近年来，数据资源的迅猛增长推动了云存储服务的快速发展和广泛应用，云存储已经逐渐成为个人用户或企业用户广泛采用的一种新型存储方式。然而，云存储在广泛应用的同时也存在很多安全问题，来自技术、管理、法律法规等多方面的安全风险导致云存储的数据安全事件频繁发生。因此，云上数据的安全存储和使用已经成为迫切需求，安全、可信、持续服务的云存储系统正在成为云存储服务商和云存储用户的共同诉求。本章从云存储的概述出发，通过详细阐述云存储面临的各种安全风险，深入分析云存储服务的具体安全需求，进而提出安全云存储系统的总体框架及功能架构，为读者构建安全的云存储系统提供参考指导。
云存储概述
云存储技术蕴含在云计算技术的发展历程之中，云计算技术的发展及网络的大幅提速，为云存储的发展与普及提供了技术支持。互联网、物联网、移动互联网等技术的快速发展，引发了数据规模的爆炸式增长和数据模式的高度复杂化，传统存储方式越来越无法满足用户对大容量、易扩展、低价格的存储资源的需求，进一步激发了云存储技术的发展和应用。2006年3月，亚马逊推出简易存储服务（Amazon Simple Storage Service，AmazonS3），正式开启了云存储的服务模式。随着云存储技术的不断突破和云存储服务的广泛普及，云存储已经逐步成为未来数据存储的发展趋势。
云存储的概念云存储（Cloud Storage）是在云计算概念的基础上延伸和发展出来的一个新的概念，是一种典型的云计算应用。云存储系统是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统，通过互联网、虚拟化、集群等技术，将大量的、廉价的、不同类型的存储设备通过应用软件连接起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问服务，实现由存储设备向存储服务的转变。云存储服务是云存储系统提供的数据访问服务，使用户能够在任意时间、任意地点，通过任何连网的设备连接到云存储系统中，进行方便、快速的数据存取。
云存储的特征
和传统存储模式相比，云存储不仅具备按需自助服务、泛在的网络访问、位置无关资源池、快速伸缩能力、可被测量的服务这五个云计算的基本特征，还具备分布式并行扩展、分层存储、多重冗余容错、透明服务等特征。
（1）分布式并行扩展。在云存储中，当存储空间不足时，可采用分布式并行扩展架构，通过横向增加主机和存储设备的方式，动态、灵活、按需地扩展存储资源，以便有效分散数据并提高整个存储系统的I/O性能。
（2）分层存储。根据数据的重要性和访问频率，采用分层存储的方式进行数据存储。将经常访问的数据存储在存取速度快但成本较高、容量较小的存储介质中，将历史数据或归档数据存储在存储速度慢但成本低、容量大的存储介质中，并能在不同存储介质间自动迁移数据，既能满足用户在访问速度和存储容量方面的需求，又能节省存储成本。
（3）多重冗余容错。云存储采用多重冗余容错技术，创建多个数据副本，并对数据进行编码纠正，将数据分布在不同的存储设备上，确保数据不会丢失，从而提高数据的容错性和可靠性。
（4）透明服务。云存储对用户提供完全透明的存储服务，用户无须知道数据的存储方式、存储位置和存储设备类型，只需使用连网设备便可随时随地地获取云存储服务。
云存储系统的架构
与传统的存储系统相比，云存储系统是一个由存储设备、网络设备、服务器、应用程序、公共访问接口等多个部分组成的复杂系统，对外提供数据存储和业务访问服务。云存储系统的结构模型如图1.1所示。
（1）数据存储层。数据存储层是云存储系统的基础，它将不同类型的存储设备连接起来，基于虚拟化技术对存储设备进行抽象，将所有存储空间集成到存储资源池中，实现从物理设备到逻辑视图的映射，同时实现对存储设备的集中管理、状态监控以及容量的动态扩展。云存储系统的存储设备往往数量庞大且分布于不同地域，彼此之间通过广域网、互联网或光纤通信网络连接在一起。
（2）数据管理层。数据管理层是云存储系统的核心，通过集群系统、分布式系统、文件系统和网格计算等方式，实现多存储设备之间的协同，统一提供对外服务。此外，利用内容分发、数据压缩、数据去冗、使用计费等技术提供高性能的数据存储服务，并通过数据加密、数据备份和数据容灾等技术保证数据安全。
（3）数据服务层。数据服务层是云存储系统中直接面向用户的部分。根据用户需求，开发不同的API接口并提供相应的云存储服务，如数据存储服务、空间租赁服务、公共资源服务、多用户数据共享服务、数据备份服务等。
（4）用户访问层。用户访问层是云存储系统的应用接口，云存储系统根据访问对象的不同提供不同的访问类型和访问手段。通过访问该层，授权用户可以在任何地方登录云存储系统，使用云存储服务。 
