P2P存储共享系统的安全性研究及其客户端的实现

摘要

过去的几年中，互联网全球性的蓬勃发展，对等(P2P：PeertoPeer)网络也随之得到了迅猛发展。分布式存储共享技术作为P2P应用的一个重要分支，它可以利用大量的网络空闲资源，克服传统C/S模式的瓶颈，能充分利用用户端的计算机的资源进行协同工作，从而实现整个海量信息的共享、查询、获取和存储。但是由于P2P网络有很强的自治性和随意性，所有节点可以随意加入如和撤出网络以及节点之间的匿名信息交换等因素，都使得P2P系统的安全性难以得到保障。如何给基于P2P网络的分布式存储系统提供合适安全保障，使系统可以满足高保密性的需求，已经成为一个急待解决的问题。 本文根据一些特殊应用环境对分布式存储的特殊需求，研究设计了一个安全的P2P存储共享系统，文中重点介绍了该系统客户端的实现过程。本文通过对混合式P2P网络结构的改进提出了一种两层P2P网络结构。在该结构中，上下两层节点之间组成一个混合式P2P网络，上层节点对下层节点进行管理。在同层节点之间，上层节点以Gnutella协议为基础进行互连和路由，下层节点以BitTorrent协议为基础实现节点间的互连与资源共享。由此，系统可以根据实际情况为客户端提供C/S模式和类BT模式两种下载方式，这样就很好的缓解了作为存储系统只能采用C/S模式进行下载所产生的瓶颈问题，从而提高了系统的性能和下载效率。 在此基础之上，在分析了分布式存储系统的实际安全性需求后，本文从机密性、完整性、可用性三个方面对系统进行了安全性设计。全面深入地综述了当前的访问控制技术后，结合P2P网络的特点和当前P2P存储共享系统对高保密性的实际需求，研究了保密性策略BLP模型(Bdll-LaPadula)，并在此基础上结合基于级别的访问控制模型，为系统定制出了一个符合要求的访问控制模型，从信息流向上保证了系统的机密性。 不仅如此，为了满足系统对安全性的更高要求，设计了一个简单有效、易于实现的单向节点认证协议；且对文件存储过程进行了改进，存储过程中将不使用文件本身的拷贝，而是将文件通过一定的处理后以文件碎片的方式均匀存储于网络中的各个节点，这样就使得文件的存储达到了真正意义上的分布式安全存储。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1 P2P的应用

1.1.2 P2P网络的安全问题

1.2研究目的与意义

1.3论文主要工作

1.4论文章节安排

第二章理论基础与相关技术

2.1 P2P网络介绍

2.1.1对等计算技术的研究现状

2.1.2对等网络的基本结构

2.2 基于对等网的内容分发技术

2.2.1 对等内容分发的研究

2.3访问控制技术综述

2.3.1传统的访问控制模型简介

2.3.2对等网访问控制技术介绍

2.4小结

第三章安全P2P存储共享系统的研究与设计

3.1系统设计目标

3.2安全P2P存储共享系统的提出

3.3系统设计原理

3.4 系统总体设计

3.4.1系统中的实体

3.4.2系统总体结构设计

3.4.3系统消息逻辑

3.4.4用户节点登陆网络

3.4.5上层网络协议描述

3.4.6文件下载协议描述

3.5分发器端设计

3.6客户端设计

3.7本章小结

第四章系统安全性研究及访问控制子系统的设计

4.1 系统安全性分析

4.1.1普通的P2P网络文件共享系统的安全性分析

4.1.2 P2P存储共享系统的安全性分析

4.2系统安全性研究

4.2.1 访问控制模型的建立

4.2.2系统冗余方案

4.2.3系统认证协议

4.2.4节点的评价

4.2.5文件完整性校验

4.3访问控制子系统的设计

4.3.1 访问控制子系统的需求分析

4.3.2访问控制子系统的框架设计

4.3.3访问控制子系统功能模块设置

4.4系统安全性分析

4.5 小结

第五章客户端的设计与实现

5.1客户端设计说明

5.2主调线程函数程序说明

5.3客户端与内容分发器之间功能设计与实现

5.3.1客户端连接内容分发器操作

5.3.2客户端与分发器间的认证过程

5.3.3客户端与分发器间的文件操作过程

5.3.4客户端文件分片上传过程

5.3.5客户端文件冗余信息上传过程

5.3.6客户端与分发器间的文件分片接收及存储过程

5.3.7亚可信节点功能

5.4客户端之间的文件共享过程设计

5.4.1解析种子

5.4.2请求文件分片下载操作

5.4.3接收文件分片数据操作

5.4.4 RarestFirst算法操作

5.4.5 Chock算法操作

5.4.6 检查节点下载情况

5.4.7 接收消息处理过程

5.5基本的数据结构及类说明

5.5.1 节点间相关消息说明

5.5.2节点资源共享类说明

5.5.3 协议中的类说明

5.6 小结

第六章测试

6.1功能测试

6.2性能测试

6.2.1文件上传相关测试

6.2.2文件下载相关测试

6.3 小结

第七章结论

7.1工作总结

7.2未来的研究工作

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果