Raspodijeljeni datotečni sustav zasnovan na Shamirovoj shemi podjele tajni

master's thesis

• Title (english): Distributed File System Based on Shamir Secret Sharing
• Author: Ivan Đerek
• Mentor: Dejan Škvorc (mentor)
• Committee member: Dejan Škvorc (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Stjepan Groš (član povjerenstva)
• Committee member: Vlado Sruk (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; Zagreb
• Defense date and country: 2021-07-12, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Computing

Abstract

Sve više ljudi sprema podatke na računalni oblak kako bi si pojednostavili pristup podacima s većeg broja uređaja, uz osiguranu dostupnost podataka i jednostavnog povećanja kapaciteta spremnika na zahtjev, uz uvjet da su spojeni na mrežu. Problemi koji pritom mogu nastati su potencijalna ranjivost podataka koja nastaje upravo kao rezultat jednostavnog pristupa podacima, te mogući pad dostupnosti sa strane pružatelja usluge u slučaju da je došlo do tehničkih problema na njihovim poslužiteljima ili u slučaju ukidanja usluge. Problem sigurnosti rješava se enkripcijom, a dostupnosti redundancijom. Budući da redundancija narušava
sigurnost, najbolje je koristiti sustave koji omogućuju oboje, osiguravajući da pojedina
lokacija na kojoj su spremljeni podaci ne može uzrokovati narušavanje sigurnosti podataka.
U sklopu rada izrađeno je programsko rješenje postignuto koristeći Shamirovu shemu podjele
tajni. Takav sustav omogućuje podjelu podataka u n dijelova kako bi se spremili na n različitih
poslužitelja, te oporavak tajne iz k; k < n dijelova, uz svojstvo da napadač ne može doznati ništa
o podacima ako ima manje od k dijelova. Također, sustav može prepoznati ako su neki od
dijelova izmjenjeni nakon slanja na poslužitelj, te će u nekim slučajevima čak i prepoznati na
kojim poslužiteljima se nalaze izmijenjeni dijelovi, te oporaviti tajnu koristeći samo
neizmijenjene dijelove. Budući da napadač ne može dobiti nikakve informacije o tajni ako ima
manje od k dijelova, ovakav sustav uvelike povećava sigurnost podataka uz distribuirano spremanje podataka. Kako bi se ubrzao proces oporavka tajni, uvedena je mogućnost stvaranja dijelova iz svih blokova datoteke koristeći iste koeficijente polinoma. Uz dobro odabrane veličine blokova, takav pristup ostvaruje značajno ubrzanje rada algoritma.

Abstract (english)

More and more people are storing their data in cloud storage as a way to access that data
on multiple devices with assured availability and simple way of securing necessary storage
capacity that is needed. The problems that might arise if using single service provider for
cloud storage are potential security breach of data as a result of a simple access to cloud,
and possible failure of availability as a result of technical difficulties on the providers side,
or removal of service. Security concerns can be fixed with encryption, and availability with
redundancy. Since redundancy generally lowers the security, it is best to use system which
enables both by ensuring that data breach of a single service doesn't offer access to data. As a
solution to this a program has been written which provides such system using Shamir's secret
sharing scheme. Such a system splits data into n parts to store on n different data servers,
and recovery of original data from k; k < n parts, while assuring that having less than k
parts doesn't offer any information of original data. Also this system can recognize if some of
the parts were corrupted after sending to the server, and in some cases find on which server
was the corrupted file stored, recovering data from all other parts. Since attacker cannot get
information about original data when having less than k parts, this system greatly improves
security of data stored on distributed storage. To speed up data recovery, there is an option to
create all parts from blocks of the same file using same polynomial coefficients. With good
choice of the block size, such implementation greatly shortens time needed to recover files
from shares.

• Keywords: Shamirova shema podjele tajni; tajno dijeljenje; računalni oblak; spremanje podataka; enkripcija; redundancija
• Keywords (english): Shamir secret sharing; secret sharing; cloud computing; cloud storage; encryption; redundancy
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:282164
• Study programme: Title: Computing; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka računarstva (magistar/magistra inženjer/inženjerka računarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Closed access
• Created on: 2023-01-13 09:57:51