JP4991283B2 - コンテンツベースのアドレシングにおける追加ハッシュ関数 - Google Patents
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Description
以下の議論の理解を助けるために、コンテンツアドレス可能な記憶を簡単に復習することが役に立つだろう。図1は、文書102についてのハッシュベースのユニークな識別子122を作る技術を示す。以下の記載は、表現され管理される簡単な文書の例を用いるが、文書102はディジタル形式で表現される任意のタイプの情報でありえる。例えば本発明は、コンピュータファイル、ファイル群のグループ、ファイル識別子群のグループ、または他のデータの集積またはデータベース情報のような情報の任意の電子的表現に適用可能である。そのような他のデータの集積には、ディジタルオーディオまたはビデオストリームからのフレームまたはクリップ、ディジタル写真、スキャンされた紙の文書、ボイスメッセージ、CAD/CAMデザイン、MRIまたはX線データ、メッセージレコードまたはファイルからのストリーム、システムの監査またはステータスログからのログエントリ、電子メールアーカイブ、小切手イメージなどが含まれる。データベース情報には、リレーショナル、階層、ネットワークまたは他のデータベースが含まれる。一般に、ディジタル情報は、2進(またはn進)ディジットの任意のストリングを含みえる。ある実施形態において、ディジタル情報は、バイナリラージオブジェクト、つまりBLOB群として操作される。以下の記載は、コンピュータファイルを例として用いるが、本発明はそのようには限定されない。「コンピュータファイル」という語は、前述の情報のタイプの任意の電子的表現を包含するようにここでは用いられる。
図2は、異なるハッシュ関数を用いて計算された任意の個数のファイルについてのハッシュ値を含むテーブル200を示す。テーブル200は、ある実施形態では「ハッシュオーソリティ(hash authority)」と呼ばれる。データベースに含まれる特定のファイルについて、テーブル200は、異なるハッシュ関数を用いて計算されたそのファイルについての任意の個数の異なるハッシュ値を保持しえる。例えばテーブル200は、第1ハッシュ関数(例えばMD5アルゴリズム)を用いて計算されたアドレスハッシュ値(AH)を保持するカラム204、および異なるハッシュ関数を用いて計算された検証ハッシュ値(VH)を保持するカラム208を含む。それぞれのロウは与えられたファイルに対応する。例えばロウ212はファイルAに対応し、MD5アルゴリズム(例えば)を用いて計算されたファイルAについてのAHを含む。ファイルAについてのVHは256ビットハッシュ関数またはそれより強いものを用いて計算される。特定のファイルAについて、そのAHがそのVHと関連付けられて記憶され、よって特定のファイルについてのAHを参照することによってそのVHが得られ、かつその逆も成り立つことをロウ212は示す。特定のファイルについてのVHは、そのファイルについてAHを計算するのに用いられるハッシュ関数と同じ長さ(またはそれより短い長さ)を有するハッシュ関数の結果でありえる。しかしVHを計算するのに用いられるこのハッシュ関数がより強いことが好ましい。また、カラム208のような多くのカラムが存在しえ、その結果、ある与えられたファイルについて、異なる検証ハッシュ関数を用いて計算された多くのVH値を有してもよい。
本発明の実施形態は、デスクトップコンピュータ、サーバ、専用のメインフレームなどの上に常駐するデータベースにおいて実現されえると同時に、分散されたかたちでも実現されえる。図6は、コンピュータファイル(または他のディジタル情報)を保持するデータベースが多くのサーバコンピュータの中で分散されているマルチレベルデータベース400を示す。このデータベースは、任意の個数のコンピュータにわたって分散化されたやり方で実現されえ、これには図6に示される単純マルチレベルデータベースが含まれる。もちろんより少ない、またはより多い個数のレベルが存在しえ、また、異なるタイプの階層中に配置されたより少ない、またはより多い個数のデータベースサーバが存在しえる。この例では、データベースサーバ410、412、および414は、大きな会社の部門に関連付けられたサーバを表す。データベースサーバ420(および示されない他のもの)は、示される3つの部(および示されない他のもの)を有する会社内の事業部レベルを表す。データベースサーバ430は、本社オフィスと関連付けられ、他の会社または子会社に対応する他のサーバともリンクされえ、グローバルハッシュオーソリティが存在しえる次のより高いレベルへのリンクをも有しえる。
図8は、既存のコンテンツアドレス可能な記憶システムにハッシュオーソリティ機能を追加するある技術を記載するフローチャートである。先行技術はコンテンツアドレス可能な記憶技術を記載し、これによれば与えられたファイルについてハッシュ関数が用いられてユニークなメッセージダイジェストを生成する。ファイルがコンテンツアドレス可能な記憶(CAS)システムに記憶されるとき、そのメッセージダイジェストは、ユニークにそのファイルをアドレスするためだけではなく、ファイルのコンテンツを検証するためにも用いられえる。以下の実施形態を用いれば、ここで記載されるようなハッシュオーソリティ機能を、そのようなCASシステムに追加する(すなわち、第2検証ハッシュ関数の使用を追加する)ことが可能である。704において、図2のそれと類似のハッシュオーソリティテーブルまたは類似のデータ構造が作られてアドレスハッシュ値(AH)および検証ハッシュ値(VH)を保持する。既存のCASシステムは、コンテンツアドレスまたはアドレスハッシュ値(AH)をそれぞれのファイルについて生成するために、特定のハッシュ関数(以下ではアドレシングハッシュ関数と呼ぶ)を既に利用している。これらAH値は、新しく作られたハッシュオーソリティテーブルの第1カラムに置かれ、一方、第2カラムはそれぞれのファイルについて検証ハッシュ関数によって生成された検証ハッシュ値を保持する。好ましくは検証ハッシュ関数は、アドレシングハッシュ関数よりも強い、異なるハッシュ関数である。
図9は、検証ハッシュ関数をアップグレードする技術を記載するフローチャートである。前述のように、検証ハッシュ関数は、ファイルのコンテンツを検証するためにアドレシングハッシュ関数に加えて用いられる。より完全な完全性を提供するために、既存の検証ハッシュ関数を置き換えること、または第2検証ハッシュ関数をシステムに追加することも可能である。例えば、もし256ビット検証ハッシュ関数が現在用いられているなら、512ビット検証ハッシュ関数が追加され、用いられてもよい。以下は、第2検証ハッシュ関数が第1検証ハッシュ関数と共に用いられる技術を記載するが、第1検証ハッシュ関数を第2検証ハッシュ関数で置換することも可能である。
いったんアドレシングおよび検証の異なる機能が2つの別個のハッシュ関数によって扱われえる(前述のように)ことが判れば、ファイルをユニークに識別し、データベース内のそのユニークなアドレスとして機能するために、アドレシングハッシュ関数によって生成されたものとは異なるユニークな数が用いられえることがさらに判る。換言すれば、アドレシングハッシュ関数は検証目的に用いられるのではないので(別個の検証ハッシュ関数の使用のために)、ユニークなアドレスをファイルのために生成するためのユニークな数を生成するアドレシングハッシュ関数を使うことは厳しく必要というわけでもないだろう。これらの目的のために、もしファイルをアドレスするための、充分に大きな乱数がユニークな識別子として生成されるなら、ファイルのコンテンツを検証するために検証ハッシュ関数がやはり用いられえ、同じ効果を得ることになろう。簡単に言えば、アドレシングハッシュ関数は、ファイルについてのユニークなアドレスとして用いられるべき、適切なだけ充分に大きい乱数を発生する乱数発生器によって置き換えられえる。
本発明は、さまざまなコンピュータ上で実現されえる。ある想定された実施形態において、文書を記憶および読み出しするのに用いられるコンピュータハードウェアは、マサチューセッツ州、Hopkinton のEMC Corporationから入手可能なCenteraブランドのコンピュータである。このCentera製品説明ガイドは、このコンピュータおよびそのソフトウェアを記述し、http://www.emc.com/pdf/products/centera/centera_guide.pdfにおいて入手可能であり、ここで参照によって援用される。このシステムソフトウェアはLinuxおよびJAVA(登録商標)を用いて記述されえる。この実施形態において、Centeraコンピュータは、図1
に示されるように、ユーザがメッセージダイジェストをURLを介して供給できるようにするウェブサイトのバックエンドであることが想定される。ウェブサイトサーバ上で動作するシステムソフトウェアは、Centeraおよびユーザ間をインタフェースし、ここで記載したようにファイル挿入および取り出しを可能にする。乱数発生器の使用を伴う実施形態においては、任意の汎用コンピュータ上で実現されえ、マイクロソフト社から入手可能な.NETおよびC#(「Cシャープ」)言語と併せてLinuxも用いられえる。
Claims (18)
- コンピュータを用いてコンピュータファイルをデータベースに追加する方法であって、
前記データベースに追加すべき前記コンピュータファイルを受け取ること、
前記コンピュータファイルについてのユニークな識別子であって、前記データベースにおけるユニークな位置を識別するのに用いるユニークな識別子を、前記コンピュータが計算すること、
前記コンピュータファイルについての、前記ユニークな識別子とは異なる検証ハッシュ値であって、前記コンピュータファイルの内容を検証するのに用いられる検証ハッシュ値を、検証ハッシュ関数を用いて、前記コンピュータが計算すること、
前記コンピュータファイルを前記データベースにおいて前記ユニークな識別子によって特定される位置に記憶すること、
前記ユニークな識別子および前記検証ハッシュ値を対応付けたユニークな識別子−検証ハッシュ値のペアを、前記データベースに関連付けられたデータ構造に、前記コンピュータが追加すること、および
前記コンピュータのメモリに前記データ構造を保存すること
を含み、
前記ユニークな識別子−検証ハッシュ値のペアは前記データ構造に関連付けられ、それにより前記ユニークな識別子−検証ハッシュ値のペアの前記データ構造への前記追加は、前記データベース内の前記コンピュータファイルの存在を示しており、
更に、前記コンピュータが、前記コンピュータファイルを、前記メモリに記憶された前記データ構造へ追加するに際して、
前記コンピュータファイルのコピーが前記データベースに存在するであるかを、前記ユニークな識別子と一致する値を求めて前記メモリに記憶された前記データ構造を検索することによって前記コンピュータが決定すること、
前記コンピュータファイルのコピーが前記データベースに存在すると決定されるとき、前記コンピュータファイルの前記コピーについてのコピーハッシュ値を、前記コンピュータが前記検証ハッシュ関数を用いて計算すること、および前記検証ハッシュ値を前記コンピュータが前記コピーハッシュ値と比較すること、
前記検証ハッシュ値が前記コピーハッシュ値と一致すると決定されるときは、前記コンピュータが所定のアクションを取ること、
前記検証ハッシュ値が前記コピーハッシュ値と一致しないと決定されたときは、問題を、前記コンピュータが入出力装置を用いてユーザに報知すること、
を含み、
前記データ構造はテーブル、リストまたはツリーデータ構造である方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記ユニークな識別子は第1のハッシュ関数から演算され、前記検証ハッシュ関数は前記第1のハッシュ関数よりもより強いセキュリティを提供する方法。
- コンピュータを用いて所望のコンピュータファイルをデータベースから取り出す方法であって、
前記所望のコンピュータファイルについてのユニークな識別子であって、前記データベースにおけるユニークな位置を識別するのに用いるユニークな識別子を前記コンピュータが得ること、
前記ユニークな識別子を参照として用いて、前記コンピュータが、前記データベースから記憶されたコンピュータファイルを取り出すこと、
前記ユニークな識別子を用いることによって前記データベースに関連付けられたデータ構造からユニークな識別子−検証ハッシュ値のペアを取り出すことであって、前記データ構造はコンピュータのメモリに保存されており、前記取り出された検証ハッシュ値は検証ハッシュ関数を用いて前記記憶されたコンピュータファイルから前もって導かれており、前記導かれた検証ハッシュ値は前記ユニークな識別子とは異なっており、
前記検証ハッシュ関数を用いて前記記憶されたコンピュータファイルの内容を検証する検証ハッシュ値を、前記コンピュータが計算すること、
前記計算された検証ハッシュ値を前記導かれた検証ハッシュ値と、前記コンピュータが比較すること、および
前記計算された検証ハッシュ値が前記導かれた検証ハッシュ値と一致するときに前記記憶されたコンピュータファイルが前記所望のコンピュータファイルであると前記コンピュータが決定し、前記記憶されたコンピュータファイルの内容の検証に前記計算された検証ハッシュ値を用いることによって、前記所望のコンピュータファイルを、前記コンピュータが前記データベースから取り出すこと
前記計算された検証ハッシュ値が前記導かれた検証ハッシュ値と一致しないときは、問題を、前記コンピュータが入出力装置を用いてユーザに報知すること、
を含み、
前記データ構造はテーブル、リストまたはツリーデータ構造である方法。 - 請求項3に記載の方法であって、
前記所望のコンピュータファイルの取り出し要求であって、前記ユニークな識別子を含む取り出し要求をユーザーから受け取ること、
前記記憶されたコンピュータファイルが前記所望のコンピュータファイルであるとき、前記記憶されたコンピュータファイルを前記ユーザに届けること
をさらに含む方法。 - 請求項3に記載の方法であって、
前記ユニークな識別子を探して前記データ構造を検索することによって記憶されたコンピュータファイルを取り出す前記ステップを実行すること
をさらに含む方法。 - 請求項3に記載の方法であって、前記ユニークな識別子は、第1のハッシュ関数を用いて計算され、前記検証ハッシュ関数は前記第1ハッシュ関数よりもより強いセキュリティを提供する方法。
- コンピュータを用いて、ファイル群のデータベースにハッシュオーソリティ機能を追加する方法であって、
(A)複数のエントリを含むハッシュオーソリティデータ構造を、テーブル、リストまたはツリーデータ構造として作ること、
(B)前記データベースのファイルについてのユニークな識別子であって、前記データベースにおけるユニークな位置を識別するのに用いられるユニークな識別子を、前記コンピュータが取り出すこと、
(C)前記データベースから、前記コンピュータが前記ファイルを取り出すこと、
(D)前記ファイルについての、前記ユニークな識別子とは異なる検証ハッシュ値であって、前記ファイルの内容を検証するのに用いられる検証ハッシュ値を、検証ハッシュ関数を用いて、前記コンピュータが計算すること、
(E)前記ユニークな識別子および前記検証ハッシュ値を対応付けたユニークな識別子−検証ハッシュ値のペアを前記ハッシュオーソリティデータ構造の前記エントリのうちの1つに、前記コンピュータが追加すること、および
(F)前記コンピュータのメモリに前記ハッシュオーソリティデータ構造を保存すること
を含み、
前記ユニークな識別子−前記検証ハッシュ値のペアは前記データベース内で関連付けられており、
前記ファイルを、前記コンピュータが前記ユニークな識別子を用いて前記データベースから取り出す際には、前記ハッシュオーソリティ機能を用いて、
前記検証ハッシュ関数を用いて前記ファイルの内容を検証する検証ハッシュ値を、前記コンピュータが計算し、
前記計算された検証ハッシュ値を前記ユニークな識別子−前記検証ハッシュ値のペアとして記憶された検証ハッシュ値と、前記コンピュータが比較し、
前記計算された検証ハッシュ値が前記記憶された検証ハッシュ値と一致するときには前記ファイルが前記所望のファイルであると、前記コンピュータが決定し、
前記計算された検証ハッシュ値が前記記憶された検証ハッシュ値と一致しないときは、問題を、前記コンピュータが入出力装置を用いてユーザに報知するようにされた
方法。 - 請求項7に記載の方法であって、前記ユニークな識別子はアドレシングハッシュ関数から演算され、前記検証ハッシュ関数は前記アドレシングハッシュ関数よりもより強いセキュリティを提供する方法。
- 請求項7に記載の方法であって、
前記データベース中の前記複数のファイルのうち、前記取り出されたファイル以外のファイルのそれぞれについて、請求項7のステップ(B)ないし(E)を実行すること
をさらに含む方法。 - コンピュータを用いて、ファイルのデータベース内の検証ハッシュ関数をアップグレードする方法であって、
前記ファイルのデータベースを表すデータ構造へアクセスすることであって、前記データ構造は、前記データベース内の前記ファイルのそれぞれについてのユニークな識別子−検証ハッシュ値のペアを含み、前記各ファイルについての前記検証ハッシュ値は前記各ファイルのコンテンツにおいて実行される検証ハッシュ関数を用いて前もって計算され、前記検証ハッシュ値は、前記各ファイルについてのユニークな識別子とは異なっており、前記ユニークな識別子は前記データベースにおけるユニークな位置を識別するのに用いられ、
前記データベース内の前記ファイルのそれぞれについて、
前記、前記コンピュータがファイルを取り出すこと、
より強い検証ハッシュ関数を用いて前記ファイルについての新しい検証ハッシュ値であって、前記ファイルの内容を検証するのに用いる検証ハッシュ値を、前記コンピュータが計算すること、
前記新しい検証ハッシュ値を前記ファイルの前記ユニークな識別子と関連付けて、前記コンピュータが、前記データ構造に追加し、アップグレードされたユニークな識別子−新しい検証ハッシュ値のペアを前記ファイルについて形成すること、および
前記コンピュータのメモリに前記データ構造を、テーブル、リストまたはツリーデータ構造として、前記コンピュータが保存すること
を含み、
当該検証ハッシュ関数は、前記ファイルを前記ユニークな識別子を用いて前記データベースから取り出す際には、
前記検証ハッシュ関数を用いて前記ファイルの内容を検証する検証ハッシュ値を、前記コンピュータが計算し、
前記計算された検証ハッシュ値を前記ユニークな識別子−前記検証ハッシュ値のペアとして記憶された検証ハッシュ値と、前記コンピュータが比較し、
前記計算された検証ハッシュ値が前記記憶された検証ハッシュ値と一致するときには前記ファイルが前記所望のファイルであると、前記コンピュータが決定し、
前記計算された検証ハッシュ値が前記記憶された検証ハッシュ値と一致しないときは、問題を、前記コンピュータが入出力装置を用いてユーザに報知するのに用いられる
方法。 - 請求項1記載の方法であって、
前記ユニークな識別子は、識別可能なハッシュ関数を用いて前記コンピュータファイルから計算された識別可能なハッシュ値、乱数発生器を用いて発生された乱数、あるいは擬似乱数発生器を用いて発生された擬似乱数のいずれかである
方法。 - 請求項3記載の方法であって、
前記ユニークな識別子は、識別可能なハッシュ関数を用いて前記コンピュータファイルから計算された識別可能なハッシュ値、乱数発生器を用いて発生された乱数、あるいは擬似乱数発生器を用いて発生された擬似乱数のいずれかである
方法。 - 請求項7記載の方法であって、
前記ユニークな識別子は、識別可能なハッシュ関数を用いて前記コンピュータファイルから計算された識別可能なハッシュ値、乱数発生器を用いて発生された乱数、あるいは擬似乱数発生器を用いて発生された擬似乱数のいずれかである
方法。 - 請求項10記載の方法であって、
前記ユニークな識別子は、識別可能なハッシュ関数を用いて前記コンピュータファイルから計算された識別可能なハッシュ値、乱数発生器を用いて発生された乱数、あるいは擬似乱数発生器を用いて発生された擬似乱数のいずれかである
方法。 - 前記検証ハッシュ値は、ユニークであり、コンテンツベースの識別子である請求項1記載の方法。
- 前記検証ハッシュ値は、ユニークであり、コンテンツベースの識別子である請求項3記載の方法。
- 前記検証ハッシュ値は、ユニークであり、コンテンツベースの識別子である請求項7記載の方法。
- 前記検証ハッシュ値は、ユニークであり、コンテンツベースの識別子である請求項10記載の方法。
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