Sécurité et disponibilité des données stockées dans les nuages

Data availability and sécurity in cloud storage

• Auteur / Autrice : Théodore Jean Richard Relaza
• Direction : Abdelaziz M'zoughi, Jacques Jorda
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Réseaux, télécoms, systèmes et architecture
• Date : Soutenance le 12/02/2016
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (1995-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Stockage en ligne (informatique)

Informatique dans les nuages

Mots clés libres

Disponibilités des données

Cohérence

Gestion des replicas

Code d'erreur

Distribution des données

Quorum

Data availability

Consistency

Replica management

Error codes

Data distribution

Quorum

Résumé

Avec le développement de l'Internet, l'informatique s'est basée essentiellement sur les communications entre serveurs, postes utilisateurs, réseaux et data centers. Au début des années 2000, les deux tendances à savoir la mise à disposition d'applications et la virtualisation de l'infrastructure ont vu le jour. La convergence de ces deux tendances a donné naissance à un concept fédérateur qu'est le Cloud Computing (informatique en nuage). Le stockage des données apparaît alors comme un élément central de la problématique liée à la mise dans le nuage des processus et des ressources. Qu'il s'agisse d'une simple externalisation du stockage à des fins de sauvegarde, de l'utilisation de services logiciels hébergés ou de la virtualisation chez un fournisseur tiers de l'infrastructure informatique de l'entreprise, la sécurité des données est cruciale. Cette sécurité se décline selon trois axes : la disponibilité, l'intégrité et la confidentialité des données. Le contexte de nos travaux concerne la virtualisation du stockage dédiée à l'informatique en nuage (Cloud Computing). Ces travaux se font dans le cadre du projet SVC (Secured Virtual Cloud) financé par le Fond National pour la Société Numérique '' Investissement d'avenir ''. Ils ont conduit au développement d'un intergiciel de virtualisation du stockage, nommé CloViS (Cloud Virtualized Storage), qui entre dans une phase de valorisation portée par la SATT Toulouse-Tech-Transfer. CloViS est un intergiciel de gestion de données développé au sein du laboratoire IRIT, qui permet la virtualisation de ressources de stockage hétérogènes et distribuées, accessibles d'une manière uniforme et transparente. CloViS possède la particularité de mettre en adéquation les besoins des utilisateurs et les disponibilités du système par le biais de qualités de service définies sur des volumes virtuels. Notre contribution à ce domaine concerne les techniques de distribution des données afin d'améliorer leur disponibilité et la fiabilité des opérations d'entrées/sorties dans CloViS. En effet, face à l'explosion du volume des données, l'utilisation de la réplication ne peut constituer une solution pérenne. L'utilisation de codes correcteurs ou de schémas de seuil apparaît alors comme une alternative valable pour maîtriser les volumes de stockage. Néanmoins aucun protocole de maintien de la cohérence des données n'est, à ce jour, adapté à ces nouvelles méthodes de distribution. Nous proposons pour cela des protocoles de cohérence des données adaptés à ces différentes techniques de distribution des données. Nous analysons ensuite ces protocoles pour mettre en exergue leurs avantages et inconvénients respectifs. En effet, le choix d'une technique de distribution de données et d'un protocole de cohérence des données associé se base sur des critères de performance notamment la disponibilité en écriture et lecture, l'utilisation des ressources système (comme l'espace de stockage utilisé) ou le nombre moyen de messages échangés durant les opérations de lecture et écriture.

With the development of Internet, Information Technology was essentially based on communications between servers, user stations, networks and data centers. Both trends ''making application available'' and ''infrastructure virtualization'' have emerged in the early 2000s. The convergence of these two trends has resulted in a federator concept, which is the Cloud Computing. Data storage appears as a central component of the problematic associated with the move of processes and resources in the cloud. Whether it is a simple storage externalization for backup purposes, use of hosted software services or virtualization in a third-party provider of the company computing infrastructure, data security is crucial. This security declines according to three axes: data availability, integrity and confidentiality. The context of our work concerns the storage virtualization dedicated to Cloud Computing. This work is carried out under the aegis of SVC (Secured Virtual Cloud) project, financed by the National Found for Digital Society ''Investment for the future''. This led to the development of a storage virtualization middleware, named CloViS (Cloud Virtualized Storage), which is entering a valorization phase driven by SATT Toulouse-Tech-Transfer. CloViS is a data management middleware developped within the IRIT laboratory. It allows virtualizing of distributed and heterogeneous storage resources, with uniform and seamless access. CloViS aligns user needs and system availabilities through qualities of service defined on virtual volumes. Our contribution in this field concerns data distribution techniques to improve their availability and the reliability of I/O operations in CloViS. Indeed, faced with the explosion in the amount of data, the use of replication can not be a permanent solution. The use of ''Erasure Resilient Code'' or ''Threshold Schemes'' appears as a valid alternative to control storage volumes. However, no data consistency protocol is, to date, adapted to these new data distribution methods. For this reason, we propose to adapt these different data distribution techniques. We then analyse these new protocols, highlighting their respective advantages and disadvantages. Indeed, the choice of a data distribution technique and the associated data consistency protocol is based on performance criteria, especially the availability and the number of messages exchanged during the read and write operations or the use of system resources (such as storage space used).