JP2018190227A - ネットワーク分散型重複排除ファイルストレージシステム - Google Patents

Abstract

【課題】高い冗長性及び機密性を備え、低コストに運用可能なネットワーク型仮想ストレージを提供する。【解決手段】ストレージ及び制御アプリケーションソフトウエアを有しかつＰｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ方式で接続されたコンピュータネットワークを構築する複数台の情報処理装置を含むネットワーク分散型重複排除ファイルストレージにおいて、情報処理装置それぞれが、ファイルデータを複数に分割し、制御アプリケーションソフトウエア及びコンピュータネットワークを介して、他の情報処理装置が具備する各ストレージに分散して保存し、更に分割して保存したファイルデータを他の情報処理装置が具備する各ストレージから読み出して再構築可能とし、ファイルデータの保存時に、当該ファイルデータを構成する情報の一部又は全部を他の情報処理装置が有する場合、非重複データのみを保存し、ファイルデータの保存及び読み出し時のメタデータを、分散型台帳技術を用いて全ての情報処理装置で共有する。【選択図】図１

Description

本発明は、高い冗長性及び安全性を備え、低コストに運用可能なネットワーク分散型重複排除ファイルストレージシステムに関する。

現在、ＰＣはビジネス及びパーソナル用途を主として様々な分野で必要不可欠なコンピュータとなっており、特に２０００年以降、インターネットが普及した影響から一人が複数台のＰＣを操作する時代となっている。また、２０１６年度の国内におけるスマートフォンの出荷台数は、約２９４２万台であり、国内外メーカの大半がインターネットの利用を主軸に置いたスマートフォン市場に参入していることに加え、通信事業者はスマートフォンを主力商品と位置付けていることから、今後より広い分野でインターネットが活用されると予測できる。

さらに、２０１１年に発生した東日本大震災の影響で、企業が事業継続性や災害対策についての戦略を見直し、社員が様々な場所から社内ネットワーク等に接続して業務を行えるビジネスモビリティが重視されるようになった。

一方、個人向けクラウドサービスは、Ｇｏｏｇｌｅ（登録商標）、Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｌｉｖｅ（登録商標）、Ｅｖｅｒｎｏｔｅ（登録商標）、Ｄｒｏｐｂｏｘ（登録商標）が高い利用シェアを占めている。これらは、インターネットを用いたクライアントサーバ方式のコンピュータネットワークにより提供されるサービスであって、特に中央サーバのストレージをユーザで共有し、仮想的な外部ストレージとして利用されるクラウドストレージサービスは利用者数が多い。

特開２０１１−２１０１５１号公報 特開２０１５−１７２９４６号公報

しかしながら、上記クラウドストレージサービスは仮想ストレージに保存されたデータが第三者に渡る等のデータ流出を防止するため、種々のセキュリティー対策が施されているが、上述のとおりクライアントサーバ方式によるコンピュータネットワークを用いているため、中央サーバ及び該サーバに接続されたストレージにデータが格納される。よって従来のクラウドストレージサービスでは、当然サービス管理者が中央サーバにアクセス可能であるため、システム上のセキュリティーで第三者の干渉を防げたとしても、完全な機密性を構築することはできなかった。

ここで、従来のクラウドストレージサービスの構成に着目すると、上述の通りクライアントサーバ方式によって構築されたコンピュータネットワークであり、中央サーバ及び該中央サーバを主としたコンピュータネットワーク全体の管理者が必要となる。このため、中央サーバには所定の所有者が存在し、ユーザは該所有者のストレージ内に間借りしてプライベートデータを保存しており、機密性を備えていないことは明らかである。

そこで、本発明は、Ｐｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ方式でコンピュータネットワークを構築し、高い冗長性及び機密性を備え、低コストに運用可能なネットワーク型仮想ストレージシステムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決すべく、本発明は、
ストレージ及び制御アプリケーションソフトウエアを有するＮ台（Ｎは２以上の整数、好ましくは１６台以上、更に好ましくは６４台以上）情報処理装置を含むネットワーク分散型重複排除ファイルストレージであって、
Ｎ台の前記情報処理装置が、Ｐｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ方式で接続されたコンピュータネットワークを構築しており、
Ｎ台の前記情報処理装置それぞれが、ファイルデータを複数に分割し、前記制御アプリケーションソフトウエア及び前記コンピュータネットワークを介して、（Ｎ−１）台の前記情報処理装置が具備する各前記ストレージに分散して保存し、更に分割して保存した前記ファイルデータを（Ｎ−１）台の前記情報処理装置が具備する各ストレージから読み出して再構築可能であり、
前記ファイルデータの保存時に、当該ファイルデータを構成する情報の一部又は全部を（Ｎ−１）台の前記情報処理装置が有する場合、当該（Ｎ−１）台の前記情報処理装置が有する重複データと紐付けて非重複データのみを保存し、
前記ファイルデータの保存及び読み出し時のメタデータを、分散型台帳技術を用いて全ての前記情報処理装置で共有すること、
を特徴とするネットワーク分散型重複排除ファイルストレージを提供する。

このような構成を有する本発明のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージでは、データを管理する中央サーバを待たず、コンピュータネットワークを構築する複数台の情報処理装置が備えた全てのストレージを用いてデータ管理を行う。このため、特定装置へのアクセス集中が発生せず、スムーズな情報通信を行うことができる。
また、ファイルデータを分割し、それぞれを複数台の情報処理装置に分散して保存するため、個々の情報処理装置にはファイルデータの断片しか保存されない。よって当該保存方法は暗号化と併用することで保存したファイルデータの流出等好適に防止することができる。

本発明のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージは、ファイルデータの保存に対し、上記ファイルデータ自身の保存と、当該ファイルデータの保存に関するメタデータの保存と、を行うことにより達成する。メタデータは分散型台帳技術を用いて全ての前記情報処理装置で共有するため、第三者によるメタデータの改竄や抜き取り等を防止することができる。また、中央サーバが存在しなくとも、メタデータがコンピュータネットワーク上に存在できるため、中央サーバの管理者等における特定の人物にメタデータ及び保存したファイルデータが流出することがない。

また、上記の本発明のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージにおいては、前記メタデータが、少なくとも前記ファイルデータのハッシュ値と、前記ファイルデータの保存場所情報と、を有することが望ましい。

このような構成を有する本発明のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージでは、メタデータがファイルデータから生成したハッシュ値と、当該ファイルデータの保存時に分割して生成した各断片等の保存場所情報と、を有するため、読み込み時において、分散保存された各断片に対し、スムーズにアクセスして再構築を行うことができる。

また、上記の本発明のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージにおいては、前記制御アプリケーションソフトウエアがソフトウエア方式のＲＡＩＤコントローラ機能を備え、
前記コンピュータネットワークに接続された前記情報処理装置複数台のストレージを略ＲＡＩＤ化することが望ましい。

このような構成を有する本発明のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージでは、全ての情報処理装置を仮想ストレージとして使用することができ、例えば「ＲＡＩＤＺ」と略同様の構成にすることで保存したデータの冗長性を向上することができる。更に、情報処理装置の総数を増加することにより、「ＲＡＩＤ６＋１」や、「ＲＡＩＤ６＋６」等と同様に多階層化することで、障害耐性及び堅牢性が向上し、多数の情報処理端末に障害が発生してもファイルデータを復元することができる。よって、本ネットワーク分散型重複排除ファイルストレージは、コンピュータネットワークを構築する複数台の情報処理装置全てがアクティブである必要がなく、情報処理装置の総数に応じた所定の割合における台数がアクティブであれば、常時システムを問題なく稼働することができる。

また、上記の本発明のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージにおいては、更に、前記ファイルデータの保存時にキー情報を設定し、前記キー情報を認証することにより読み出しを可能とすることが望ましい。

このような構成を有する本発明のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージでは、ファイルデータの再構築を許可するためのキー情報を生成するため、仮に当該ファイル情報の断片を第三者が取得しても、ファイルデータの再構築は不可能となる。キー情報を有するユーザのみが保存したファイルデータの再構築が可能となるため、上記保存方法と併せて更にセキュリティーを向上することができる。

高い冗長性及び機密性を備え、低コストに運用可能なネットワーク型仮想ストレージを提供することができる。

本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージの概要を示すネットワーク概念図である。 クライアントサーバ方式のコンピュータネットワークと、Ｐｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ方式のコンピュータネットワークと、を比較した模式図である。 本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージを用いたファイルデータの保存概念を示す模式図である。 メタデータから構成されるブロック４７の構成を示す模式図であって、図５は本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージを用いたブロック４７の保存概念を示す模式図である。 本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージを用いたブロック４７の保存概念を示す模式図である。 本実施形態におけるネットワーク分散型重複排除ファイルストレージの重複データの排除方法の概念を説明する模式図である。

以下、図１〜図６を参照しながら、本発明に係るネットワーク分散型重複排除ファイルストレージの代表的な実施形態を詳細に説明する。但し、本発明は図示されるものに限られるものではなく、各図面は本発明を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために必要に応じて比や数を誇張又は簡略化して表している場合もある。更に、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することもある。

１．ネットワーク分散型重複排除ファイルストレージの概要
図１を用いて、本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージの概要について説明する。図１は、本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージの概要を示すネットワーク概念図である。

図１に示すとおり、本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージは、概ねハードウエアとなる複数台（Ｎ台：Ｎは２以上の整数）の情報処理装置１から構成され、当該複数台の情報処理装置１それぞれを接続して構築した分散型台帳技術（以下、本実施形態では「ブロックチェーン」とも称する）を備えるコンピュータネットワークを用いた仮想ストレージである。

個々の情報処理装置１は、コンピュータネットワークに接続されたその他の情報処理装置１を仮想ストレージとして使用することができ、更に保存したデータの冗長化及び暗号化によって、データ保護の信頼性と、第三者によるデータの抜き取りや改竄等を阻止する高いセキュリティーと、を備えている。
また、データの保存は、コンピュータネットワークに接続されたその他の情報処理装置１が有するその他のデータと比較され、双方の一部又は全部が合致した際は当該合致部分を除く非重複データのみを保存することにより、効率的なストレージ運用も可能とするものである。

２．ネットワーク分散型重複排除ファイルストレージの詳細
＜情報処理装置１及びコンピュータネットワーク＞
上記コンピュータネットワークを構築するＮ台の情報処理装置１は、それぞれ、少なくともＣＰＵ（中央演算処理装置）と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等から構成されるストレージと、情報通信手段と、後述する制御アプリケーションソフトウエア１３と、を備えたパーソナルコンピュータ（以下、本実施形態では「ＰＣ」とも称する）や携帯機器用ＯＳを備えたスマートフォン、又はタブレット端末であって、これらＮ台の情報処理装置１がインターネットを介して接続することによりコンピュータネットワークを構築している。

なお、当該コンピュータネットワークは、インターネットに限らず、例えばＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＣＡＮ（Ｃａｍｐｕｓ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＭＡＮ（Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等を用いて限られた範囲内で構築してもよい。

当該コンピュータネットワークは、特定の役割を集中的に担当するサーバを配設したクライアントサーバ方式ではなく、接続した情報処理装置１個々を直接接続するＰｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ方式を用いている。即ち、本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージは、データを管理する中央サーバを待たず、コンピュータネットワークを構築する複数台の情報処理装置１が備えた全てのストレージを用いてデータ管理を行う。

クライアントサーバ方式では、コンピュータネットワークに接続した情報処理装置１の台数が一定以上多くなるとサーバ及び該サーバに接続する回線に負荷が集中するのに対し、Ｐｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ方式では情報処理装置１の台数が膨大になっても特定装置へのアクセス集中が発生せず、スムーズな情報通信を行える。

＜制御アプリケーションソフトウエア１３＞
制御アプリケーションソフトウエア１３は、複数台の情報処理装置１それぞれを上記Ｐｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ方式で接続し、ファイルデータ５の保存、変更、読み出しに係る処理を行うソフトウエアであって、各情報処理装置１にインストールされ、ストレージ内に格納される。また、本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージの各種情報と、操作に用いるインターフェイス等を可視化し、情報処理装置１が備えるディスプレイに表示する。

更に、当該制御アプリケーションソフトウエア１３は、コンピュータネットワークに接続された複数台の情報処理装置１が備えるそれぞれのストレージを、仮想的な１台の記憶装置として管理する機能が備わっている。これは、ＲＡＩＤ（Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ Ａｒｒａｙ ｏｆ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｄｉｓｋｓ）と略同様にデータ管理の冗長性を向上させるものであって、制御アプリケーションソフトウエア１３は、複数台の情報処理装置１で構築したコンピュータネットワークで略ＲＡＩＤを実現するソフトウエア方式のＲＡＩＤコントローラとなる。

なお、本実施形態では、上記ＲＡＩＤをソフトウエア方式としているが、コンピュータネットワークに接続された情報処理装置１全てに物理的なＲＡＩＤコントローラ（例えばＳｅｒｉａｌＡＴＡのＲＡＩＤコントローラカード等）を実装させることができればハードウエア方式のＲＡＩＤとすることも可能である。

本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージは、上記複数台の情報処理装置１で構築したコンピュータネットワークを略ＲＡＩＤ化し、更に後述するブロックチェーンの概念を加えて構成したものである。

＜ブロックチェーンの概要＞
ブロックチェーンは、コンピュータネットワーク内において「ブロック」と呼ばれるデータの単位を一定時間ごとに生成し、当該「ブロック」を「チェーン」の様に連結していくことにより、データの保管及び管理を行う分散型データベース技術であり、現在は主にビットコイン（Ｐｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ型の暗号通過）の取引監視に用いられている。

図２に示すとおり、従来の一般的なクライアントサーバ方式で構築されたコンピュータネットワークでは、該ネットワークに接続された情報処理装置１間の通信履歴等を中央サーバのみが一括して管理していたのに対し、ブロックチェーンを用いたコンピュータネットワークは、全ての情報処理装置１がＰｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒで接続されているため、全ての情報処理装置１で共有管理することが可能である。

ブロックチェーンについて、より具体的には、「ブロック」と称するデータは、概ね直前に連結した他の「ブロック」のハッシュ値と、トランザクション情報（ビットコインではユーザ間の取引記録）と、該作業が実行された時間と、から構成され、ＰｏＷ（Ｐｒｏｏｆ ｏｆ Ｗｏｒｋ）等のコンセンサス・アルゴリズムを用いて、例えば新規作業の処理に使用したＣＰＵ（中央演算装置）の演算量が最も多い情報処理装置が当該新規作業の履歴を有した最新「ブロック」を生成する。

この「ブロック」は、生成された順に連結されてブロックチェーンデータを構成し、Ｐｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ方式で接続された（Ｎ−１）台全ての情報処理装置とも共有する。即ち、例えば１台の情報処理装置で生成された「ブロック」を（Ｎ−１）台の情報処理装置と共有し、結果として、全体としてＮ台の情報処理装置で共有することになる。よって全ての情報処理装置が全く同様のブロックチェーンデータを有することになり、コンピュータネットワーク内で行われた全ての実行された作業履歴を共有することができる。

ブロックチェーンの技術を用いることにより、例えばコンピュータネットワークに接続された１台の情報処理装置が有するブロックチェーンデータに第三者が不正アクセスし、あるブロックのデータ改竄を試みても、当該ブロック以降のブロック全てを破棄しない限り実行は不可能である。更に、１台の情報処理装置が有するブロックチェーンデータを改竄したとしても、他の情報処理装置が共有するブロックチェーンデータと比較され、一定のルールに基づく多数決によって正統なデータを決定し、確実な同期を確保することができる。

３．ネットワーク分散型重複排除ファイルストレージを用いたデータの保存等
以下、上述したソフトウエア方式による略ＲＡＩＤとブロックチェーンとの組合せによる具体的なファイルデータ５の保存、変更及び読み出しについて詳細に説明する。本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージは、ファイルデータ５保存を行うため、ファイルデータ５自身の保存と、当該ファイルデータ５の保存に関するメタデータの保存と、を行うことにより達成する。

当該説明では、理解容易とするために、第一情報処理装置２３、第二情報処理装置２５、第三情報処理装置２７、第四情報処理装置２９、第五情報処理装置３１、の合計５台から構築されるコンピュータネットワークとし、第一保存データ１７、第二保存データ１９、第三保存データ２１、の合計３つのファイルデータを保存するケースを代表して説明する。

＜ファイルデータの保存＞
図３を用いて、本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージを用いたファイルデータの保存について詳細に説明する。図３は、本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージを用いたファイルデータの保存概念を示す模式図である。
なお、本実施形態では、ＲＡＩＤＺ（可変ストライプ幅及びパリティ分散記録）の概念を基本としてファイルデータの保存を行っている。

図３に示すとおり、具体的なファイルデータの保存の流れは、まず、制御アプリケーションソフトウエア１３が、第一保存データ１７と、第二保存データ１９と、第三保存データ２１と、をそれぞれ３つに分割し、第一保存データ１７の分割データをａ断片１７Ａ、ｂ断片１７Ｂ、ｃ断片１７Ｃ、第二保存データ１９の分割データをｄ断片１９Ａ、ｅ断片１９Ｂ、ｆ断片１９Ｃ、第三保存データ２１の分割データをｇ断片２１Ａ、ｈ断片２１Ｂ、ｉ断片２１Ｃ、を生成する。

なお、当該分割工程時には、それぞれの断片を結合した際に元の保存データを再構成するためのキー情報が付与され、当該キー情報は例えば複数の文字列から構成されるパスワードとしてユーザに通知する、又は制御アプリケーションソフトウエア１３が独自に管理する。当該キー情報はユーザの保存データを第三者が展開できない様にするためのものであって、同様のセキュリティーを得られるものであれば上記以外の手法を用いてもよい。

次に、同じく制御アプリケーションソフトウエア１３が、ａ断片１７Ａ〜ｃ断片１７Ｃと、ｄ断片１９Ａ〜ｆ断片１９Ｃと、ｇ断片２１Ａ〜ｉ断片２１Ｃと、におけるそれぞれの第一パリティとして、Ｐ−ａｂｃ３３、Ｐ−ｄｅｆ３５、Ｐ−ｄｅｆ３７、を生成し、更に当該第一パリティとは異なる算出方法で生成した第二パリティとして、ＣＰ−ａｂｃ３９、ＣＰ−ｄｅｆ４１、ＣＰ−ｇｈｉ４３、を生成する。

なお、上記工程と同時に、各保存データから所定の計算手順を用いて規則性を有さない固定長の個別値を算出し、ハッシュ値４５を生成する。なお、当該ハッシュ値４５は、後述するメタデータの一部として使用される。

次に、上記までの手順により生成したａ断片１７Ａ、ｂ断片１７Ｂ、ｃ断片１７Ｃ、ｄ断片１９Ａ、ｅ断片１９Ｂ、ｆ断片１９Ｃ、ｇ断片２１Ａ、ｈ断片２１Ｂ、ｉ断片２１Ｃ、と、Ｐ−ａｂｃ３３、Ｐ−ｄｅｆ３５、Ｐ−ｇｈｉ３７、ＣＰ−ａｂｃ３９、ＣＰ−ｄｅｆ４１、ＣＰ−ｇｈｉ４３、と、を、第一情報処理装置２３、第二情報処理装置２５、第三情報処理装置２７、第四情報処理装置２９、第五情報処理装置３１、に保存する。

本実施形態では、各情報処理装置に対して図３の配置で各断片を振り分けて保存し、各パリティは各情報処理装置を跨いで保存している。また、上述のとおりＲＡＩＤＺの概念を基にデータの保存を行うため、図３には表現していないが、各情報処理装置のストライプ幅４９（図３では各情報処理装置の分割サイズ）は、保存する断片及びパリティのデータ容量に応じて可変とし、稼働速度及び耐障害性を向上している。

上記までの工程に従って、第一保存データ１７、第二保存データ１９、第三保存データ２１、を、第一情報処理装置２３、第二情報処理装置２５、第三情報処理装置２７、第四情報処理装置２９、第五情報処理装置３１、に保存することにより、例えば第一情報処理装置２３に障害が生じた場合、該第一情報処理装置２３に保存されたａ断片１７Ａと、ｄ断片１９Ａと、ｇ断片２１Ａと、にアクセス不可能な状態となって、当該３つの断片を構成要素に持つ第一保存データ１７と、第二保存データ１９と、第三保存データ２１と、の再構築は通常不可能となるが、ａ断片１７Ａの復元を可能とするＰ−ａｂｃ３３が第四情報処理装置２９に存在し、またＣＰ−ａｂｃ３９が第五情報処理装置３１に存在するため、第一情報処理装置２３に代替してａ断片１７Ａをコンピュータネットワーク上に存在させることができる。

同様にｄ断片１９Ａは、第三情報処理装置２７のＰ−ｄｅｆ３５又は第四情報処理装置２９のＣＰ−ｄｅｆ４１により、ｇ断片２１Ａは、第二情報処理装置２５のＰ−ｇｈｉ３７又は第三情報処理装置２７のＣＰ−ｇｈｉ４３により、復元可能である。
また、第一情報処理装置２３と同様に、第二〜第五情報処理装置３１に障害が発生した場合においても、それぞれの断片に対応したパリティが他の正常な情報処理装置に存在している限り、復元することできる。

更に、上記構成によると、２台の情報処理装置に障害が発生しても、いずれかの断片が完全に消失することはない。具体的には、例えば第四情報処理装置２９と、第五情報処理装置３１と、に障害発生した場合、第四情報処理装置２９に保存されたｈ断片２１Ｂは、第二情報処理装置２５に保存されたＰ−ｇｈｉ３７、又は第三情報処理装置２７に保存されたＣＰ−ｇｈｉ４３から復元可能であり、第五情報処理装置３１に保存されたｆ断片１９Ｃは、第三情報処理装置２７に保存されたＰ−ｄｅｆ３５、又は第四情報処理装置２９に保存されたＣＰ−ｄｅｆ４１から復元可能であり、更にｉ断片２１Ｃは、第二情報処理装置２５に保存されたＰ−ｇｈｉ３７、又は第三情報処理装置２７に保存されたＣＰ−ｇｈｉ４３から復元することが可能である。

よって、当該構成では５台の情報処理装置の内、３台の情報処理装置が正常であれば第一保存データ１７〜第三保存データ２１全ての復元が可能であり、仮想的なストレージとして稼働を継続することができる。

なお、図３の構成では、５台の情報処理装置を用いて構成されているが、更に多数の情報処理装置を用いた構成にすることで、例えば「ＲＡＩＤ６＋１」や、「ＲＡＩＤ６＋６」等と同様に障害耐性及び堅牢性が向上し、より多数の情報処理端末に障害が発生しても全てのファイルデータ５を復元することができる。理論的には、上記のとおり数千台（Ｎ：Ｎ≧数千）以上の情報処理装置を含み、その１/３台（１/３Ｎ）以上がアクティブに稼働しているのが好ましい。よって、本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージは、コンピュータネットワークを構築する複数台の情報処理装置全てがアクティブである必要がなく、情報処理装置の総数に応じた所定の割合における台数がアクティブであれば、常時システムを問題なく稼働することができる。

＜メタデータの保存＞
次に、図４及び図５を用いて、本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージを用いたメタデータの保存について詳細に説明する。図４は、メタデータから構成されるブロック４７の構成を示す模式図であって、図５は本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージを用いたブロック４７の保存概念を示す模式図である。

本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージは、ブロックチェーンの技術を用いてファイルデータの保存に関するメタデータを保存している。メタデータとは、概ねファイルデータ５から生成したハッシュ値４５と、当該ファイルデータ５の保存時に分割して生成した各断片及びパリティの保存場所情報５１と、当該ファイルデータ５の保存時間情報５３と、から構成されたものである。

図４に示すとおり、メタデータをブロックチェーンの技術を用いて保存するため、ファイルデータ５の保存時に制御アプリケーションソフトウエア１３が、ハッシュ値４５と、保存場所情報５１と、保存時間情報５３と、前ブロックのハッシュ値５５と、を含むブロック４７を生成する。当該ブロック４７は、上記ブロックチェーンの概要で詳述したブロックと同様に、生成された順番に複数個が連結され、ブロックチェーンデータ１１を形成するものであり、隣合うブロックは前ブロックのハッシュ値５５により位置関係が固定されている。

また、図５に示すとおり、例えば複数台の情報処理装置により構築されたコンピュータネットワークで、ある情報処理装置１０１が新しいブロック４７を生成した場合、当該ブロック４７は他の情報処理装置１０３全てに送信される。また、ブロック４７を生成した情報処理装置１を含める全ての情報処理装置は、新しいブロック４７を自身が保有しているブロックチェーンデータ１１と結合し、該ブロックチェーンデータ１１を更新する。
なお、上記では代表して情報処理装置１が新しいブロック４７を生成したが、他の情報処理装置が新しいブロック４７を生成した場合も同様にブロックチェーンデータ１１の更新が行われる。

これにより、常時最新のブロックチェーンデータ１１がコンピュータネットワークを構築する全ての情報処理装置で共有され、第三者によるメタデータの改竄や抜き取り等を好適に防止することができる。また、中央サーバが存在しなくとも、メタデータがコンピュータネットワーク上に存在できるため、中央サーバの管理者等における特定の人物にメタデータ及び保存したファイルデータ５の情報を取得されることがない。

＜ファイルデータの読み出し及び変更＞
次に、本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージに保存したファイルデータ５の読み出しについて説明する。
まず、制御アプリケーションソフトウエア１３が保存したファイルデータ５のキー情報を受け付け、当該キー情報の照合を行った後、指定されたファイルデータ５のメタデータをブロックチェーンデータ１１から参照する。

続いて、参照したメタデータからファイルデータ５を構成する断片及びパリティの保存場所を特定し、当該保存場所となる複数台の情報処理装置にアクセスした後、断片を読み込んで暗号化の解除及び結合し、ファイルデータ５を再構築する。なお、保存場所となる情報処理装置がパッシブ又は障害等を発生していた場合は、パリティから該当する断片を復元し、これを代用することでファイルデータ５を再構築する。
次に、本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージに保存したファイルデータ５の変更について説明する。

４．重複データの排除
次に、図６を用いて重複データを排除する保存方法について詳細に説明する。図６は、本実施形態におけるネットワーク分散型重複排除ファイルストレージの重複データの排除方法の概念を説明する模式図である。上述のとおり、本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージは、複数台の情報処理装置から構成される仮想ストレージを効率的に運用するため、ファイルデータ５を保存する際に、当該ファイルデータ５と、コンピュータネットワークを構築する全ての情報処理装置に保存された他のデータと、を比較して重複部を排除し、非重複部のみを保存対象とする。

当該説明では、理解容易のため、保存するファイルデータ５を第一データ５７、比較するデータを第二データ５９として具体的に説明する。まず、ユーザが制御アプリケーションソフトウエア１３を用いて保存する第一データ５７を指定し、制御アプリケーションソフトウエア１３が当該第一データ５７を認識する。続いて、制御アプリケーションソフトウエア１３は、第一データ５７を所定の間隔で区切ってａ部５Ａ、ｂ部５Ｂ、ｃ部５Ｃ、ｄ部５Ｄ、ｅ部５Ｅ、ｆ部５Ｆ、ｇ部５Ｇ、ｈ部５Ｈ、とし、それぞれのデータ内容及び構成等を確認する。

次に、制御アプリケーションソフトウエア１３は、コンピュータネットワークを構築する全ての情報処理装置に保存された他のデータを参照し、第一データ５７を構成する上記ａ部５Ａ〜ｈ部５Ｈに類似する部位を有する第二データ５９を選択する。なお、参照対象となる上記他のデータにおいても、自身が保存される際に、重複データの排除工程を経ているため、第一データ５７と同様に所定の間隔で区切り、それぞれの内容及び構成等が確認されている。よって、当該情報のハッシュ値をメタデータに含めていれば、重複データ排除を実行する制御アプリケーションソフトウエア１３は、自身がインストールされた情報処理装置が有するブロックチェーンデータ１１を参照することで迅速かつ容易に完結することができる。
ここでは、選択されたデータが第二データ５９のみとして説明するが、当該工程で選択されるデータ数は、参照結果によって変動してもよい。

続いて、第一データ５７を構成するａ部５Ａ、ｂ部５Ｂ、ｃ部５Ｃ、ｄ部５Ｄ、ｅ部５Ｅ、ｆ部５Ｆ、ｇ部５Ｇ、ｈ部５Ｈ、と、第二データ５９を構成するｉ部５９Ａと、ｊ部５９Ｂと、ｋ部５９Ｃと、ｌ部５９Ｄと、ｍ部５９Ｅと、ｎ部５９Ｆと、ｏ部５９Ｇと、ｐ部５９Ｈと、を更に詳細に比較し、同一データとなる部位を特定する。

より具体的には、第一データ５７のｂ部５Ｂは、第二データ５９のｊ部５９Ｂと同一データであり、第一データ５７のｃ部５７Ｃは、第二データ５９のｎ部５９Ｆと同一データであり、第一データ５７のｇ部５７Ｇは、第二データ５９のｌ部５９Ｄと同一データであることを特定する。

次に、重複データとなるｂ部５７Ｂと、ｃ部５７Ｃと、ｇ部５７Ｇと、を保存対象から排除し、非重複データであるａ部５７Ａと、ｄ部５７Ｄと、ｅ部５７Ｅと、ｆ部５７Ｆと、ｈ部５７Ｈと、から構成される圧縮第一データ１５７を保存する。
ａ部５Ａからｈ部５Ｈまでの全てを保存対象とすると、重複データを含めて複数台の情報処理装置から構成される仮想ストレージに保存してしまうが、上記重複データの排除を行うことにより、当該仮想ストレージの総容量の圧迫と、保存時の作業の長時間化と、を抑制し、仮想ストレージを効率的に運用することが可能となる。

上記重複データの排除は、例えば分割した部位数、重複データの内容、重複データと同データを有する第二データ５９の情報及び保存場所情報等をメタデータに追加することで、読み出し及び変更時に保存した第一データ５７を用意に再構築することができる。

また、後に重複データを有する第二データ５９に対して変更や削除等が行わる場合は、第一データ５７と共有する重複部位のみが複製保管されるため、第二データ５９が仮想ストレージから完全に削除されても第一データ５７は問題なく再構築することができる。
本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージは、ネットワークを構成する情報処理装置の台数や、保存されるデータの種類にも依存するが、上記重複データの排除により、理論値として７０％〜８５％の圧縮率を達成することができる。

本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージは、上述の内容により構築されているため、一般的なクラウドを用いたオンラインストレージ提供サービスとは異なり、オンラインストレージの運営者等に対しても保存したデータが流出することがない。また、データセンタの配設が不要となるため、該データセンタのシステム維持、エンジニアの人件費を含め、その他稼働に必要な種々のコストを大幅に削減することが可能である。

また、本ネットワーク分散型重複排除ファイルストレージは、コンピュータネットワークを構築する情報処理装置の台数により仮想ストレージの総容量（各情報処理装置が備えたストレージの容量の和）が決定するものであるが、インターネットに接続可能なＰＣやスマートフォン等であれば、当該機器の所有者が任意に接続することができるため、ユーザ数が増加することにより、仮想ストレージの総容量も同様に増加する。

本ネットワーク分散型重複排除ファイルストレージを構成するコンピュータネットワークに接続した情報処理装置は、必ずしも具備したストレージの全容量を仮想ストレージに提供する必要はなく、情報処理装置の所有者が任意に提供する容量を決定することができるため、接続後も情報処理装置を通常とおり使用することが可能である。このため、ＰＣやスマートフォンの所有者は、容易に本ネットワーク分散型重複排除ファイルストレージに参加することができ、例えば仮想ストレージに提供した容量と同容量分の仮想ストレージを無料で使用可能等にすることで、ユーザ数の増加と、それに伴う仮想ストレージの総容量の増加と、を期待することができる。

更に、本ネットワーク分散型重複排除ファイルストレージに保存されたデータは、第三者機関等を介することなくユーザ間で送受信することができる。当該送受信は、キー情報の共有又は相手側ユーザの指定等を行うことにより実行できるため、仮想通過を用いたデジタル資産（画像、映像、音楽等）の売買に用いることも可能となる。売買対象となるデジタル資産及び仮想通貨のやり取りがブロックチェーンで管理されるため、安全に取引を行いつつ、著作権の保護にも大きく寄与することが可能である。

以上、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明してきたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載の精神及び教示を逸脱しない範囲でその他の改良例や変形例が存在する。そして、かかる改良例や変形例は全て本発明の技術的範囲に含まれることは、当業者にとっては容易に理解されるところである。

例えば、本実施形態のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージに対するデータの保存、編集、削除等の操作を、情報処理装置１に物理的に接続されたストレージドライブ（ＵＳＢフラッシュメモリ等）の操作と同様に行えるように、操作性及びインターフェイスを向上させるアプリケーションソフトウエア（デバイスドライバを含む）を追加してもよい。

本発明により提供されるネットワーク分散型重複排除ファイルストレージシステムは、高い冗長性及び機密性を備え、低コストに運用可能なネットワーク型仮想ストレージシステムである。

１ 情報処理装置
１１ ブロックチェーンデータ
１３ 制御アプリケーションソフトウエア
１５ 中央サーバ
１７ 第一保存データ
１７Ａ ａ断片
１７Ｂ ｂ断片
１７Ｃ ｃ断片
１９ 第二保存データ
１９Ａ ｄ断片
１９Ｂ ｅ断片
１９Ｃ ｆ断片
２１ 第三保存データ
２１Ａ ｇ断片
２１Ｂ ｈ断片
２１Ｃ ｉ断片
２３ 第一情報処理装置
２５ 第二情報処理装置
２７ 第三情報処理装置
２９ 第四情報処理装置
３１ 第五情報処理装置
３３ Ｐ−ａｂｃ
３５ Ｐ−ｄｅｆ
３７ Ｐ−ｇｈｉ
３９ ＣＰ−ａｂｃ
４１ ＣＰ−ｄｅｆ
４３ ＣＰ−ｇｈｉ
４５ ハッシュ値
４７ ブロック
４９ ストライプ幅
５１ 保存場所情報
５３ 保存時間情報
５５ 前ブロックのハッシュ値
５７ 第一データ
５７Ａ ａ部
５７Ｂ ｂ部
５７Ｃ ｃ部
５７Ｄ ｄ部
５７Ｅ ｅ部
５７Ｆ ｆ部
５７Ｇ ｇ部
５７Ｈ ｈ部
５９ 第二データ
５９Ａ ｉ部
５９Ｂ ｊ部
５９Ｃ ｋ部
５９Ｄ ｌ部
５９Ｅ ｍ部
５９Ｆ ｎ部
５９Ｇ ｏ部
５９Ｈ ｐ部
１０１ 情報処理装置
１０３ 他の情報処理装置
１５７ 圧縮第一データ

Claims (4)

1. ストレージ及び制御アプリケーションソフトウエアを有するＮ台（Ｎは２以上の整数）の情報処理装置を含むネットワーク分散型重複排除ファイルストレージであって、
   Ｎ台の前記情報処理装置が、Ｐｅｅｒ ｔｏ Ｐｅｅｒ方式で接続されたコンピュータネットワークを構築しており、
   Ｎ台の前記情報処理装置それぞれが、ファイルデータを複数に分割し、前記制御アプリケーションソフトウエア及び前記コンピュータネットワークを介して、（Ｎ−１）台の前記情報処理装置が具備する各前記ストレージに分散して保存し、更に分割して保存した前記ファイルデータを（Ｎ−１）台の前記情報処理装置が具備する各ストレージから読み出して再構築可能であり、
   前記ファイルデータの保存時に、当該ファイルデータを構成する情報の一部又は全部を（Ｎ−１）台の前記情報処理装置が有する場合、当該（Ｎ−１）台の前記情報処理装置が有する重複データと紐付けて非重複データのみを保存し、
   前記ファイルデータの保存及び読み出し時のメタデータを、分散型台帳技術を用いて全ての前記情報処理装置で共有すること、
   を特徴とするネットワーク分散型重複排除ファイルストレージ。
2. 前記メタデータが、少なくとも前記ファイルデータのハッシュ値と、前記ファイルデータの保存場所情報と、を有すること、
   を特徴とする請求項１に記載のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージ。
3. 前記制御アプリケーションソフトウエアがソフトウエア方式のＲＡＩＤコントローラ機能を備え、
   前記コンピュータネットワークに接続された前記情報処理装置複数台のストレージを略ＲＡＩＤ化すること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージ。
4. 前記ファイルデータの保存時にキー情報を設定し、前記キー情報を認証することにより読み出しを可能とすること、
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のネットワーク分散型重複排除ファイルストレージ。