CN1791095A

CN1791095A - 数据集中备份方法,还原方法及其系统

Info

Publication number: CN1791095A
Application number: CN 200410093172
Authority: CN
Inventors: 谢玮; 尹卓; 刘鑫
Original assignee: SHANGHAI SECURITIES COMMUNICATION CO Ltd
Current assignee: Shanghai Stock Exchange Technology Co ltd
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2024-12-17
Also published as: CN100481835C

Abstract

本发明涉及数据集中备份和还原方法及系统。传统备份技术中，存在着用户和服务提供商都无法验证数据正确性的问题。本发明提供的数据集中备份和还原方法中，增加了一个摘要文件产生和比较的过程，利用摘要算法的不可逆性和其对一段信息可以作固定长度的摘要的唯一性，以在备份和还原的过程中，验证数据的正确性。

Description

数据集中备份方法、还原方法及其系统

技术领域

本发明涉及对数据的备份，尤其涉及数据集中备份和还原方法及其备份和还原系统。

背景技术

自从“911”事件后，全世界都加强了灾难备份系统的建设，以防不测。

从“灾难备份”的实现角度来说，灾难备份可以分为两大类：一类是客户自行建设；另一类是寻求专业的灾难备份服务公司，租用其提供的各种服务。专业灾难备份服务公司主要提供以下几种类型的备份服务：

1、提供物理空间，客户自行进驻管理人员

灾备服务公司在物理上提供符合客户要求的机房空间，由灾备公司提供电力、安保、物业等所有后勤服务，由客户自行购买所有的设备以及网络服务，在灾备公司提供的机房空间内建立自己的备份中心。本模式建立的灾备中心通常是“在线式”的灾备中心，几乎可以随时替代主信息中心实现所有功能。

2、提供物理空间，由灾备公司代为管理

灾备服务公司在物理上提供符合客户要求的机房空间，由灾备公司提供电力、安保、物业等所有后勤服务，以及设备的日常检查、开关机操作、网络服务等等；由客户自行购买所有的设备，通过网络实现远程日常管理和操作。本模式建立的灾备中心通常是“后备式”的灾备中心，通过可以忍受的切换时间，替代主中心实现所有(大部分)功能。

3、租用灾备公司的虚拟空间

灾备服务公司提供给客户虚拟的存储空间，为客户提供关键数据的灾难备份业务。灾备服务公司提供数据中心的电力、安保、物业、机房管理等等所有服务，灾备公司负责保证客户关键数据的存储安全，包括介质安全、传输安全和不被盗用。客户仅仅将关键数据保存在灾备公司，当灾难发生时，由客户自行建立设备和系统，从灾备公司取回数据后再恢复整个系统。这是灾难备份的最小化模式。

本发明即涉及上述第三种的数据备份技术。目前由灾备服务公司提供虚拟空间的系统主要存在如下的问题：

1、客户无法验证数据的正确性。在这种系统中，由于数据是存储在灾备服务公司提供的存储空间中的，当客户从服务器端下载数据时，往往是当前数据丢失或损坏的情况下进行的，因此，无法判断和比较下载回的备份数据的正确性，即无法验证下载回的备份数据是否是原始上传的数据，客户心存着数据在服务器端被篡改的担心。

2、同样，对于客户存在的上述担心或者指责，服务提供商也缺乏证明其提供的数据即为原始数据的验证手段，当两者产生分歧时，容易在客户与服务提供商之间产生不必要的矛盾。

3、目前常用的数据备份系统中，一般都没有相关的数据加密手段，因此，客户数据的安全性，包括保密性和不被非法盗用和泄密，得不到有效的保障。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种数据集中备份和还原方法，该方法为客户和服务提供商提供了有效的验证备份数据与原始上传数据一致(即未被篡改)的技术手段。

相应的，本发明的另一个目的于提供一种实现上述备份和还原方法的系统。

本发明的再一目的在于提供一种数据集中备份方法及其系统，其具有防止数据被非法使用的作用。

根据本发明的目的，提供的数据集中备份方法包括如下步骤：

(a1)客户端获得源数据；

(a2)利用摘要算法，对源数据进行运算，产生并存储源数据的第一摘要文件；

(a3)该客户端将所述源数据和相应的第一摘要文件传送给服务器端；

(a4)该服务器端接收并存储所述源数据和相应的第一摘要文件；

(a5)该服务器端利用所述摘要算法对接收到的源数据进行运算，产生第二摘要文件；

(a6)该服务器端比较所述第一摘要文件和第二摘要文件；

(a7)如果比较结果不一致，该服务器端向客户端发出错误信息，该客户端重新向服务器端发送所述源数据和相应的第一摘要文件；

(a8)如果比较结果一致，则服务器端存储第二摘要文件。

在上述述的数据集中备份方法中，在步骤(a3)之前还包括一客户身份验证步骤。

在上述的数据集中备份方法中，在步骤(a2)之前，还包括一压缩步骤，对所述源数据进行压缩处理。

在上述的数据集中备份方法中，所述压缩步骤采用LZ压缩算法。

在上述的数据集中备份方法中，在步骤(a2)之前，还包括一加密步骤，对所述源数据进行加密处理。

在上述的数据集中备份方法中，在步骤(a2)之前，还包括拆分源数据的步骤，将所述源数据拆分成多个数据块。

在上数据集中备份方法中，所述摘要算法为MD5信息-摘要算法。

本发明还提供一种备份数据还原方法，包含如下步骤：

(b1)客户端向服务器端发送数据还原请求；

(b2)该服务器端根据该还原请求，向该客户端发送备份数据；

(b3)该客户端接收该备份数据，并利用摘要算法，对备份数据进行运算，得到该备份数据的第三摘要文件；

(b4)该客户端把该第三摘要文件与存储于该客户端的源数据的第一摘要文件进行比较；

(b5)如果比较结果不一致，该客户端则判定下载的备份数据与上传时的源数据不同；

(b6)如果比较结果一致，则该客户端判定下载备份数据与上传时的源数据一致。

在上述的备份数据还原方法中，在步骤(b6)之后还包括：对下载的备份数据进行解密的步骤。

在上述的备份数据还原方法中，在步骤(b6)之后，还包括：对下载的备份数据进行解压缩的步骤。

在上述的备份数据还原方法中，所述解压缩步骤采用LZ解压缩算法。

在上述的备份数据还原方法中，在步骤(b6)之后，还包括数据合并步骤。

在上述的数据集中备份方法中，所述摘要算法为MD5信息-摘要算法。

本发明还提供一种实现上述备份和还原方法的据集中备份和还原系统，包括客户端、服务器端以及所述客户端与所述服务器端之间的数据传送链路；

所述客户端包含：

源数据存储装置，用于存储待备份的源数据；

第一摘要文件产生装置，与所述源数据存储装置相连，用于利用摘要算法，对源数据存储装置提供的数据进行运算，获得源数据的第一摘要文件；

第一摘要文件存储装置，与所述第一摘要文件产生装置相连，用于存储所述第一摘要文件；

数据传送装置，与所述源数据存储器和所述第一摘要文件存储装置相连，用于将所述源数据和所述第一摘要文件通过所述数据传送链路向所述服务器端发送；

数据接收装置，与所述数据传送链路相连，用于从所述服务器端接收备份数据；

第三摘要文件产生装置，与所述数据接收装置相连，用于利用所述摘要算法，对接收到的所述备份数据进行运算，得到该备份数据的第三摘要文件；

比较装置，与所述第一摘要文件存储装置和所述第三摘要产生装置相连，把所述第一摘要文件与所述第三摘要文件进行比较，并输出比较结果；

备份数据存储装置，与所述数据接收装置相连，用于存储接收到的备份数据；

所述服务器端包括：

数据接收装置，通过所述数据传送链路接收所述客户端传送的源数据和第一摘要文件；

源数据存储装置，与所述数据接收装置相连，用于存储从客户端接收到的源数据；

第一摘要文件存储装置，与所述数据接收装置相连，用于存储从客户端接收到的第一摘要文件；

第二摘要文件产生装置，与所述源数据存储装置相连，用于利用所述摘要算法，对从客户端接收到的源数据进行运算，获得第二摘要文件；

第二摘要文件存储装置，与所述第二摘要文件产生装置相连，用于存储所述第二摘要文件；

比较装置，分别与所述第一摘要文件存储装置和所述第二摘要文件存储装置相连，把所述第一摘要文件与所述第三摘要文件进行比较，并输出比较结果；

数据发送装置，与所述源数据存储装置相连，用于将存储于所述源数据存储装置中的源数据以备份数据的形式通过所述数据传送链路发送给所述客户端。

在上述的数据集中备份和还原系统中，所述客户端还包括：

一压缩装置，其输入端与所述源数据存储装置相连，输出端与所述第一摘要文件产生装置和所述数据传送装置相连，用于对源数据进行压缩；以及

一解压缩装置，其输入端与所述数据接收装置相连，输出端与所述第三摘要文件产生装置和所述备份数据存储装置相连，用于对接收到的备份数据进行解压缩。

在上述的数据集中备份和还原系统中，所述压缩装置和所述解压缩装置使用LZ压缩和解压缩算法。

在上述的数据集中备份和还原系统中，所述客户端还包括：

一加密装置，其输入端与所述源数据存储装置相连，输出端与所述第一摘要文件产生装置和所述数据传送装置相连，用于对源数据进行加密；以及

解密装置，其输入端与所述数据接收装置相连，输出端与所述第三摘要文件产生装置和所述备份数据存储装置相连，用于对接收到的备份数据进行解密。

在上述的数据集中备份和还原系统中，所述摘要算法为MD5信息-摘要算法。

关于本发明的上述和其它目的、特征以及效果，将通过下面结合附图的详细描述进一步阐述。

附图说明

图1是本发明的数据集中备份和还原系统的总体结构图；

图2是本发明的数据集中备份方法的流程图；

图3是本发明的数据集中还原方法的流程图；

图4是本发明的数据集中备份和还原系统中客户端的结构框图；

图5是本发明的数据集中备份和还原系统中服务器端的结构框图；

图6是本发明的数据备份还原系统中客户端另一个实施例的结构框图；

图7是本发明的数据备份还原系统中客户端再一个实施例的结构框图。

具体实施方式

首先请参见图1所示，本发明的数据集中备份和还原系统整体上包括三个部分：

客户端1、服务器端3和数据传送链路5。客户端是产生数据备份和还原的始发地，客户数据通过数据传送链路5发送给服务器端3，由服务器端3将数据进行备份存储。在需要时，客户端1通过数据传送链路5从服务器端3取回备份的数据，即所谓的(备份)数据还原。这里的客户端1和服务器端3的内部结构，将在下文作详细的描述和介绍，对于数据传送链路5，则可以采用有线或无线的、公共数据传送网(例如互联网)或专线网等方式、卫星通讯链路或地面通讯链路。由于本发明的改进并不涉及数据传送链路，因此，在此对传送链路不作详细的解释、描述和限定，应当理解，本发明中可以使用目前正在使用的以及将来可能应用的各种通讯链路或数据链路。

如发明内容部分中所述，为解决传统的数据备份系统中，无论是客户还是服务提供商都无法自我或向对方验证备份数据正确性的问题，本发明的关键技术在于，在传送的数据备份和还原方法中，增加了一个摘要文件产生的技术。

在目前的数学理论中，有一种统称为摘要算法的理论，简单地说，利用这些摘要算法，可以对一段信息(数据)作固定长度的“指纹摘要”。该段信息中的任何小的改变，都将引起产生的“摘要”数据的巨大变化，而且这些算法都具有不可逆的特性。本发明就是利用摘要算法这一特性，应用于数据备份中正确性的验证。

下面将对本发明的数据集中备份方法和还原方法结合相应的附图作详细描述。

图2是本发明的数据集中备份方法的流程图。如图2所示，首先，客户端获得需要备份的源数据(步骤S10)；然后，在步骤S20，在客户端，利用摘要算法，对源数据进行运算，产生并存储源数据的第一摘要文件。在本实施例中，摘要算法采用了MD5摘要算法，该算法的全称是Message-Digest Algorithm 5(信息摘要算法5)。该算法是90年代初由Mit Laboratory for Computer Science和Rsa Data Security Inc.公司开发的，其技术资料可以从http://www.ietf.org/rfc/rfc1321.txt中查到，因此，在此对该算法不再作详细的论述。另外，应当理解，虽然本发明在本实施例中采用了MD5的摘要算法，但本发明并不应被限于此种算法，其它类似的摘要算法都是可以加以利用的，例如：MD2、MD4、SHA(安全哈希算法)等。

然后，在步骤S30，客户端将上述源数据和相应的第一摘要文件传送给服务器端。传送的方法可以是有线的或无线的。

顺便说明一下，对于较大量的数据，在产生第一摘要文件之前，可以先对源数据进行拆分，把源数据拆分成多个数据块，然后，对各个数据块计算摘要文件，计算的方式以及传送的方式与本实施例相同。

又，也可以先对源数据进行压缩处理，以减小数据量。数据压缩处理可以采用常规的压缩和解压缩方法，例如：ZIP、RAR或LZH等，但并不限于这些。

再，也可以先对源数据进行加密处理，以增强数据的安全性。加密算法的选用，可以根据用户对数据的保密要求而选。DES(Data Encryption Standar)、TripleDES、Blowfish、RC4、AES等都是可选的例子，但本发明并不应限定这些例子。

上述的数据拆分、数据压缩和数据加密可以根据情况选用，例如选择其一、其二或全部组合使用。使用的顺序通常为先进行数据拆分，然后进行数据压缩和加密。当然，这一顺序只是较佳的，但并非是必须的，其它的顺序也是可以选用的。

在产生的第一摘要文件之后，流程进入到步骤S30，客户端将源数据(如果经过数据拆分、压缩和加密的，则是经过这些处理之后的数据。为方便说明，下面将仅以不使用这些数据处理的情况为例)和第一摘要文件传送给服务器。服务器接收到源数据和第一摘要文件之后，首先把源数据和第一摘要文件存储到存储器中(步骤S40)，然后，在步骤S50，该服务器利用与客户端所使用的相同的摘要算法对接收到的源数据进行运算，以获得第二摘要文件(注：文中的“第一”和“第二”仅是为了区分的目的，并不改变摘要文件的性质)。产生第二摘要文件的目的是用于在服务器端判断当前收到的源数据是否与客户端发送的源数据完全一致，即在步骤S60，服务器端将比较第一摘要文件和第二摘要文件，在正常情况下，该两摘要文件应当是完全一致的，表示服务器接收到的源数据与客户端发送的源数据完全一致。在特殊情况下，如果出现不一致，则可能是由于一些系统的偶然出错，或者传送受到干扰而发生的，则方法流程可以回到步骤S10，对源数据重新进行上述的处理。

在比较结果为一致的情况下，流程进入步骤S70，服务器端存储该第二摘要文件。存储客户端发送的第一摘要文件以及服务器端自己产生的第二摘要文件的目的在于为服务提供商提供在还原数据时验证数据未被“篡改”的证据。具体的证明方法将在下文作解释。

通过上述的步骤，完成了客户端向服务器端备份数据的流程。下面将结合图3详细描述数据还原的流程。如图3所示，首先，客户端各服务器端发送数据还原请求(步骤S100)，服务器端在接收到客户端发出的还原请求之后，将在备份时存储的备份数据发送给客户端(步骤S110)。然后，客户端接收到服务器端发送的备份数据之后，利用与备份时相同的摘要算法(例如MD5)，对备份数据进行运算，得到该备份数据的摘要文件，称为第三摘要文件。

客户端为了验证这次下载的备份数据与备份时上传的源数据一致，在步骤S130，将备份数据的第三摘要文件与备份时存储的源数据的第一摘要文件进行比较，如果比较的结果一致，则表示这次下载的备份数据与上传时的源数据相同，用户可以放心使用；如果比较的结果为不一致，根据摘要文件的上述特性，可以判定下载的备份数据与上传时的源数据不同，用户可以据此向服务提供商进行交涉。

如果这种情况发生，服务提供商也可以利用其服务器端存储的客户端上传的第一摘要文件以及其存储的第二摘要文件来验证，查找出错原因和责任。

对于在备份时已对源数据进行的例如拆分、压缩和加密等预处理的实施例，在数据还原时，也需要增加相应的解密、解压缩和组合处理，以恢复出最原始的数据。

通过上述的描述和解释，可以看出，通过本发明提供的数据集中备份方法和还原方法，为用户提供了验证下载的数据是否正确(被篡改)的手段，同时也为服务提供商提供了证明其数据正确的手段，解决了用户与服务提供商之间不必要的矛盾。

下面将通过几个实施例，来描述实现上述的数据集中备份和还原方法的系统的结构。

如图1所示，本发明的数据集中备份和还原系统包括三个部分，客户端1、服务器端3和数据传送链路5。对于数据传送链路5上面已作了描述，下面将分别描述客户端1和服务器端3的结构。

图4示出了客户端1的具体结构，它包括：

源数据存储装置201，用于存储待备份的源数据，它可以是例如硬盘、光盘或RAM等各种存储器；

第一摘要文件产生装置202，它与源数据存储装置201相连，从源数据存储装置201获得待备份的源数据，并利用上述的摘要算法，对源数据进行运算，产生源数据的第一摘要文件；

第一摘要文件存储装置203，第一摘要文件产生装置202产生的第一摘要文件存储于该存储装置203中；

数据传送装置204，从源数据存储装置201中获得源数据，并把源数据与从第一摘要文件存储装置203中获得的相应的第一摘要文件一起通过数据传送链路5(未图示)发送给服务器端；

上述三个部分完成了数据备份的功能；客户端还包括了下面完成数据还原功能的结构：

数据接收装置205，它通过数据传送链路5(请参见图1)与服务器端3相连，在进行数据还原时，用于从服务器端提供备份数据；

第三摘要文件产生装置206，它从数据接收装置205获得接收到的备份数据，利用上述的摘要算法，运算得到备份数据的第三摘要文件；

比较装置207，分别与第一摘要文件存储装置203和第三摘要产生装置206相连，实现两个摘要文件的比较；

备份数据存储装置208，当比较装置207的比较结果为一致时，验证了下载的备份数据与原始上述的源数据一致，此时，将数据接收装置205接收到的备份数据存储到备份数据存储器208中。

图5示出了服务器端3的一个实施例的具体结构，它包括：

数据接收装置301，在数据备份操作时，通过数据传送链路5(参见图1)接收客户端1传送的源数据和第一摘要文件；

源数据存储装置302，接收并存储数据接收装置301的源数据；

第一摘要文件存储装置303，接收并存储数据接收装置301的第一摘要文件；

第二摘要文件产生装置304，与源数据存储装置302相连，利用上述的摘要算法，对从客户端接收到的源数据进行运算，获得第二摘要文件；

第二摘要文件存储装置305，与第二摘要文件产生装置304相连，用于存储第二摘要文件；

比较装置306，分别从第一摘要文件存储装置303和第二摘要文件存储装置305取出第一摘要文件和第二摘要文件，进行比较，如果比较的结果为一致，则保留第二摘要文件，如果比较的结果不一致，则表示传送过程有误，需要重新传送；

数据发送装置307，将存储于源数据存储装置302中的源数据以备份数据的形式通过数据传送链路(参见图1)发送给客户端。

上述图4和图5中图示的客户端和服务器端的工作原理和过程如图2和图3所示的流程相同，在此不再详细论述。

对于本发明的客户端和服务器端的结构，根据本发明的方法还可以有相应的变化。图6示出了对源数据先进行压缩的客户端的结构。如图6所示，图6的实施例与图4的实施例基本相同，其在图4的实施例的基础上增加了一个压缩装置209和解压缩装置210，这样，可以对源数据先进行压缩，然后，再产生摘要文件和进行数据传送；还原数据时，增加一个解压缩的过程。

图7示出了对源数据先进行加密的客户端的结构。如图7所示，图7的实施例与图4基本相同，其增加了一个加密装置211和解密装置212。这样，可以对源数据先进行加密，然后，再产生摘要文件和进行数据传送；还原数据时，增加一个解密的过程。

Claims

1、一种数据集中备份方法，包括如下步骤：

(a1)客户端获得源数据；

(a6)该服务器端比较所述第一摘要文件和第二摘要文件；

(a7)如果比较结果不一致，该服务器端向客户端发出错信息，该客户端重新向服务器端发送所述源数据和相应的第一摘要文件；

(a8)如果比较结果一致，则服务器端存储第二摘要文件。

2、如权利要求1所述的数据集中备份方法，其特征在于，

在步骤(a3)之前还包括一客户身份验证步骤。

3、如权利要求1所述的数据集中备份方法，其特征在于，在步骤(a2)之前，还包括一压缩步骤，对所述源数据进行压缩处理。

4、如权利要求3所述的数据集中备份方法，其特征在于，所述压缩步骤采用LZ压缩算法。

5、如权利要求1或2或3所述的数据集中备份方法，其特征在于，在步骤(a2)之前，还包括一加密步骤，对所述源数据进行加密处理。

6、如权利要求1所述的数据集中备份方法，其特征在于，在步骤(a2)之前，还包括拆分源数据的步骤，将所述源数据拆分成多个数据块。

7、如权利要求1所述的数据集中备份方法，其特征在于，所述摘要算法为MD5信息-摘要算法。

8、一种备份数据还原方法，包含如下步骤：

(b1)客户端向服务器端发送数据还原请求；

(b2)该服务器端根据该还原请求，向该客户端发送备份数据；

9、如权利要求8所述的备份数据还原方法，其特征在于，在步骤(b6)之后还包括：对下载的备份数据进行解密的步骤。

10、如权利要求8或9所述的备份数据还原方法，其特征在于，在步骤(b6)之后，还包括：对下载的备份数据进行解压缩的步骤。

11、如权利要求10所述的备份数据还原方法，其特征在于，所述解压缩步骤采用LZ解压缩算法。

12、如权利要求8所述的备份数据还原方法，其特征在于，在步骤(b6)之后，还包括数据合并步骤。

13、如权利要求8或9或11所述的数据集中备份方法，其特征在于，所述摘要算法为MD5信息-摘要算法。

14、一种数据集中备份和还原系统，包括客户端、服务器端以及所述客户端与所述服务器端之间的数据传送链路；

所述客户端包含：

源数据存储装置，用于存储待备份的源数据；

所述服务器端包括：

15、如权利要求14所述的数据集中备份和还原系统，其特征在于，所述客户端还包括：

16、如权利要求15所述的数据集中备份和还原系统，其特征在于，所述压缩装置和所述解压缩装置使用LZ压缩和解压缩算法。

17、如权利要求14所述的数据集中备份和还原系统，其特征在于，所述客户端还包括：

18、如权利要求14所述的数据集中备份和还原系统，其特征在于，所述摘要算法为MD5信息-摘要算法。