基于物联网环境的云存储及安全技术研究

云计算通过互联网将计算能力和存储空间有限的一系列IT设备整合成一个具有强大计算能力和海量存储空间的系统，其超大规模、高扩展性、高可靠性正好满足物联网对计算资源和存储资源的需求，成为支撑物联网应用的一个强有力的平台[5].云计算面向物联网提供计算资源和存储资源两种服务，其中，存储资源服务就是云存储。云存储服务是整个云计算平台最底层的服务，是与云计算模式相匹配的存储模式，满足整个系统对数据的存取访问。下面从可用性、可靠性、数据资源高度共享3个方面分析云存储在物联网环境中的应用。

（1）可用性

从处理的数据对象上来讲，物联网传感层所采集的数据大都是非结构化的数据，例如图像、视频、文本、病例数据等，而云存储最擅长的数据处理对象便是这些数据。

物联网中的传感信息具有大数据量、实效性、高度并发等特征[6].面对海量对象和海量汇聚的信息，快速存取成为物联网评价一个存储系统高可用性的一个关键指标。同时，高度并发的应用需求也要求系统必须以很小的响应时间来完成信息的快速处理和访问。云存储中的存储资源采用集中式的存放管理，而对这些资源的分配调度采用分布式。当用户提交数据访问请求时，云存储系统中便会有多个存储设备和服务器提供服务，大大提高了数据存取速度，同时，采用分布式存储架构可以实现对数据的并行读写，满足物联网中并发业务的数据存取需求。

物联网对存储资源的需求具有时空性，也就是不同的时间段和不同的地区对存储资源的需求是不同的。这就要求系统具有动态扩展存储空间和负载均衡功能。云存储系统采用弹性存储空间扩展技术和虚拟化技术，可以根据用户的需求或负载对存储空间大小动态伸缩，而这些过程对用户来说是透明的。

（2）可靠性

可靠性主要是从对数据存储的安全性方面来说的。物联网通过对感知数据的采集和分析处理来提供智能化服务，因此信息的可靠存储就更加关键。云存储通过以下两种方法来保证系统的可靠性：一是加强系统的容错性，增加备份数据；二是通过全网全资源监控管理来保障系统各环节的健壮性。

云存储提供多种级别的容错技术，如硬盘级、节点级和级的数据可靠性技术，可以被运用到物联网中以满足不同数据的不同存储需求。同时云存储中的每一份数据都是冗余存储的，数据可以根据用户的需求而创建不同数目的副本，并且这些副本是存储在不同地方的，这样可以提高系统的健壮性，当某些存储节点失效时不会影响整个系统的稳定性。

云存储的全网全资源管理的特性可以对全网资源的性能进行监控，使得系统可以据此快速定位故障并修复并根据资源使用状况来优化存储节点的性能从而保障整个系统各个环节的健壮性。

（3）数据资源共享

单一的物联网应用是物联网发展的必要过程，一个个单一的应用构成了未来物联网建设的基本单元[7].

通过对众多单一物联网应用的互联和集成能够提高对物理世界的管理水平，可以形成覆盖范围更广的未来物联网。这就要求海量数据的共享，通过数据共享，众多单一的物联网应用才能互联相互协作，从而为用户提供更好的智能化服务。云存储通过将收集到的海量感知信息按照应用需求统一存放在不同的数据中心中，这种集中存放的模式通过高速传输的互联网使得不同应用服务提供商之间的数据共享更为方便，可提高共享数据的访问速度。

从以上3个方面的分析可以看出，云存储解决了物联网所面临的海量数据存储这个难题，是物联网环境下一种比较好的存储方案。但是，物联网与云存储结合有一个前提条件是规模化，也就是说，只有当物联网的应用达到相当大的规模后才有必要采用云存储，对于一些小型的物联网应用例如家庭物联网应用则没有必要结合云存储。

3云存储在物联网应用中所面临的安全挑战及安全技术

物联网中的应用都是数据密集型的，传感设备与存储平台之间、用户与存储平台之间和用户与传感设备之间时刻都在进行数据交互，一旦数据的丢失和损坏都将早成难以预料的后果。同时，由于云存储是通过虚拟化技术来按照用户需求来分配存储空间，实际上所有用户的数据都存放在一个相同的物理存储系统中，不再像传统存储系统一样有物理的隔离和防护边界。这种集中存放模式容易丧失不同的企业数据和用户数据在存储和传输过程中的保密性，造成商业信息和隐私信息的泄露。

因此，云存储平台必须采取适当的安全策略来保证物联网中数据的完整性、保密性和不可抵赖性。

3.1云存储基础设施安全

云存储基础设施安全的主要目的是保证数据存储的完整性和保密性[8].下面主要从数据备份、数据检错和纠错、文件系统安全性、访问控制和身份鉴别等几个方面来阐述。

（1）备份和数据检错纠错

云存储中的物理存储设备都是一些比较廉价的商用设备，存储设备故障是一种正常现象而不是异常。

通常采用的做法是冗余备份数据，并将数据存放在不同的数据中心中，以保证个别存储设备的故障不影响整个存储系统的可用性。系统能够迅

速发现错误并找寻备份数据来完成数据存取访问。同时，廉价的商用存储设备也要求系统具有良好的数据检错和纠错技术来保证数据的正确读写。