通信学报 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (12): 29-40.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2019224

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支持高并发的Hadoop高性能加密方法研究

金伟1,2,余铭洁1,3,李凤华1,2,杨正坤1,2,耿魁1()   

  1. 1 中国科学院信息工程研究所，北京100093
    2 中国科学院大学网络空间安全学院，北京 100049
    3 中国科学技术大学网络空间安全学院，安徽 合肥 230027
  • 修回日期:2019-09-23 出版日期:2019-12-25 发布日期:2020-01-16
  • 作者简介:金伟（1994- ），女，北京人，中国科学院信息工程研究所博士生，主要研究方向为大数据访问控制与密钥管理|余铭洁（1998- ），男，江西景德镇人，中国科学技术大学博士生，主要研究方向为大数据访问控制与密钥管理|李凤华（1966- ），男，湖北浠水人，博士，中国科学院信息工程研究所研究员、博士生导师，主要研究方向为网络与系统安全、大数据安全与隐私保护、密码工程|杨正坤（1994– ），男，重庆人，中国科学院信息工程研究所硕士生，主要研究方向为入侵响应|耿魁（1989- ），男，湖北红安人，博士，中国科学院信息工程研究所助理研究员，主要研究方向为网络安全
  • 基金资助:
    国家重点研发计划基金资助项目(2017YFB0802705);中国科学院战略性先导科技专项基金资助项目(XDC02040400);国家自然科学基金资助项目(U1836203)

High-performance and high-concurrency encryption scheme for Hadoop platform

Wei JIN1,2,Mingjie YU1,3,Fenghua LI1,2,Zhengkun YANG1,2,Kui GENG1()   

  1. 1 Institute of Information Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100093,China
    2 School of Cyber Security,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China
    3 School of Cyber Security,University of Science and Technology of China,Hefei 230027,China
  • Revised:2019-09-23 Online:2019-12-25 Published:2020-01-16
  • Supported by:
    The National Key Research Project and Development Program of China(2017YFB0802705);The Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences(XDC02040400);The National Natural Science Foundation of China(U1836203)

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摘要：

针对Hadoop平台静态存储加密方案的加密算法单一、密钥管理复杂、加解密性能低，不能高效保护Hadoop数据安全的问题，提出了一套基于商用密码算法的 Hadoop 高性能加密与密钥管理方案。首先，提出基于国产商密算法的 Hadoop 平台三层密钥管理体系，优化二级密钥的组织结构；其次，提出异步流水模式的高并发加解密方法，替代 Hadoop 原有的串行加解密流程，并通过密文排序确保多加密线程的密文同步。实验结果表明，所提方案的密钥存取效率、文件读写速度快于原有Hadoop方案，所提方法可有效提升Hadoop平台密钥存取与加解密速度。

关键词: Hadoop数据安全, 密钥管理, 商用密码算法, 高性能加密

Abstract:

To address the problem that as preventing data leakage on Hadoop platform,the existing encryption schemes suffer from several problems (e.g.,single encryption algorithm,complicated key management,low encryption performance) and they cannot protect data stored in Hadoop effectively,a high-performance encryption and key management scheme for Hadoop was proposed.Firstly,a three-level key management system was extended with the domestic commercial cipher algorithm.Then,a new data structure for encryption zone key to reduce time consumption was designed.Finally,the computing process of data stream in parallel was scheduled.The experimental results show that compared with the existing Hadoop schemes,the proposed scheme can improve the efficiency of key management,and can speed up file encryption.

Key words: Hadoop data security, key management, commercial cipher algorithm, high performance encryption

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