_1 bis SN 5_1 und der letzte Satz von codierten Datenabschnitten enthält EDS 1_Y bis EDS 5_Y und der letzte Satz von Datenabschnittbezeichnungen enthält SN 1_Y bis SN 5_Y.
  • 7 ist eine schematische Blockdarstellung eines Beispiels einer verstreuten Speicherfehlerdecodierung eines Datenobjekts, das in dem Beispiel von 4 bei einem verstreuten Speicherfehler codiert und gespeichert wurde. In diesem Beispiel ruft die Datenverarbeitungseinheit 12 oder 16 von den Speichereinheiten mindestens die Decodierschwellenzahl von codierten Datenabschnitten pro Datensegment ab. Bei einem spezifischen Beispiel ruft die Datenverarbeitungseinheit eine Leseschwellwertzahl von codierten Datenabschnitten ab.
  • Um ein Datensegment aus einer Decodierschwellenzahl von codierten Datenabschnitten wiederherzustellen, verwendet die Datenverarbeitungseinheit eine Decodierfunktion, wie in 8 gezeigt. Wie gezeigt, ist die Decodierfunktion im Wesentlichen eine Umkehrung der Codierfunktion von 4. Die codierte Matrix enthält eine Decodierschwellenzahl von Zeilen (z.B. drei in diesem Beispiel) und die Decodiermatrix ist eine Umkehrung der Codiermatrix, die die entsprechenden Zeilen der codierten Matrix enthält. Wenn beispielsweise die codierte Matrix die Zeilen 1, 2 und 4 enthält, wird die Codiermatrix auf die Zeilen 1, 2 und 4 reduziert und dann invertiert, um die Decodiermatrix zu erzeugen.
  • Unter Bezugnahme auf die 9 und 10 werden verschiedene Ausführungsformen erläutert, die verwendet werden können, um Daten unter Verwendung eines Geheimschlüssels effizient in sichere Datenabschnitte zu verschlüsseln. In mindestens einigen Ausführungsformen wird nur ein einzelner Verschlüsselungsschritt benötigt, um die Vorteile des Verwendens von zwei separaten Verschlüsselungsschritten bereitzustellen, der jedoch weniger Datenverarbeitungsressourcen als beim Durchführen von zwei separaten Verschlüsselungsschritten benötigt. In verschiedenen Ausführungsformen, wie nachstehend erörtert, werden zwei Eingaben als Eingabe für eine Verschlüsselungseinheit bereitgestellt: ein geheimer Schlüssel S und Eingabedaten D. Die Einheit selbst kann einen Zufallsschlüssel erzeugen oder der Zufallsschlüssel R kann außerdem als Eingabe bereitgestellt werden. Ein Sollwert V kann optional an D angehängt werden, und dann wird das Ergebnis mit einem Zufallsschlüssel R verschlüsselt, um verschlüsselte Daten E zu erhalten. Ein Keyed-Hash (Schlüssel-Hashwert) (z.B. Keyed-Hash-Nachrichtenberechtigungsprüfungscode HMAC (E, S) oder alternativ (Hash(E) XOR S) oder irgendeine ähnliche Hash-Funktion, die unter Verwendung eines Schlüssels berechnet wird), wird aus den verschlüsselten Daten E berechnet, um einen Keyed-Hash H zu erzielen.
  • Der Keyed-Hash H wird dann mit dem Zufallsschlüssel R verknüpft (z.B. durch XOR oder modulare Addition oder irgendeine reversible Art, die ohne Kenntnis von H schwer zu invertieren ist), um einen maskierten Schlüssel M zu erhalten, der angehängt werden kann (oder den verschlüsselten Daten E vorangestellt oder anderweitig hinzugefügt wird), um die Codierung zu beenden und den Endwert F zu erhalten. Der Endwert F kann durch einen Informationsverteilungsalgorithmus (IDA) oder Löschcodealgorithmus aufgeteilt oder verarbeitet werden. Das Ergebnis kann lediglich mit mindestens einer Schwellenzahl von Datenabschnitten und Kenntnis von S decodiert werden. Angesichts dieser Tatsache funktioniert das Decodieren wie folgt: mindestens ein IDA-Schwellenwert von Datenabschnitten wird decodiert, um F wiederherzustellen; F wird in E und M aufgeteilt; S wird verwendet, um den Keyed-Hash von E neu zu berechnen, bei dem es sich um H handelt; H wird von M getrennt, um den zufälligen Verschlüsselungsschlüssel R wiederherzustellen; R wird verwendet, um E zu entschlüsseln und die ursprünglichen Daten D wiederherzustellen (optional mit einem angehängten Sollwert V); und der Sollwert V wird gegebenenfalls überprüft und entfernt. D wird zurückgegeben, wenn V gültig ist oder nicht hinzugefügt wurde.
  • 9 ist eine schematische Blockdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines verteilten Speichernetzwerks (DSN), das ein Verschlüsselungsmodul 84, ein Keyed-Hash-Modul 86, ein Maskierungsmodul 106, ein Verknüpfungsmodul 87, ein verteiltes Speicher- und Aufgaben- (DST-) Client-Modul 88, den DSN-Speicher 22 von 1, der gelegentlich als DSTN-Modul (Distributed Task Network-Modul) bezeichnet wird, ein DST-Client-Modul 89, ein Trennungsmodul 90, ein Keyed-Hash-Modul 91, ein Demaskierungsmodul 114 und ein Entschlüsselungsmodul 94 enthält. Alle Module, das Verschlüsselungsmodul 84, die Keyed-Hash-Module 1 bis 2, das Maskierungsmodul 106, das Verknüpfungsmodul 88, das Trennungsmodul 90, das Demaskierungsmodul 114 und das Entschlüsselungsmodul 94, können jeweils unter Verwendung eines Datenverarbeitungskerns 26 von 2 implementiert werden. Die DST-Client-Module 88 und 89 können unter Verwendung des DST-Client-Moduls 34 von 1 implementiert werden. Das DSN dient zum sicheren Speichern von Daten.
  • In einem Beispiel des Betriebs zum sicheren Speichern der Daten verwendet das Entschlüsselungsmodul 94 einen Zufallsschlüssel 102, um die Daten 82 zu verschlüsseln, um verschlüsselte Daten 85 zu erzeugen. Das Keyed-Hash-Modul 86 nutzt einen geheimen Schlüssel 98, um eine sichere Hash-Funktion an den verschlüsselten Daten 85 durchzuführen, um einen Hash-Wert 104 zu erzeugen. Zum Beispiel führt das Keyed-Hash-Modul 86 eine auf einem Hashwert beruhende Nachrichtenberechtigungsprüfungscode- (HMAC-) Funktion an den verschlüsselten Daten 85 unter Verwendung des geheimen Schlüssels 98 durch, um den Hash-Wert 104 zu erzeugen. Das Maskierungsmodul 106 maskiert den Zufallsschlüssel unter Verwendung des Hash-Wertes 104, um einen maskierten Zufallsschlüssel 108 zu erzeugen. Das Maskieren beinhaltet eine modulare Addition wie beispielsweise die Exklusiv-ODER-Funktion. Das Verknüpfungsmodul 87 verknüpft die verschlüsselten Daten 85 und den maskierten Zufallsschlüssel 108, um ein sicheres Paket 96 zu erzeugen. Das Verknüpfen kann Anhängen und/oder Verschachteln beinhalten. Das DST-Clientmodul 88 für verstreute Speicherfehler codiert das sichere Paket 96, um einen Satz von codierten Datenabschnitten 1 bis n zum Speichern in dem DSN-Speicher 22 zu erzeugen.
  • Beim Wiederherstellen der Daten decodiert das DST-Client-Modul 89 für verstreute Speicherfehler eine Decodierschwellenzahl von codierten Datenabschnitten des Satzes von codierten Datenabschnitten 1 bis n, um das sichere Paket 96 wiederherzustellen. Das Trennungsmodul 90 trennt das sichere Paket 96, um den maskierten Zufallsschlüssel 108 und die verschlüsselten Daten 85 wiederherzustellen. Das Keyed-Hash-Modul 91 verwendet den geheimen Schlüssel 98, um die sichere Hash-Funktion an den wiederhergestellten verschlüsselten Daten 85 durchzuführen, um den Hashwert 104 wiederherzustellen. Das Demaskierungsmodul 114 demaskiert den maskierten Zufallsschlüssel 108 unter Verwendung des Hash-Wertes 104, um einen wiederhergestellten Zufallsschlüssel 116 zu erzeugen. Zum Beispiel führt das Demaskierungsmodul 114 die Exklusiv-ODER-Funktion an dem maskierten Zufallsschlüssel 108 und dem Hashwert 104 aus, um den wiederhergestellten Zufallsschlüssel 116 zu erzeugen. Das Entschlüsselungsmodul 94 verwendet den wiederhergestellten Zufallsschlüssel 116, um die verschlüsselten Daten 85 zu entschlüsseln, um wiederhergestellte Daten 100 zu erzeugen. Daher führt das DSN eine Systemleistungsverbesserung durch, die lediglich einen Verschlüsselungsverarbeitungsschritt der Daten erfordert, anstatt zwei, so dass eine Decodierschwellenzahl von codierten Datenabschnitten jedes Satzes von codierten Datenabschnitten und der geheime Schlüssel erforderlich sind, um die Daten wiederherzustellen.
  • 10 ist ein Ablaufplan, der ein Beispiel zum sicheren Speichern von Daten darstellt. Das Verfahren enthält den Block 118, in dem ein Verarbeitungsmodul (z.B. ein verteiltes Speicher- und Aufgaben- (DST-) Client-Modul) Daten unter Verwendung eines Zufallsschlüssels verschlüsselt, um verschlüsselte Daten zu erzeugen. Das Verfahren wird im Block 120 fortgesetzt, in dem das Verarbeitungsmodul eine sichere Hash-Funktion an den verschlüsselten Daten unter Verwendung eines geheimen Schlüssels ausführt, um einen Hash-Wert zu erzeugen. Das Verfahren wird im Block 122 fortgesetzt, in dem das Verarbeitungsmodul den Zufallsschlüssel unter Verwendung des Hash-Wertes maskiert, um einen maskierten Zufallsschlüssel zu erzeugen. Das Verfahren wird im Block 124 fortgesetzt, in dem das Verarbeitungsmodul die verschlüsselten Daten und den maskierten Zufallsschlüssel verknüpft, um ein sicheres Paket zu erzeugen. Das Verknüpfen kann Anhängen und/oder Verschachteln beinhalten. Das Verfahren wird im Block 126 fortgesetzt, in dem das Verarbeitungsmodul das sichere Paket codiert, um einen Satz codierter Datenabschnitte zum Speichern in einem Satz von Speichereinheiten zu erzeugen.
  • Wenn die Daten wiederhergestellt werden, wird das Verfahren im Block 128 fortgesetzt, in dem das Verarbeitungsmodul eine Decodierschwellenzahl von codierten Datenabschnitten des Satzes codierter Datenabschnitten decodiert, die von dem Satz von Speichereinheiten erhalten wurden, um das sichere Paket wiederherzustellen. Das Verfahren wird im Block 130 fortgesetzt, in dem das Verarbeitungsmodul das sichere Paket trennt, um den maskierten Zufallsschlüssel und die verschlüsselten Daten wiederherzustellen. Das Verfahren wird im Block 132 fortgesetzt, in dem das Verarbeitungsmodul die sichere Hash-Funktion an den reproduzierten verschlüsselten Daten durchführt, um den Hash-Wert zu reproduzieren. Das Verfahren wird im Block 134 fortgesetzt, in dem das Verarbeitungsmodul den maskierten Zufallsschlüssel unter Verwendung des Hash-Wertes demaskiert, um einen wiedergewonnenen Zufallsschlüssel zu erzeugen. Zum Beispiel führt das Verarbeitungsmodul die Exklusiv-ODER-Funktion (XOR-Funktion) für den maskierten Zufallsschlüssel und den Hash-Wert durch, um den wiederhergestellten Zufallsschlüssel zu erzeugen. Das Verfahren wird im Block 136 fortgesetzt, in dem das Verarbeitungsmodul die reproduzierten verschlüsselten Daten unter Verwendung des wiederhergestellten Zufallsschlüssels entschlüsselt, um reproduzierte Daten zu erzeugen.
  • Es ist anzumerken, dass Terminologien, die möglicherweise hierin verwendet wurden, wie Bitstrom, Strom, Signalfolge usw. (oder ihre Ersetzungen) austauschbar verwendet wurden, um digitale Informationen zu beschreiben, deren Inhalt irgendeinem von mehreren gewünschten Typen (z.B. Daten, Video, Sprache, Audio usw.) entspricht, von denen jeder im Allgemeinen als „Daten“ bezeichnet werden kann.
  • Die hier verwendeten Ausdrücke „im Wesentlichen“ und „ungefähr“ stellen eine von der Industrie akzeptierte Toleranz für ihren entsprechenden Ausdruck und/oder die Beziehung zwischen Elementen bereit. Eine solche von der Industrie akzeptierte Toleranz liegt im Bereich von weniger als 1 % bis 50% und entspricht, ist aber nicht beschränkt auf, Komponentenwerte, Prozessschwankungen von integrierten Schaltungen, Temperaturschwankungen, Anstiegs- und Abfallzeiten und/oder thermisches Rauschen. Eine derartige Beziehung zwischen Elementen reicht von einem Unterschied von einigen Prozent bis zu Größenordnungen. Der bzw. die hierin außerdem verwendeten Ausdrücke „konfiguriert zum“, „funktionsmäßig verbunden mit“, „verbunden mit“ und/oder „verbindet“ beinhalten eine direkte Verbindung zwischen Elementen und/oder eine indirekte Verbindung zwischen Elementen über einen dazwischenliegenden Gegenstand (z.B. enthält ein Gegenstand eine Komponente, ein Element, eine Schaltung und/oder ein Modul, ist aber nicht darauf beschränkt), wobei beispielsweise bei einer indirekten Verbindung der dazwischenliegende Gegenstand die Information eines Signals nicht modifiziert, aber möglicherweise den Stromwert, Spannungswert und/oder Leistungswert ändert. Der ferner hierin verwendete Ausdruck abgeleitete Verbindung (inferred coupling) (d.h., wenn ein Element durch Inferenz mit einem anderen Element verbunden ist) beinhaltet eine direkte und indirekte Verbindung zwischen zwei Elementen in der gleichen Weise wie „verbunden mit“. Sogar der hierin weiterhin außerdem verwendete Ausdruck „konfiguriert zum“, „betreibbar für“, „verbunden mit“ oder „betriebsfähig verbunden mit“ gibt an, dass ein Gegenstand eine oder mehrere von Leistungsverbindungen, Eingabe(n), Ausgabe(n) usw. enthält, um bei seinem Aktivieren eine oder mehrere seiner entsprechenden Funktionen auszuführen, und kann ferner eine abgeleitete Verbindung mit einem oder mehreren anderen Elementen beinhalten. Der hierin noch weiter verwendete Ausdruck „zugehörig zu“ bedeutet eine direkte und/oder indirekte Verbindung von separaten Elementen und/oder einem Element, das in ein anderes Element eingebettet ist.
  • Der hierin verwendete der Ausdruck „im Vergleich günstig“ gibt an, dass ein Vergleich zwischen zwei oder mehr Elementen, Signalen usw. eine gewünschte Beziehung bereitstellt. Wenn beispielsweise die gewünschte Beziehung darin besteht, dass das Signal 1 einen größeren Wert als das Signal 2 aufweist, kann ein günstiger Vergleich erzielt werden, wenn der Wert des Signals 1 größer ist als der des Signals 2 oder wenn der Wert des Signals 2 kleiner ist als der des Signals 1. Der hier verwendete Ausdruck „unvorteilhafter Vergleich“ gibt an, dass ein Vergleich zwischen zwei oder mehr Elementen, Signalen usw. nicht die gewünschte Beziehung liefert.
  • Bei den außerdem hierin verwendeten Ausdrücken „Verarbeitungsmodul“, „Verarbeitungsschaltung“, „Prozessor“ und/oder „Verarbeitungseinheit“ kann es sich um eine einzelne Verarbeitungseinrichtung oder eine Mehrzahl von Verarbeitungsvorrichtungen handeln. Bei einer derartigen Verarbeitungseinrichtung kann es sich um einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, einen digitalen Signalprozessor, einen Mikrocomputer, eine Zentraleinheit, ein vor Ort programmierbares Gate-Array, eine programmierbare Logikeinheit, eine Zustandsmaschine, eine Logikschaltung, eine Analogschaltung, eine Digitalschaltung und/oder jede Einheit handeln, die (analoge und/oder digitale) Signale manipuliert beruhend auf einer harten Codierung der Schaltungsanordnungen und/oder Betriebsanweisungen. Bei dem Verarbeitungsmodul, dem Modul, der Verarbeitungsschaltung und/oder der Verarbeitungseinheit kann es sich um einen Speicher und/oder ein integriertes Speicherelement handeln oder sie können diese enthalten, wobei es sich bei diesen um eine einzelne Speichereinheit, eine Mehrzahl von Speichereinheiten und/oder eine eingebettete Schaltungsanordnung aus einem weiteren Verarbeitungsmodul, Modul, Verarbeitungsschaltung und/oder Verarbeitungseinheit handeln kann. Eine derartige Speichereinheit kann ein Festwertspeicher, ein Direktzugriffsspeicher, ein flüchtiger Speicher, ein nichtflüchtiger Speicher, ein statischer Speicher, ein dynamischer Speicher, ein Flash-Speicher, ein Cachespeicher und/oder jede Einheit sein, die digitale Informationen speichert. Es ist zu beachten, dass, wenn das Verarbeitungsmodul, das Modul, die Verarbeitungsschaltung und/oder die Verarbeitungseinheit mehr als eine Verarbeitungseinheit enthält, die Verarbeitungseinheiten zentral angeordnet sein können (z.B. über eine leitungsgestützte und/oder drahtlose Busstruktur direkt miteinander verbunden sein können) oder dezentral angeordnet sein (z.B. Cloud Computing über indirekte Verbindung über ein lokales Netzwerk und/oder ein Weitbereichsnetzwerk). Ferner sei angemerkt, dass, wenn das Verarbeitungsmodul, das Modul, die Verarbeitungsschaltung und/oder die Verarbeitungseinheit eine oder mehrere seiner Funktionen über eine Zustandsmaschine, eine Analogschaltung, eine Digitalschaltung und/oder eine Logikschaltung implementiert wird, der Speicher und/oder das Speicherelement, das die entsprechenden Betriebsanweisungen speichert, innerhalb oder außerhalb der Schaltungsanordnung eingebettet sein können, die die Zustandsmaschine, analoge Schaltkreise, digitale Schaltkreise und/oder logische Schaltkreise aufweist. Es ist weiterhin anzumerken, dass das Speicherelement festcodierte und/oder Betriebsanweisungen speichern kann und das Verarbeitungsmodul, das Modul, die Verarbeitungsschaltung und/oder die Verarbeitungseinheit diese ausführt, die mindestens einigen der Schritte und/oder Funktionen entsprechen, die in einer oder mehreren der Figuren dargestellt sind. Eine derartige Speichervorrichtung oder ein derartiges Speicherelement kann in einem Herstellungsgegenstand enthalten sein.
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen wurden oben mit Hilfe von Verfahrensschritten beschrieben, die die Leistung spezifizierter Funktionen und deren Beziehungen veranschaulichen. Die Grenzen und die Abfolge dieser funktionellen Bausteine und Verfahrensschritte wurden hier zur Vereinfachung der Beschreibung willkürlich definiert. Alternative Grenzen und Abfolgen können definiert werden, solange die angegebenen Funktionen und Beziehungen ordnungsgemäß ausgeführt werden. Alle derartigen alternativen Grenzen oder Abfolgen liegen somit im Umfang und Geist der Ansprüche. Ferner wurden die Grenzen dieser funktionellen Bausteine zur Vereinfachung der Beschreibung willkürlich definiert. Alternative Grenzen könnten definiert werden, solange die bestimmten signifikanten Funktionen ordnungsgemäß ausgeführt werden. In ähnlicher Weise können hier außerdem Blöcke des Ablaufplans willkürlich definiert worden sein, um bestimmte signifikante Funktionen zu veranschaulichen.
  • In dem verwendeten Umfang können Blockgrenzen und Abfolge des Ablaufplans anders definiert worden sein und dennoch die bestimmte signifikante Funktionalität ausführen. Derartige alternative Definitionen sowohl von funktionellen Bausteinen als auch von Blöcken und Abfolgen des Ablaufplans liegen somit im Umfang und Geist der Ansprüche. Ein Fachmann wird außerdem erkennen, dass die funktionalen Bausteine und andere hier dargestellte veranschaulichende Blöcke, Module und Komponenten in der dargestellten Weise oder durch diskrete Komponenten, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, Prozessoren, die geeignete Software und dergleichen ausführen, oder durch jede Kombination hiervon implementiert werden können.
  • Außerdem kann ein Ablaufplan eine Angabe „Start“ und/oder „Fortsetzen“ enthalten. Die Angaben „Start“ und „Fortsetzen“ geben wieder, dass die dargestellten Schritte optional in andere Routinen integriert oder in anderen Routinen anderweitig verwendet werden können. In diesem Zusammenhang bezeichnet „Start“ den Beginn des ersten dargestellten Schritts und kann anderen Aktivitäten vorausgehen, die nicht speziell dargestellt sind. Ferner gibt die Angabe „Fortsetzen“ wieder, dass die dargestellten Schritte mehrere Male durchgeführt werden können und/oder anderen Aktivitäten, die nicht speziell gezeigt sind, folgen können. Während ein Ablaufplan eine bestimmte Reihenfolge von Schritten angibt, sind ferner auch andere Reihenfolgen möglich, vorausgesetzt, dass Kausalitätsprinzipien eingehalten werden.
  • Die eine oder die mehreren Ausführungsformen werden hierin verwendet, um einen oder mehrere Aspekte, ein oder mehrere Merkmale, ein oder mehrere Konzepte und/oder ein oder mehrere Beispiele zu veranschaulichen. Eine physische Ausführungsform einer Vorrichtung, eines Herstellungsgegenstands, einer Maschine und/oder eines Prozesses kann einen oder mehrere der Aspekte, Merkmale, Konzepte, Beispiele usw. enthalten, die unter Bezugnahme auf eine oder mehrere der hier erläuterten Ausführungsformen beschrieben wurden. Ferner können die Ausführungsformen von Figur zu Figur die gleichen oder ähnlich benannte Funktionen, Schritte, Module usw. beinhalten, die dieselben oder unterschiedliche Bezugszeichen verwenden können, und daher können die Funktionen, Schritte, Module usw. die gleichen sein, ähnliche Funktionen, Schritte, Module usw. oder andere sein.
  • Wenn nicht ausdrücklich anders angegeben, können Signale zu, von und/oder zwischen Elementen in einer Figur von irgendeiner der hier dargestellten Figuren analog oder digital, zeitkontinuierlich oder zeitdiskret und referenzbezogen oder differenziell sein. Wenn zum Beispiel ein Signalpfad als ein referenzbezogener Pfad gezeigt ist, repräsentiert er außerdem einen differenziellen Signalpfad. In ähnlicher Weise stellt, wenn ein Signalweg als differenzieller Pfad gezeigt ist, dieser außerdem einen referenzbezogenen Signalpfad dar. Während hierin eine oder mehrere bestimmte Architekturen beschrieben sind, können in ähnlicher Weise andere Architekturen implementiert werden, die einen oder mehrere Datenbusse, die nicht ausdrücklich gezeigt sind, eine direkte Verbindung zwischen Elementen und/oder eine indirekte Verbindung zwischen weiteren Elementen verwenden, wie von Fachleuten erkannt wird.
  • Der Begriff „Modul“ wird in der Beschreibung von einer oder mehreren Ausführungsformen verwendet. Ein Modul implementiert eine oder mehrere Funktionen über eine Einheit wie beispielsweise einen Prozessor oder eine andere Verarbeitungseinheit oder andere Hardware, die möglicherweise einen Speicher enthält oder mit diesem betrieben wird, der Betriebsanweisungen speichert. Ein Modul kann unabhängig und/oder in Verbindung mit Software und/oder Firmware arbeiten. Wie hierin außerdem verwendet, kann ein Modul ein oder mehrere Untermodule enthalten, bei denen es sich jeweils um ein oder mehrere Module handeln kann.
  • Wie weiter hierin verwendet, enthält ein durch einen Computer lesbarer Speicher ein oder mehrere Speicherelemente. Bei dem Speicherelement kann es sich um eine separate Speichereinheit, mehrere Speichereinheiten oder eine Gruppe von Speicherorten in einer Speichereinheit handeln. Bei einer derartigen Speichereinheit kann es sich um einen Festwertspeicher, einen Direktzugriffsspeicher, einen flüchtigen Speicher, einen nichtflüchtigen Speicher, einen statischen Speicher, einen dynamischen Speicher, einen Flash-Speicher, einen Cachespeicher und/oder jede Einheit handeln, die digitale Informationen speichert. Die Speichereinheit kann in Form eines Halbleiterspeichers, eines Festplattenspeichers, eines Cloud-Speichers, eines USB-Datenträgers, eines Server-Speichers, eines Datenverarbeitungseinheit-Speichers und/oder eines anderen physischen Mediums zum Speichern von digitalen Informationen vorliegen.
  • Zwar wurden hier ausdrücklich bestimmte Kombinationen von verschiedenen Funktionen und Merkmalen der einen oder mehreren Ausführungsformen beschrieben, es sind jedoch weitere Kombinationen dieser Merkmale und Funktionen gleichfalls möglich. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die hierin offenbarten speziellen Beispiele beschränkt und beinhaltet ausdrücklich diese weiteren Kombinationen.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Verwenden in einem verstreuten Speichernetzwerk, wobei das Verfahren aufweist: Verschlüsseln von Startdaten unter Verwendung eines Zufallsschlüssels, um verschlüsselte Daten zu erzeugen; Durchführen einer sicheren Hash-Funktion an den verschlüsselten Daten unter Verwendung eines geheimen Schlüssels, um einen Hash-Wert zu erzeugen; Maskieren des Zufallsschlüssels unter Verwendung des Hash-Werts, um einen maskierten Zufallsschlüssel zu erzeugen; Verknüpfen der verschlüsselten Daten und des maskierten Zufallsschlüssels, um ein sicheres Paket zu erzeugen; Codieren des sicheren Pakets, um einen Satz codierter Datenabschnitte zu erzeugen, wobei der geheime Schlüssel und eine Decodierschwellenzahl der codierten Datenabschnitte, die in dem Satz codierter Datenabschnitte enthalten sind, ausreichen, um das sichere Paket und die Startdaten wiederherzustellen, und wobei die Decodierschwellenzahl größer als eins und kleiner als eine Gesamtanzahl von codierten Datenabschnitten in dem Satz von codierten Datenabschnitten ist; und Speichern des Satzes von codierten Datenabschnitten in einem Satz von Speichereinheiten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner aufweist: Wiederherstellen des sicheren Pakets durch Decodieren der Decodierschwellenzahl der codierten Datenabschnitte; und Wiederherstellen der Startdaten aus dem sicheren Paket unter Verwendung des geheimen Schlüssels.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Wiederherstellen der Startdaten ferner aufweist: Trennen des sicheren Pakets in die verschlüsselten Daten und den maskierten Zufallsschlüssel.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, das ferner aufweist: Verwenden des geheimen Schlüssels, um den Hash-Wert wiederherzustellen; Verwenden des Hash-Wertes zum Demaskieren des maskierten Zufallsschlüssels und Erzeugen eines wiederhergestellten Zufallsschlüssels; und Entschlüsseln der verschlüsselten Daten unter Verwendung des wiederhergestellten Zufallsschlüssels.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Maskieren des Zufallsschlüssels aufweist: Durchführen einer Exklusiv-ODER- (XOR-) Funktion oder einer Modulo-Addition.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kombinieren beinhaltet: entweder Anhängen oder Voranstellen oder Einfügen oder Verschachteln.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Codieren des sicheren Pakets zum Erzeugen eines Satzes codierter Datenabschnitte ein Verwenden eines Löschcodealgorithmus enthält.
  8. Verstreutes Speichernetzwerk, das aufweist: ein Verschlüsselungsmodul, das unter Verwendung eines Prozessors und eines zugehörigen Speichers implementiert ist, wobei das Verschlüsselungsmodul zum Verschlüsseln von Startdaten unter Verwendung eines Zufallsschlüssels konfiguriert ist, um verschlüsselte Daten zu erzeugen; ein Hash-Modul, das unter Verwendung des Prozessors und des zugehörigen Speichers implementiert ist, wobei das Hash-Modul zum Ausführen einer sicheren Hash-Funktion an den verschlüsselten Daten unter Verwendung eines geheimen Schlüssels konfiguriert ist, um einen Hash-Wert zu erzeugen; eine Verarbeitungsschaltungsanordnung, die zum Maskieren des Zufallsschlüssels unter Verwendung des Hash-Werts konfiguriert ist, um einen maskierten Zufallsschlüssel zu erzeugen; wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung ferner zum Verknüpfen der verschlüsselten Daten und des maskierten Zufallsschlüssels konfiguriert ist, um ein sicheres Paket zu erzeugen; ein verteiltes Speicher- und Aufgabenmodul, das zum Codieren des sicheren Pakets zum Erzeugen eines Satzes codierter Datenabschnitte konfiguriert ist, wobei der geheime Schlüssel und eine Decodierschwellenzahl der codierten Datenabschnitte, die in dem Satz codierter Datenabschnitten enthalten sind, ausreichen, um das sichere Paket und die Startdaten wiederherzustellen, und wobei die Decodierschwellenzahl größer als eins und kleiner als eine Gesamtanzahl von codierten Datenabschnitten in dem Satz von codierten Datenabschnitten ist; und wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung zum Speichern des Satzes von codierten Datenabschnitten in einem Satz von Speichereinheiten konfiguriert ist.
  9. Verstreutes Speichernetzwerk nach Anspruch 8, das ferner eine Verarbeitungsschaltungsanordnung aufweist, die konfiguriert ist zum: Wiederherstellen des sicheren Pakets durch Decodieren der Decodierschwellenzahl der codierten Datenabschnitte; und Wiederherstellen der Startdaten aus dem sicheren Paket unter Verwendung des geheimen Schlüssels.
  10. Verstreutes Speichernetzwerk nach Anspruch 9, wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung, die zum Wiederherstellen der Startdaten konfiguriert ist, ferner konfiguriert ist zum: Trennen des sicheren Pakets in die verschlüsselten Daten und den maskierten Zufallsschlüssel.
  11. Verstreutes Speichernetzwerk nach Anspruch 10, wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung, die zum Wiederherstellen der Startdaten konfiguriert ist, ferner konfiguriert ist zum: Verwenden des geheimen Schlüssels, um den Hash-Wert wiederherzustellen; Verwenden des Hash-Wertes, um den maskierten Zufallsschlüssel zu demaskieren und einen wiederhergestellten Zufallsschlüssel zu erzeugen; und Entschlüsseln der verschlüsselten Daten unter Verwendung des wiederhergestellten Zufallsschlüssels.
  12. Verstreutes Speichernetzwerk nach Anspruch 8, wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung, die zum Maskieren des Zufallsschlüssels konfiguriert ist, ferner konfiguriert ist zum: Ausführen einer Exklusiv-ODER- (XOR-) Funktion oder einer Modulo-Addition.
  13. Verstreutes Speichernetzwerk nach Anspruch 8, wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung, die zum Kombinieren konfiguriert ist, ferner konfiguriert ist, eine der folgenden Aktionen durchzuführen: Anfügen des maskierten Zufallsschlüssels an die verschlüsselten Daten; Voranstellen des maskierten Zufallsschlüssels an die verschlüsselten Daten; Einfügen des maskierten Zufallsschlüssels in die verschlüsselten Daten; oder Verschachteln des maskierten Zufallsschlüssels in den verschlüsselten Daten.
  14. Verstreutes Speichernetzwerk nach Anspruch 8, wobei das verteilte Speicher- und Aufgabenmodul einen Löschcodealgorithmus zum Codieren des sicheren Pakets zum Erzeugen eines Satzes codierter Datenabschnitte verwendet.
  15. Verfahren zum Verwenden in einem verstreuten Speichernetzwerk, wobei das Verfahren aufweist: Verschlüsseln von Startdaten unter Verwendung eines Zufallsschlüssels, um verschlüsselte Daten zu erzeugen; Durchführen einer sicheren Hash-Funktion an den verschlüsselten Daten unter Verwendung eines geheimen Schlüssels, um einen Hash-Wert zu erzeugen; Maskieren des Zufallsschlüssels unter Verwendung des Hash-Wertes, um einen maskierten Zufallsschlüssel zu erzeugen; Verknüpfen der verschlüsselten Daten und des maskierten Zufallsschlüssels, um ein sicheres Paket zu erzeugen; Codieren des sicheren Pakets, um einen Satz codierter Datenabschnitte zu erzeugen, wobei der geheime Schlüssel und eine Decodierschwellenzahl der codierten Datenabschnitte, die in dem Satz codierter Datenabschnitte enthalten sind, ausreichen, um das sichere Paket und die Startdaten wiederherzustellen, und wobei die Decodierschwellenzahl größer als eins und kleiner als eine Gesamtanzahl von codierten Datenabschnitten in dem Satz von codierten Datenabschnitten ist; Speichern des Satzes von codierten Datenabschnitten in einem Satz von Speichereinheiten; und Wiederherstellen der Startdaten unter Verwendung von mindestens der Decodierschwellenzahl der codierten Datenabschnitte und des geheimen Schlüssels.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, das ferner aufweist: Wiederherstellen des sicheren Pakets durch Decodieren der Decodierschwellenzahl der codierten Datenabschnitte; und Wiederherstellen der Startdaten aus dem sicheren Paket unter Verwendung des geheimen Schlüssels.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Wiederherstellen der Startdaten ferner aufweist: Trennen des sicheren Pakets in die verschlüsselten Daten und den maskierten Zufallsschlüssel.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, das ferner aufweist: Verwenden des geheimen Schlüssels, um den Hash-Wert wiederherzustellen; Verwenden des Hash-Wertes zum Demaskieren des maskierten Zufallsschlüssels und Erzeugen eines wiederhergestellten Zufallsschlüssels; und Entschlüsseln der verschlüsselten Daten mit dem wiederhergestellten Zufallsschlüssel.
  19. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verknüpfen beinhaltet: entweder Anhängen oder Voranstellen oder Einfügen oder Verschachteln.
  20. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Codieren des sicheren Pakets zum Erzeugen eines Satzes von codierten Datenabschnitten das Verwenden eines Löschcode-Algorithmus beinhaltet.
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