南开大学本科生创新科研项目申请书汇总.docx

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南开大学本科生创新科研项目申请书汇总

学院：

计算机与控制工程学院

南开大学本科生创新科研计划

项目申请书

√国家级大学生创新训练计划

○百项工程

项目名称：

　基于Android手机的可靠云存储系统　.

申请人：

　　　xxxxxxx　　.

联系电话：

　　xxxxxxxxxxx　　　　.

指导教师：

　xxxx　　　.

填表日期：

2014年3月4日

填表说明

一、申请书逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。

空缺处要填“无”。

二、“所属学科”按一级学科列出，跨学科最多写三个

三、“起止时间”写到项目主持人毕业时间以前

四、“项目申请人（团队）知识背景、创新经历、特长、兴趣；取得成果”要提供证明材料，附在表后，证明可以是复印件。

五、“指导教师推荐意见”要对申报项目内容进行全面分析。

六、格式要求：

表格中的字体为仿宋，小四号，1.5倍行距。

七、材料规格：

用A4纸双面打印（复印），左侧装订。

八、材料报送：

申报材料一式三份和电子版提交。

一、基本信息

研

究

项

目

项目名称

基于Android手机的可靠云存储系统

项目性质

□发明、设计，□基础性研究，√应用性研究，□社会调研

项目来源

□自主立题√教师指导选题

所属学科

计算机科学与技术

起至时间

2014年3月至2016年6月

申

请

者

项目负责人

姓名

电话

E-mail

所在

院系

计算机与控制工程学院

专业

计算机科学与技术

学号

项目组成员

姓名

学号

所在院系

承担工作

签名

计算机与控制工程学院

网盘接口测试

计算机与控制工程学院

用户界面设计和美工

计算机与控制工程学院

核心算法设计

计算机与控制工程学院

平台搭建与测试

指导教师

姓名

职称、职务

单位

电话

E-mail

教授

计算机与控制工程学院

实验室

实验室名称

所属院系

电话

地点

计算机与控制工程学院

项目申请人承诺：

我保证申请材料的真实性。

如果获得立项，严格遵守实事求是的原则，恪守学术道德规范，认真实施项目计划，积极开展研究性学习和交流活动，合理支出项目经费，保证完成实验目标。

签名：

1

二、立项依据

1．项目实施目的和意义

（1）立项背景：

背景一：

云存储技术快速兴起

2006年8月9日，Google首席执行官埃里克·施密特（EricSchmidt）在搜索引擎大会首次提出云计算（CloudComputing）的概念，其重要组成部分便是云存储（CloudStorage）。

它承担着最底层以服务形式收集、存储和处理数据的任务，并在此基础上展开上层的云平台、云服务等业务。

全球数据量的猛增使得存储日益成为一个更独立的专业问题，越来越多的企业开始将存储作为单独的项目进行管理。

同时，持续增长的数据存储压力带动着整个存储市场的快速发展[1]。

云存储这个概念一经提出，就得到了众多厂商的支持和关注。

Amazon、Google、EMC、Microsoft、IBM纷纷推出自己的云存储产品。

在国内如金山、XX等厂家也推出了自己的云服务。

微软的共同创始人比尔·盖茨认为，作为服务的云存储的推进速度会比云计算更快[2]。

背景二：

传统云存储技术潜在风险

在2010年3月召开的云计算中国峰会（TheCloudComputingChinaCongress—CCCC2010）中指出[3]，随着云计算技术的逐步成熟，云安全问题将日益突出，数据安全正在成为人们关注的重要问题。

传统上，用户将数据存放到一家云存储提供商的系统中，往往会带来数据完整性[4]、保密性[5][6]、可用性和厂商锁定[7]等风险[8]。

棱镜计划（PRISM）是一项由美国国家安全局自2007年起开始实施的绝密监听计划[9]。

该项计划从音频、视频、图片、邮件、文档以及连接信息中分析个人的联系方式与行动。

2013年PRISM项目被公之于众后，被指Facebook、谷歌、微软、雅虎、苹果、Dropbox等多家公司参与了该项目，引起了人们对网络安全、公有云之上的数据安全的担忧。

背景三：

移动互联网的兴起[10]

随着智能手机性能的提升及移动互联网的发展，越来越多的网民开始使用手机接入互联网络。

根据调查，截至2012年12月底，我国手机网民规模为4.2亿，在整体网民中占比74.5%，成为我国互联网第一上网终端。

手机因其便携性能满足用户随时随地上网的需求，碎片化地渗透至生活的各个方面，具有较大的用户粘性。

手机网民平均每天累计手机上网时长为124分钟，每天上网4小时以上的重度手机网民比例达22.0%，对手机上网的依赖性较强。

强大的用户基础预示着移动互联网巨大的商业价值。

背景四：

移动互联网的安全问题[11]

随着智能手机和3G网络的普及，移动智能终端用户所面对的安全问题除了恶意吸费软件外，基于智能系统平台的病毒木马以及系统漏洞所导致的安全问题日益严重。

此外，以Android为代表的开放源代码式操作系统引发的安全问题也越来越多。

AndroidMarket和AppleStore促进了移动互联网时代的繁荣，运营商、银行、各类商城也纷纷通过移动终端拓展营销渠道。

但对于一个完全敞开的开发平台来说，由于不同软件开发者的技术水平和安全意识等诸多因素的不同，软件的安全问题不能保证。

移动互联网给整个社会带来深刻的影响，同时也带来新的安全性问题，这主要体现在以下几个方面。

（一）、用户终端难以溯源

（二）、用户隐私难以保护

（三）、手机支付安全难以保证

（四）、移动互联网安全难以监管

（2）实施目的及意义：

为了弥补传统云存储以及移动设备所带来的风险，同时满足广大用户对手机等移动设备的使用需求，该项目设计了跨越多服务提供商的可靠云存储系统。

由于该系统不依赖于单一的云存储厂商，文件经过冗余分片和加密，用户将无需担心数据完整性，安全性以及数据可靠性等问题。

与此同时，基于Android手机实现的本系统，用户将既能体验到移动互联与云存储技术带来的便利，又能获得前所未有的数据安全体验。

随着4G网络时代的到来，移动端数据传输带宽显著增加，会有越来越多的用户希望把文件安全的备份到云上，因此本系统未来发展前景巨大。

2．主要参考文献

[1]中国计算机用户协会.云计算中国峰会2010[EB/OL].

http:

//www.cloudcomputing-

[2]张迪.基于web的移动端云存储技术研究[J].计算机工程与应用,2010,46（36）:

66-67.

[3]Wiki.http:

//en.wikipedia.org/wiki/Cloud_computing.2013.4.

[4]PopaRA,LorchJR,MolnarD,etal.EnablingsecurityincloudstorageSLAswith

CloudProof[C]//Proceedingsof2011USENIXAnnualTechnicalConference,Portland,OR.

2011.

[5]GroßS,SchillA.Towardsusercentricdatagovernanceandcontrolinthecloud[J].Open

ProblemsinNetworkSecurity,2012:

132-144.

[6]DanchoDanchev.Howmanypeoplefallvictimtophishingattacks?

.

5084.2009.

[7]CachinC,KeidarI,ShraerA.Trustingthecloud[J].ACMSIGACTNews,2009,40

（2）:

81-86.

[8]傅颖勋,罗圣美,舒继武.安全云存储系统与关键技术综述[J].计算机研究与发展,2013,

50

（1）:

136-145.

[9]Wiki.http:

//zh.wikipedia.org/wiki/%E6%A3%B1%E9%95%9C%E9%97%A8

[10]

[11]

3．项目申请人（团队）知识背景、创新经历、特长、兴趣；取得成果

刘若琳：

南开大学计算机控制与工程学院12级计算机科学与技术专业本科生，已掌握C++程序设计、Java程序设计、汇编语言及相关数学思想，爱好编程和数学推理，曾获合展奖学金，做事认真负责，思考周密，有较强的领导组织能力。

孔琰：

南开大学计算机控制与工程学院12级计算机科学与技术专业本科生，已掌握C++语言程序设计和汇编语言，基本掌握JAVA语言，专业基础知识扎实，曾获曾宪梓奖学金，热衷参加各项实践活动，对计算机发展及专业学习积极热情，对创新项目有浓厚兴趣。

庄园：

南开大学计算机科学与技术专业12级本科生，基本掌握C++、汇编、java等编程语言，具有扎实的数学理论功底和良好的逻辑思维能力，曾获得2013年天津市大学生数学竞赛特等奖与南开大学综合二等奖学金，具有一定的专业基础，对项目开发具有浓厚兴趣。

赵帅兵：

南开大学计算机控制与工程学院12级计算机科学与技术专业本科生，曾获南开大学综合奖学金二等奖、南开大学三好学生，对计算机科学有浓厚的兴趣，已掌握C++程序设计语言，并对Java有初步了解，专业基础知识扎实，逻辑思维和动手能力较强，对编程和创新项目有浓厚的兴趣。

梁爽：

南开大学信息学院12级计算机科学与技术专业本科生，已掌握C++语言程序设计和汇编语言，有较强的领导组织能力，专业基础知识扎实，热衷参加各项实践活动，对创新项目有浓厚兴趣，曾获曾宪梓奖学金。

2

三、项目实施方案

1．项目实施的内容、方法、技术路线

本项目实施内容：

系统将文件分片编码，散布到不同的云存储提供商的网盘中。

文件分片，解决了厂商锁定的风险；带有容错能力的非系统编码，保证系统的可靠性、数据保密性。

对文件片散列运算作为校验和，判断文件是否被修改，保证数据完整性。

系统使用元数据来记录文件散布信息和目录结构信息，元数据则通过AES加密算法进行加密，并用多副本策略散布到不同的网盘上，加密保证了元数据的保密性，多副本实现元数据一致性。

本系统框架主要分为四层，由下到上分别为网络层，接口层，系统层和用户层，层级结构如图1所示。

图1系统框架层级结构示意图

（1）网络层设计：

主要有两方面工作，一方面，接收上层接口层的表单数据，然后使用HTTP协议通过网络，把数据发送给远端云存储服务器；另一方面，获取服务器响应，并将响应信息交付给接口层。

（2）接口层设计：

该层主要负责按照各家网盘厂商要求的数据组织格式，对系统层数据进行管理组织，组织好表单后交付给网络层；同时，等待了底层网络层发来的各种响应，并解析响应信息，将解析结果交付给上层系统层，待系统层去判断与处理。

（3）系统层设计：

这一层是本系统框架的核心层。

图2展示了该层的模块结构和功能。

系统层由授权认证单元、令牌管理单元和操作处理单元三部分组成。

授权认证单元，主要负责引导用户对本系统软件进行OAuth标准授权，授权本系统软件可以访问用户存储在网盘上的资源。

令牌管理单元负责对各网盘厂商提供的令牌进行管理，保证令牌的安全和长期有效。

操作处理单元负责对下层目录树管理模块、文件管理模块和元数据管理模块进行统一调度管理，以实现用户操作请求和保证模块间的一致性。

图2系统层模块结构

（4）用户层设计：

该层负责接收用户文件上传、下载、删除、创建目录等请求，并将请求信息交付给系统层；同时，又会接收来自系统层的处理结果，最后以界面的形式将结果展示给用户。

3

2．拟解决的关键问题和实现方法

1.统一网盘接口：

首先，测试多家网盘接口，通过接口对网盘数据进行访问。

其次，对多家网盘接口进行统一抽象，形成一个可供上层系统调用的统一的网盘接口。

2.文件编码：

文件编码采用AONT+PPC码进行编码。

AONT实现数据加密，PPC码实现单容错的非系统码编码。

3.文件管理：

对于有n个网盘的系统，文件分片编码后随机散布到n-1个网盘上。

文件片采用多线程并发下载。

对文件被篡改、丢失和网盘不可用等故障设置故障处理机制。

4.元数据管理：

元数据记录文件片散布和目录结构信息。

元数据利用AES加密，三副本散布到网盘上。

每个元数据文件记录一层目录结构，元数据加密秘钥由父目录元数据记录，根目录元数据密钥利用Shamir密钥共享机制形成n-2个子密钥，然后做校验形成n-1个子密钥，最后散布到网盘上。

对元数据被篡改、丢失和网盘不可用等故障设置故障处理机制。

5.身份验证：

用户在官网邮箱注册账号密码，ssl协议保障信道安全；用户每次使用系统前，输入账号密码验证用户身份，获取访问网盘权限。

3．项目实施进度和安排

2014年3月1日-2014年3月30日学习Java语言及Android程序开发方式。

2014年4月1日-2014年4月30日学习云存储，数据加密方面的知识，为后续开发做准备。

2014年5月1日-2014年6月30日完成网络层的搭建。

2014年7月1日-2014年7月30日完成接口层的搭建。

2014年8月暑假。

2014年9月1日-2014年10月30日实现简单操作界面。

2014年11月1日-2014年12月30日实现文件系统。

2015年1-2月寒假。

2015年3月1日-2015年6月30日实现元数据管理及文件编码，发表论文。

2015年7月1日-2015年8月30日暑假。

2015年9月1日-2015年11月30日系统调试。

2016年1月寒假。

2016年2月之后开始进行系统内测。

2016年6月结项。

四、预期成果

1.完成项目的技术报告。

2.做出符合项目要求的客户端软件。

3.在核心期刊与国际学术会议上发表论文2-3篇。

4.拟申请专利1项。

五、经费预算

预算科目

支出项目

金额

实验业务费

文章版面费，专利申请费，邮电通信费、信息费、差旅费等

6000

实验材料费

设备维护

6000

图书资料费

书籍、文献资料购置与复印

5000

其他

3000

合计

20000

4

六、审批情况

指导教师推荐意见：

签字：

年月日

院（系）推荐意见：

（公章）

年月日

学校主管部门审批意见：

（公章）

年月日