随着互联网的快速发展，人们对云存储的需求不断提升。传统的中心化云存储系统存在着数据可能被篡改、用户对数据控制权减弱等问题，而区块链云存储机制又存在着存储节点不够稳定、不可靠等问题。因此文章结合了中心化云存储与区块链云存储的优点，提出了基于区块链技术的轻量化分布式云存储系统 LBCCS。该系统采用了中心化云存储系统与区块链操作记录账本系统独立运营的机制，在利用了中心化云存储保证了存储的可靠性和稳定性的同时，又利用区块链技术监督保证了云存储的不可篡改性。
一、引言
在大数据、云计算快速发展浪潮下，互联网信息爆炸式增长，人们对云存储的需求不断增加，百度网盘、腾讯云等云存储产品也随之应运而生。传统的中心化的云存储方式相对于本地存储虽有异地存取方便、空间灵活等的优点，但也存在用户隐私容易泄露、用户数据容易被篡改、用户对数据控制权减弱等缺点。
BCCS（BlockchainCloudStorage）即“区块链云存储”，可以解决传统中心化云存储存在的这些问题。BCCS是一种使用分布式数据库对信息进行识别、传播和记载的智能化对等网络技术。整个区块链就是一个巨型数据库，其具有将数据分散存储在每个节点的特点。在BCCS中，将用户上传到云盘的信息切成“碎片”后分散存储到分布式服务器集群上的众多节点中，取代单一节点的存储。去中心化的区块链云存储不但可以存储信息，而且由于区块链的特性，攻击者必须发动51%攻击才能对区块链系统进行有效攻击。所以，节点上的信息几乎是不可篡改的。
然而，以普林斯顿大学研究的 Filecoin 项目来看，现有的区块链存储系统也存在如何长期对存储矿工进行激励、如何长期地存储其他用户文件、用户存储空间开销大、矿工突然退出导致的存储在旷工处的数据可能无法获取等问题。
因此，结合中心化云存储和区块链云存储项目的优点，本文提出了基于区块链技术的轻量化分布式云存储系统， 即 Lite Blockchain Cloud Storage， 简 称LBCCS。该系统采用了中心化云存储系统与区块链操作记录系统独立运营的机制，一方面利用了中心化云存储保证了存储的可靠性和稳定性，另一方面利用区块链技术监督保证了云存储的不可篡改性。
二、云存储服务的现状
2.1 传统中心化云存储
国内经典的传统云存储服务产品有百度网盘、腾讯云等。用户将数据直接上传到服务提供商的中心存储服务器中，这样服务提供商就可以很轻松地对用户的数据进行查看、复制、修改等，只要黑客攻破了中心服务器的防护系统，就可以随意窃取、修改、甚至删除用户的数据，用户数据有很大的安全隐患。并且，由于传统的云存储服务使用的是中心化数据库，服务器管理员有比较大的权限，可以修改、删除用户的存储记录，导致用户存取记录出错，降低了传统云存储服务的安全性。在《科研人员学术信息资源云存储服务应用安全障碍分析与对策》的调查中，有15%的受调查者有在网盘中存储的学术资源（非违规资源）被误删的经历，28％的受调查者有上传到网盘中的数据发生损坏并造成困扰的经历。用户希望获得的云存储服务应该是像本地存储一样，不被监控、安全、高速存取的数据存储服务。显然，传统的云存储服务无法做到。
2.2 区块链去中心化云存储
随着区块链技术的快速发展，对等网络技术也逐渐成熟，基于区块链的云存储项目也应运而生，现有的区块链云存储项目有Filecoin、Sia、Storj等，由于区块链的特性，这些区块链云存储项目的去中心化的特征，使区块链网络中的各个节点（包括存储节点）实现自治，用户存储数据的管理不再依赖管理员，相比于传统的中心化网盘存储，区块链云存储少了云存储服务商监管环节，自然就不存在用户数据被误判违规而被删除的情况，也不存在服务器被黑客攻击，导致数据被窃取的风险，安全性有了很大提升。
以普林斯顿大学研究的Filecoin项目为例，用户存储上传文件时，发送存文件请求，矿工接单后，将用户上传的文件切片，存储到矿工的硬盘中，同时付费，交易产生的Filecoin交易信息、文件存储的哈希地址等信息会被记录到区块链账本中，当合约到期时，矿工会得到收益。用户需要下载文件时，先在区块链账本中查询文件信息，然后根据区块链账本返回的元数据在对等网络存储节点中下载文件。
相对于传统的中心化云存储，这种区块链分布式云存储的引入提高了云存储的可扩展性和数据安全性。不过，这种存储方式也存在问题，不同于中心化存储服务器，矿工所用机器的质量参差不齐，容易出现硬盘损坏等硬件故障，导致用户数据丢失，并且由于矿工大多处于居家环境，网络质量也参差不齐，有大概率出现网络中断的现象，导致用户无法读取数据，此外，虽然Filecoin有矿工抵押代币的机制，但是矿机不一定有严格的管理，矿工可能会放弃抵押的代币停止挖矿，使用户数据丢失。在Filecoin项目中，由于用户数据放在多个矿工节点，如何保证用户存储的数据可获取是一个亟待解决的问题。
三、系统设计
在分析传统云存储和区块链云存的优缺点的基础上，本文提出了基于区块链技术的轻量化分布式云存储系统， 即 Lite Blockchain Cloud Storage， 简称LBCCS。
………………
基于区块链技术的轻量化分布式云存储系统设计 PDF 完整版下载（文字可复制）：