基于物联网环境的云存储及安全技术研究

物联网是将具有计算通信和信息感知能力的设备嵌入到物品中，然后按照约定的协议来把物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1].通常在物联网中有数以亿计的传感设备，这些传感设备时刻都在收集、传输和交换数据，因此，物联网是一个数据的海洋，需要一个强有力的存储平台来满足其应用需求。同时，物联网最主要的目的不在于物物相连，而在于通过物与物之间的互联交换来为用户提供智能化服务。对于物联网应用服务提供商来说，传统存储模式要求企业一次性投入大量资金购置软硬件存储设备，搭建平台。而且随着新业务新应用的出现，企业还要对这些设备不断的维护和升级。在这种模式下，存储设施将占用企业很大的资金投入。

近年来随着云计算技术的兴起，云存储受到了人们的广泛关注。云计算为用户提供两种服务，一种是计算资源服务，把计算能力作为一种服务提供给用户；另一种是存储服务，将存储作为服务提供给用户，即本文所讲的云存储。云存储通过一系列软件集合将各种异构存储设备集合在一起构成海量存储空间供用户使用，需要存储服务的用户不再需要建立自己的数据中心，只需向云存储服务商申请存储服务，将自己的数据存放在云存储服务商提供的存储空间中。云存储模式使企业避免了存储平台的重复建设，节约了昂贵的软硬件基础设施投资。当前，云存储模式得到了众多厂商的支持和关注，众多知名厂商纷纷推出自己的云存储服务如Amazon公司推出的简单存储服务S3、谷歌推出的在线存储服务、微软公司推出的存储服务等。

1云存储的基本概念和关键技术

1.1云存储的概念和通用结构模型

云存储是在云计算的概念上延伸和发展出的一个新的概念，它是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统[2].

对比传统的存储设备，云存储是一个由网络设备、存储设备、服务器、应用软件、公用访问接口、接入网和客户端程序等多个部分组成的系统[3].在云存储系统中，各个部分以存储设备为核心，通过应用软件集合来对外提供数据存储和业务访问服务。云存储的通用结构模型如图1所示[2-4].

（1）存储层

存储层是云存储最基础的部分，包括存储设备层和存储设备管理层。存储层由各种各样的存储设备和网络设备组成，为了实现低成本，这些存储设备以及网络设备通常都是普通的商业产品，而不是可靠性更高的高端设备，系统的可靠性由一系列软件集合来保证。存储设备可以是网络连接式存储（NAS）和由小型计算机系统接口（ISCSI）所建立和管理的存储区域网等IP存储设备，可以是服务器连接存储（SAS）和小型计算机系统接口（SCSI）磁盘阵列等直连式存储（DAS）存储设备。

存储设备层之上是存储设备管理层，用来实现对存储设备的逻辑虚拟化管理、多链路冗余管理、硬件设备状态监控及故障维护等功能。

（2）基础管理层

基础管理层是云存储系统中最为核心的部分。云存储并不是一个单点存储系统，而是一个有成千上万个存储设备和服务器构成的一个集合体。基础管理层通过集群、分布式文件系统和网格计算等技术，实现了云存储中多个存储设备之间的协同工作，使多个存储设备可以对外提供同一种服务，并在实现了良好的扩展性的同时，也满足了高可用性以及性能的需求。基础管理层还需要负责数据的加密、备份以及容灾。

（3）应用接口层

应用接口层是云存储中最灵活多变的部分，是用户利用云存储资源进行应用开发的关键部分。云存储供应商通过应用接口层，对客户提供统一的协议和编程接口，通常这些协议都是与平台无关的。

（4）访问层

访问层是基于云存储开发的应用程序的入口，云存储系统通过提供标准的公用应用接口来使授权用户享受云存储服务。云存储服务商可以根据服务类型和用户的不同来提供不同访问手段，从而保证数据的安全性和服务质量。

1.2云存储的关键技术

与传统的存储技术相比，云存储最大的特点是可扩展性好。当对存储空间的需求增加时，只需要简单增加存储设备就可以达到目的，并不需要对存储结构进行重新设计。而且随着存储空间的增加，系统的整体性能并不会下降。可以说云存储是对虚拟化的存储资源管理和使用。云存储的关键技术包括存储虚拟化、弹性存储空间扩展、分布式存储、数据隔离与保护等。

（1）存储虚拟化技术存储虚拟化技术是将物理资源存储进行了替换，通过将多个存储设备整合成一个与物理存储资源有相同功能和接口的虚拟存储资源，这样系统可以提供海量存储空间给用户，这些存储空间可能是建立在一个实际的物理资源上，也可能是跨多个物理资源，用户不需要了解底层的物理细节。

（2）弹性存储空间扩展技术云存储提供了一个巨大的存储资源池，但是应用对存储资源的使用具有时空性，即不同的时间段和不同地点对存储资源的需求是不同的，这就要求系统具有良好的弹性存储空间扩展功能。

（3）分布式存储技术分布式存储，就是将数据分散存储在多台独立的设备上，利用多个存储设备的存储资源来满足单个存储设备所不能满足的存储需求，并且实现对数据的并行访问。分布式存储的特征是存储资源能够被抽象表示和统一管理，并且能够保证数据读写与操作的安全性、可靠性等各方面要求。最典型分布式存储技术有的分布式文件系统GFS和的开源HDFS.

（4）数据隔离与保护数据隔离与保护技术保证大量用户共享云存储中的统一存储资源时，每个用户只能访问自身存储空间中的数据，对存储空间的分配管理不影响其他用户的使用。

2云存储作为物联网存储平台的可行性分析

物联网是一个物理世界与信息世界相连接的网络，通过将信息的载体扩展到"物"，在对这些信息分析处理的基础上实现对物理世界的智能化控制。因此物联网是一个规模庞大的信息计算系统，这个系统需要一个强有力的平台提供计算和存储服务来支撑其应用需求。当前云计算模式兴起，并迅速从概念走向应用。