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计算机信息存储技术及安全研究

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  摘要:由于计算机网络具有连接形式多样性、技术复杂性和网络的开放性、互连性等特征,导致信息系统的安全问题变得非常复杂。无论是在局域网还是在广域网中,对于信息系统而言,都存在着自然的和人为的等诸多因素的潜在威胁。信息存储安全是信息安全的基础。
  关键词:计算机信息系统 信息存储 安全威胁
  
   计算技术的发展历史表明,信息存储技术对计算系统功能和性能的提高有着极其重要甚至是决定性的作用。它的每一重大进展均使计算系统的功能和性能有极大的提高。是否可以说,MPP系统的关键在于算法和系统结构的匹配,这在当前体现在两者之间的接口即并行编译技术上,其着眼点在信息存储系统。因此,存储系统的设计成了系统设计的关键所在。
  一、计算机的信息存储格式与压缩方式介绍
  计算机信息多种多样,信息的存储格式也多种多样.对用户而言,计算机存储的信息都是以“文件”的形式存在。用户通过计算机应用程序可以创建并保存文件,这个过程便建立了保存文件和应用程序之间的一个“关联”,该关联链接着文件和应用程序.所谓的“文件格式”是指文件中保存的数据类型和保存的方法,与特定应用程序的文件关联直接相关的便是文件的保存格式(存储格式).文件的扩展名便表征了这种“关联”。由于图形文件的数据信息量大,占用的存储空间很多,为了节省有限的计算机存储空间,提高信息的传输速度,在保存图形信息时常采用一种或多种数据压缩方法对信息进行压缩存储。目前常用的压缩方法有行程编码压缩(RLE)、霍夫曼(Huffman)编码压缩、串表压缩(LZW)、JPEG压缩等方法.计算机中信息的存储格式有几十种,压缩编码方法也有许多种,文中仅以doc,bmp,gif 3种典型格式为例进行分析与实验测试.文本文档(doc格式)在一般的文字性报告材料中应用最广;二元位图(bmp格式)经常应用于较小的图形图像处理,方便灵活,兼容性强,其他多种格式都可以转化为该格式,不进行压缩或采用RLE压缩;图形交换格式(gif格式)普通用于多图像、交错屏幕绘图的存储与显示,采用LZW压缩。
   二、MPP及其有关存储管理
   1、MPP的I/O体系结构。MPP的发展,使计算速度和I/O速度的相对平衡成为此类系统的一大难题。这里追求的是:I/O结构的可伸缩性,这将取决于可伸缩数据互联网络的进展;I/O的存储能力,这将取决于如何处理好计算能力与I/O存储能力之间的关系;I/O资源共享,这将取决于I/O设备之间能否互访、结点能否与所有I/O结点通讯。总之在处理机与I/O之间实现无瓶颈通讯是理想目标。
  2、MUMA存储体系结构。在MPP中有一类结构称之为:SMP(共享存储并行机),在这类结构中,对现实分布的局部存储进行全局统一编址,形成一个逻辑上由结点机共享的全局存储空间,目的是为软件开发和移植提供方便、有效的支撑环境,促进MPP的应用与推广,这就是当前热点之一的NUMA(No uniform memory)存储结构。这里的一大难题是Cache的一致性机制极其优化。
  3、MPP的存储管理。在MPP中,多任务并行程序执行机制是至关重要的。在实现时,多任务存储分配和动态存储管理是关键的关键,这其中,环境冲突的处理是一大难题。所谓环境冲突,即如果两个任务与子程序的可调子程序集合的交集不为空,则对变量的访问将引起混乱,这种环境冲突的真正解决依赖于多任务的动态存储管理。
  三、盘存储
  1、盘文件系统。盘文件的组织,在可移动头磁盘中,访盘时间大量消耗在寻道上。近年出现的Log文件结构,使文件的映像块在盘上位置不固定,盘空间被视为一个顺序编址的连续区,文件在盘上的唯一表示形式是Log尾部添加连续记录块,对写操作不需要进行寻道操作,而对读操作则与传统文件有相同的响应时间。它和磁盘缓存结合,将可能使盘的读/写操作性能得到显著改善。这一文件结构是值得进一步关注的,尤其是存储信息量大时,更是如此。
  2、光盘。为实现光盘的高密度信息读/写,采用光盘预格式伺服槽母盘制作工艺、注塑成型复制技术,使光盘在记录信息前已具有连续螺旋伺服沟槽和记录在相邻槽间的格式数据,使用户不再需要精密的进动机构且保证了光盘在不同的驱动器内读/写的一致性和光盘的互换性。这是一项学科综合性很强、十分前沿的工作,海量存储学组已在这一领域取得了十分重要的进展。
  3、固态盘。固态盘以其存取方便、可靠性高、速度快、组态灵活、适应恶劣环境等优点在未来将会有很大发展。在经常随机存取少量文件、具有大量调页和交换文件、接收大量突发性数据的实时系统这样一些场合,固态盘有其明显的优势。无论是ROM盘、RAN盘抑或FLASH盘,都将得到发展。它的普及与它的控制硬软件有十分密切的关系,但更为重要的是高的性能价格比,在这一领域有大量的工作。
  四、数据备份
  数据备份是保证数据安全的重要措施,对重要数据必须定期备份,防止由于信息存储设备的物理损坏或者非法访问信息造成的信息丢失和破坏。
  1、信息备份方案设计。根据备份的数据量的大小、网络的负担情况、对备份时间窗口的要求以及服务器的负载情况,来决定备份架构采用LAN (局域网)方式或者SAN(存储域网络)方式。在此基础上再根据数据要保留的时间、备份的频率来制定备份的策略。信息备份采用的介质通常为磁盘阵列和磁带库。根据以上方式科学地制定自身的备份方案从而提高系统的可靠性和安全性,并通过网络实现UNIX系统和Windows NT系统的共同备份,节省备份系统费用。
  2、建立数据信息备份记录。通过建立详细的数据信息备份记录,比如:资源名称、级别、存贮位置、备份时间、备份人员等各种详细信息,防止备份错误导致数据信息的不安全。
  
  参考文献:
  [1]Kuhn MG, Anderson J R. SoftTempest: Hidden DataTransmisionUsing Electromagenetic Emanations[A]. Engineer Pamphlet EP 110-3-2[C]. Hyattsville: U S Army Corps of Engineers, Publication Depot, 1998. 469
  [2]高新波、姬红兵.一种基于特征加权的模糊均值聚类算法[J]・西安电子科技大学学报,2000,27(Sup): 80-83


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