CN110233829A - 基于分布式存储的保密信息系统及通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于分布式存储的保密信息系统及通信方法，系统包括人体检测装置、主客户端、元数据服务器、漏洞检测装置和数据服务器；所述人体检测装置与主客户端相连，用于对使用者进行数据采集和对比，根据结果判断使用者身份；所述元数据服务器与主客户端和漏洞检测装置相连，用于管理元数据和处理主客户端的访问请求；所述漏洞检测装置与元数据服务器和数据服务器相连，用于对传输中的数据进行加密保护；所述数据服务器与漏洞检测装置和主客户端相连，用于存放文件数据，方法用于信息保密通信。本发明解决了现有技术分布式存储的信息系统安全性较低、容易被非法入侵等缺陷，使用身份认证和密钥认证的手段，有效提高了系统的安全性能。

Description

基于分布式存储的保密信息系统及通信方法
技术领域
本发明涉及一种保密信息系统及通信方法，特别是涉及一种基于分布式存储的保密信息系统及通信方法。
背景技术
随着计算机系统规模变得越来越大，将所有业务单元集中部署在一个或者若干个大型机上的体系结构物，已经越来越不能满足当今计算机系统，尤其是大型互联网系统的快速发展，各种灵活多变的系统架构模型层出不穷。同时，随着微型计算机的出现，越来越多廉价的PC机成为了各大IT企业架构的首选，分布式的处理方式越来越受到业界的青睐；所谓集中式系统就是指由一台或多台主计算机组成中心节点，数据集中存储于这个中心节点中，并且整个系统的所有业务单元都集中部署在这个中心节点上，系统所有的功能均由其集中处理。也就是说，集中式系统中，每个终端或客户端及其仅仅负责数据的录入和输出，而数据的存储与控制处理完全交由主机来完成；集中式系统最大的特点就是部署结构简单，由于集中式系统往往基于底层性能卓越的大型主机，因此无需考虑如何对服务进行多个节点的部署，也就不用考虑多个节点之间的分布式协作问题；随着PC机性能的不断提升和网络技术的快速普及，大型主机的市场份额变得越来越小，很多企业开始放弃原来的大型主机，而改用小型机和普通PC服务器来搭建分布式计算机。
分布式存储系统是为了解决单机存储所存在的容量、性能等瓶颈，以及可用性、扩展性等方面的问题，通过把数据分散存储在多台存储设备上，为大规模的存储应用提供大容量、高性能、高可用、扩展性好的存储服务。
同样的相对传统的储存方式的分布式存储系统由于“共享数据”、“大数据量堆积对比”与分布式储存方式之间的矛盾，从而极大的降低了分布式存储系统的安全性，极易导致数据在传输导送过程丢失的情况，由于缺少类似传统存储方式中的专用硬件，给分布式存储系统造成了极大技术漏洞，且一般单位数通过非对称加密算法或对称加密算Hash进行加密，安全性能较低，不能有效的起到检漏的效果，同时一般的主客户端内置系统较多常会导致启动较慢的情况，从而极大的降低了主客户端使用效率的问题，为此我们提出一种保密信息系统及其通信方式。
发明内容
发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种基于分布式存储的保密信息系统及通信方法，解决了现有技术分布式存储的信息系统安全性较低、容易被非法入侵等缺陷，使用身份认证和密钥认证的手段，有效提高了系统的安全性能。
技术方案：本发明所述的基于分布式存储的保密信息系统，系统包括人体检测装置、主客户端、元数据服务器、漏洞检测装置和数据服务器；所述人体检测装置与主客户端相连，用于对使用者进行数据采集和对比，根据结果判断使用者身份；所述元数据服务器与主客户端和漏洞检测装置相连，用于管理元数据和处理主客户端的访问请求；所述漏洞检测装置与元数据服务器和数据服务器相连，用于对传输中的数据进行加密保护；所述数据服务器与漏洞检测装置和主客户端相连，用于存放文件数据。
进一步的，所述人体检测装置采集和对比的人体数据包括声纹、虹膜、指纹数据中的至少一种。
进一步的，所述的主客户端包括管理装置和用户装置，所述管理装置直接访问数据服务器，所述用户装置与元数据服务器之间传输信令，其与数据服务器之间传输数据。
本发明所述的基于分布式存储的保密信息通信方法，基于上述的系统，包括以下步骤：
(1)主客户端向漏洞检测装置发送一个ClientHello包，ClientHello包包含Ciphersuite、主客户端支持的加密算法、主客户端随机生成32字节的随机数创建的SessionID；
(2)漏洞检测装置收到主客户端发的ClientHello之后向主客户端返回服务器的ServerHello包，ServerHello包包含漏洞检测装置生成的32位的对称秘钥、漏洞检测装置从主客户端支持的加密协议栈中选择的加密协议的版本和更新的SessionID；
(3)漏洞检测装置向主客户端发送公钥证书；
(4)主客户端产生一个随机数，用步骤(3)中的公钥证书生成密文发给漏洞检测装置；
(5)主客户端继续向漏洞检测装置发送一个ChangeCipherSpec-Client包来表示客户端后续的通信将全部加密；
(6)漏洞检测装置收到ChangeCipherSpec-Client包后向主客户端发送一个Finished-Server包，如果主客户端解密成功，则整个通信握手协商成功，否则通信握手协商失败并断开连接。
进一步的，方法的步骤(4)还包括：若漏洞检测装置能用私钥将密文解密，则漏洞检测装置和主客户端分别计算出主密钥作为后续会话的秘钥。
进一步的，所述SessionID初始值为0，根据主客户端和漏洞检测装置的通信次数不断变化。
有益效果：本发明能够通过设计安装在主客户端上的人体检测装置，有效甄别使用者身份，并可以实现对主客户端系统的提前开启，减少了使用者的等待时间，并通过在分布式存储系统内侧添加的漏洞检测装置，实现了对客户端进入到数据服务器的检漏加密处理，极大的增加了分布式数据储存空间的安全性，避免了因“共享数据”、“大数据量堆积”等高端功能对分布式储存功能中的数据冲突，减少了非对称加密算法或对称加密算法等加密方式极易产生数据漏洞的情况，并在多组公钥证书的对比和数据过滤中，极大的增加了数据传输过程的稳固性，解决了现有分布式存储系统在数据传输时检漏机构秘钥组合方式较为单一、安全性能较低的问题。
附图说明
图1是本发明实施方式的系统结构图；
图2是本发明实施方式的方法流程图。
具体实施方式
本发明基于分布式存储的保密信息系统实施方式的系统结构如图1所示，包括人体检测装置、主客户端、元数据服务器、漏洞检测装置和数据服务器；所述人体检测装置与主客户端相连，用于对使用者进行数据采集和对比，根据结果判断使用者身份；所述元数据服务器与主客户端和漏洞检测装置相连，用于管理元数据和处理主客户端的访问请求；所述漏洞检测装置与元数据服务器和数据服务器相连，用于对传输中的数据进行加密保护；所述数据服务器与漏洞检测装置和主客户端相连，用于存放文件数据。
人体检测装置对指定范围内的使用者进行扫描，提前开启主客户端，并通过事先收录在主客户端内侧的声纹、虹膜、指纹等数据进行对比，自行判断启动管理装置和用户装置，用户装置认证成功后继续访问元数据服务器，并验证漏洞检测装置，认证通过后即可访问数据服务器，其中主客户端负责发送读写请求，缓存文件元数据和文件数据；漏洞检测装置是负责对传输中的数据进行加密保护的部分；数据服务器负责存放文件数据，保证数据的可用性和完整性，元数据服务器负责管理元数据和处理客户端的请求，是整个系统的核心组件。
所述分布式存储可分为文件存储、对象存储和块存储，但它们三种存储方式的基本架构都是客户端或应用端、元数据服务器和数据节点服务器；客户端和元数据服务器之间交互是“信令交互”，而客户端到数据节点是“数据交互”；元数据服务器或通过数据节点服务器获取各节点服务器的基本配置情况和状态信息。
本实施例使用的分布式存储模块，为数据实时查询提供快速响应，该模块包括主节点和若干子节点，所述主节点进行集群的统一调度和请求分发，实现系统的负载均衡，所述子节点负责数据存储及实际查询访问，同时，子节点能够根据数据规模及实际需要进行伸缩扩展；其中，所述子节点由数据存储单元、调度单元和集群文件写入单元构成，所述数据存储单元基于数据节点的内存，按照列式存储的方式存储最近最常访问的数据，所述调度单元是统一调度数据存储单元的拆分及合并操作，实现合理利用存储空间及优化数据查询，所述集群文件统一写入单元是根据LRU算法将数据存储单元中不常访问的数据写入HDFS文件系统中，其中管理装置可自由切换至用户装置，同时管理装置可以越过漏洞检测装置直接访问所述数据服务器。所述的管理装置用于管理数据库，用户装置是用于数据读取的端口。
本实施例的通信方法在所述漏洞检测装置中实现，其流程如图2所示，主要步骤包括：
(1)主客户端向漏洞检测装置发送一个ClientHello包，在ClientHello包中会包含Ciphersuite、客户端支持的加密算法、客户端随机生成的32字节的随机数，以及一个SessionID；其中ciphersuite是客户端支持的算法以下面的格式发送给漏洞检测装置；且不是传统的非对称加密算法或对称加密算Hash；客户端生成的32字节的随机数用来参与秘钥的创建sessionID，默认为0，如果客户端和漏洞检测装置有通信过sessionID就会变化。
(2)漏洞检测装置收到主客户端发的ClientHello之后会向主客户端返回漏洞检测装置的ServerHello，其中会包含漏洞检测装置生成的32位的对称秘钥、漏洞检测装置从主客户端支持的加密协议栈中选择的加密协议的版本；漏洞检测装置生成的32位的对称秘钥用来进行公私钥的创建；漏洞检测装置接到客户端发送的sessionID之后会向主客户端发送一个漏洞检测装置指定的新的sessionID。
(3)漏洞检测装置发完ServerHello之后会继续向主客户端发送漏洞检测装置的公钥证书，因为证书是由证书机构颁发，通过证书机构的私钥签名；主客户端收到漏洞检测装置发送的证书之后通过浏览器中自带的大量证书机构的公钥来进行解密；其中如果解密成功说明证书是合法的。
(4)主客户端会再次产生一个随机数，用上一步证书中漏洞检测装置的公钥生成密文发给漏洞检测装置。如果漏洞检测装置能用私钥解密就说明建立成功，基于这三个随机数，主客户端和服务端都各自独立算出masterkey；后续会话秘钥都是由masterkey来加密；后续就变成对称加密来节省漏洞检测装置的CPU资源。
(5)主客户端继续向漏洞检测装置发送一个ChangeCipherSpec-Client包来表示客户端后续的通信将全部加密。
(6)漏洞检测装置收到主客户端的ChangeCipherSpec-Client包后会向主客户端发送一个Finished-Server包，其中包含着刚才主客户端和漏洞检测装置发送的所有信息，如果主客户端解密成功，则整个握手协商成功，否则整个握手协商就失败并断开连接。
漏洞检测装置能用私钥解密就说明建立成功，基于这三个随机数，两方都各自独立算出主密钥；后续会话秘钥都是由这个主密钥来加密；后续就变成对称加密来节省漏洞检测装置的CPU资源。

Claims (6)

1.一种基于分布式存储的保密信息系统，其特征在于：包括人体检测装置、主客户端、元数据服务器、漏洞检测装置和数据服务器；所述人体检测装置与主客户端相连，用于对使用者进行数据采集和对比，根据结果判断使用者身份；所述元数据服务器与主客户端和漏洞检测装置相连，用于管理元数据和处理主客户端的访问请求；所述漏洞检测装置与元数据服务器和数据服务器相连，用于对传输中的数据进行加密保护；所述数据服务器与漏洞检测装置和主客户端相连，用于存放文件数据。
2.根据权利要求1所述的基于分布式存储的保密信息系统，其特征在于：所述人体检测装置采集和对比的人体数据包括声纹、虹膜、指纹数据中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的基于分布式存储的保密信息系统，其特征在于：所述的主客户端包括管理装置和用户装置，所述管理装置直接访问数据服务器，所述用户装置与元数据服务器之间传输信令，其与数据服务器之间传输数据。
4.一种基于分布式存储的保密信息通信方法，基于权利要求1所述的系统，其特征在于，包括以下步骤：
(1)主客户端向漏洞检测装置发送一个ClientHello包，ClientHello包包含Ciphersuite、主客户端支持的加密算法、主客户端随机生成32字节的随机数创建的SessionID；
(2)漏洞检测装置收到主客户端发的ClientHello之后向主客户端返回服务器的ServerHello包，ServerHello包包含漏洞检测装置生成的32位的对称秘钥、漏洞检测装置从主客户端支持的加密协议栈中选择的加密协议的版本和更新的SessionID；
(3)漏洞检测装置向主客户端发送公钥证书；
(4)主客户端产生一个随机数，用步骤(3)中的公钥证书生成密文发给漏洞检测装置；
(5)主客户端继续向漏洞检测装置发送一个ChangeCipherSpec-Client包来表示客户端后续的通信将全部加密；
(6)漏洞检测装置收到ChangeCipherSpec-Client包后向主客户端发送一个Finished-Server包，如果主客户端解密成功，则整个通信握手协商成功，否则通信握手协商失败并断开连接。
5.根据权利要求4所述的基于分布式存储的保密信息通信方法，其特征在于，方法的步骤(4)还包括：若漏洞检测装置能用私钥将密文解密，则漏洞检测装置和主客户端分别计算出主密钥作为后续会话的秘钥。
6.根据权利要求4所述的基于分布式存储的保密信息通信方法，其特征在于：所述SessionID初始值为0，根据主客户端和漏洞检测装置的通信次数不断变化。
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