一种基于因果状态机控制的密文域分布式存储自愈方法及系统与流程

本发明涉及分布式存储安全与数据容错控制，特别涉及一种基于因果状态机控制的密文域分布式存储自愈方法及系统。

背景技术：

1、在非受信节点参与的分布式存储系统中，密文数据碎片的盲态冗余重构与空间自愈通常依赖网络节点的分布式协同。然而，现有分布式存储系统在架构设计上存在以下缺陷：

2、第一，存储驱动层静态校验能力的局限性：现有存储系统驱动（如标准的merkletree校验、hashchain校验或纠删码校验机制）通常仅能在数据i/o读写的末端对最终静态结果进行等值核验，难以对非受信节点执行冗余自愈计算的动态执行轨迹实施行为约束。导致系统面临步骤跳跃（executionskipping）、历史状态重放（replayattack）或非法碎片再注入等动态侧信道破坏模式。

3、第二，过程不可追溯导致的逻辑污染风险：由于缺乏过程轨迹的行为级约束，非受信节点可能在不改变静态哈希结果的前提下，反馈结构合法但生成路径异常的数据碎片（下称“幽灵碎片”）。这类碎片通常能够绕过传统的驱动层静态校验，但在分布式存储账本重组或解密召回时，极易引发驱动级状态分叉与存储服务崩溃。

4、第三，缺乏执行路径级与物理层级的阻断联动机制：现有存储系统缺乏在感知状态异常时，直接联动块设备调度层、i/o队列层以及底层物理内存总线执行拦截的反制能力，导致异常数据可能在存储系统底层持续传播。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明公开了一种技术方案，通过物理执行上下文与时间序列联合构建的因果状态机跳转规则，在不解密数据明文且不暴露密钥的条件下，控制密文碎片在自愈与召回过程中驱动行为、调度决策及i/o读写方向的分布式存储方法及系统。

2、本发明由端侧主权控制设备的内核存储驱动层建立并维持一多维因果状态机。外部非受信存储节点在密文域执行线性矩阵重构以生成冗余校验块的过程中，必须同步执行基于前序合法状态指纹、当前密文碎片特征、单调时间序列及反映节点运行特征的执行上下文向量的级联哈希运算，以形成状态机转移判定的多维约束规则（下称gsci转移规则）。

3、本发明的技术方案是这样实现的：

4、本发明第一方面公开了1、一种基于因果状态机控制的密文域分布式存储自愈方法，由端侧主权控制设备的内核存储驱动层、块设备层及底层硬件控制器联动执行，其特征在于，包括步骤如下：

5、s1，分布式状态初始化与通道隔离：将分段认证加密后的密文数据块分布式存储至多个外部非受信存储节点，由所述内核存储驱动层初始化一分布式多维因果状态机，并在所述端侧主权控制设备中开辟一状态级异步锁存缓冲（state-level asynchronousbuffer layer, slbl）；

6、s2，盲态冗余计算与特征映射：调度所述外部非受信存储节点在不解密数据且不暴露密钥的盲态条件下，对所述密文数据块执行线性矩阵组合运算以产生密文冗余校验块；同时，所述内核存储驱动层约束所述外部非受信存储节点在产生所述密文冗余校验块的过程中，执行全局状态因果完整性（gsci）转移规则计算；由所述内核存储驱动层根据计算结果级联生成当前演化阶段的动态状态标识流；所述动态状态标识流由前一阶段的合法前序状态特征、当前密文数据块特征、单调时间序列及反映节点运行特征的执行上下文向量共同作为输入并映射生成；

7、s3，异步状态隔离锁存与凭证域独占：当所述端侧主权控制设备处于非持续在线的异步离线状态时，激活slbl 实施状态凭证域的独占控制，通过 slbl 独占且单向锁存由外部非受信存储节点计算返回的、包含所述 gsci 转移规则的动态状态标识流以及密文元数据缓冲序列，并强制将状态确权控制流与数据实体流在物理层执行强解耦隔离；其中，slbl 内部严禁承载或暂存任何解密明文数据块或密文数据块实体，任何向slbl 写入非状态凭证特征数据的操作均被内核直接拦截；

8、s4，端侧心跳恢复与延迟因果终审确权：待所述端侧主权控制设备重新恢复在线状态并探测到通信心跳恢复后，由所述内核存储驱动层异步拉取slbl 中锁存的 gsci 转移规则与密文元数据缓冲序列，在内核特权级执行等值判定与时序窗口区间核验；若核验通过，则判定发生了合法的控制流状态跳转，由所述多维因果状态机无缝更新跳转分支并释放对应的物理控制通道，正式将所述密文元数据缓冲序列并入主存储文件系统以驱动块设备层 i/o 请求队列的流式自愈重构；

9、s5，边界熔断与物理缓冲区零残留擦除：若在步骤s4的核验中判定所述动态状态标识流存在时序不单调、步骤跳跃或幽灵碎片注入异常，则所述多维因果状态机强制跳转至异常隔离状态分支并触发硬件级总线熔断；由状态优先总线仲裁单元（spba）在内核特权执行环境（kernel privileged execution environment）中实施i/o流权限剥夺，强行终止异常路径的冗余写入，并联动无状态瞬态页面缓冲区清理模块对对应的物理读写缓冲区实施零残留覆盖擦除。

10、进一步，步骤s3中，所述执行上下文向量由所述内核存储驱动层通过读取当前物理执行线程的硬件寄存器上下文快照生成；

11、所述快照包括程序计数器特征、页表基址寄存器特征中的至少一种；

12、由所述内核存储驱动层将所述快照映射为所述因果状态机的输入算子，以在所述因果状态机的转移判定与底层硬件的物理运行态之间建立硬件级关联。

13、进一步，

14、步骤s5中，所述在块设备请求调度层或i/o请求队列层执行拦截调度行为包括：所述内核存储驱动层根据因果状态机的异常跳转指令，对当前物理i/o请求队列的描述符结构或链表拓扑关系进行重构改写，从所述队列中强行剥离、重定向或静默丢弃（silentdrop）指向异常存储路径的所有待执行i/o请求（request），实现i/o级的逻辑路径门控拦截。

15、进一步，步骤s5中，标准化控制指令包括：

16、所述内核存储驱动层通过操作系统内核提供的驱动扩展机制向硬件内存管理单元下发页面更新指令，撤销对应存储页面或内存缓冲区的iommu硬件物理级映射权限；

17、所述内核存储驱动层向标准总线控制器写入挂起寄存器指令，强行挂起底层的物理直接内存访问数据总线通道，从硬件层级限制异常状态数据的继续传输。

18、进一步的，所述内核存储驱动层根据多维因果状态机的状态转移结果，对资产分片的读写路径执行动态访问控制；

19、当检测到状态转移异常、状态标识缺失、状态链断裂或一致性校验失败时，系统阻断所述资产分片与外部存储节点之间的数据交换，并将待确认数据转入解耦暂存层进行隔离保存。

20、进一步的，系统包括独立于所述外部存储节点的解耦暂存层（suspended queue）；

21、当资产分片对应的主权状态标识缺失、不可验证或未满足预设因果转移条件时，系统将对应的数据写入所述解耦暂存层；

22、待满足后续状态补签条件后，再执行状态确认、数据迁移或冗余重构操作。

23、进一步的，系统对资产分片的迁移、复制、重构及恢复操作均以状态标识的有效性验证结果作为前置条件；

24、在状态验证完成之前，禁止执行对应的数据持久化操作。

25、进一步的，当端侧设备处于持续离线状态且网络中存活的有效密文冗余块数量低于预设安全红线时，云端调度模块在无密钥、无明文且节点匿名的盲态条件下，远程调度存活健康节点直接在密文域下执行盲算衍生重组与冗余补全，且生成的未决自愈结果所携带的状态特征必须挂载于暂存队列中，挂起等待端侧设备恢复在线后的因果状态机终审确权跳转。

26、进一步的，所述因果状态机的混合可信输入源由硬件信任锚hta与软件信任锚sta协同提供：由硬件信任锚hta通过物理安全芯片读取系统硬件状态并执行初始化签名以生成初始状态种子；由软件信任锚sta实时采集所述非受信存储节点的动态运行特征度量，用于联合构建所述执行上下文向量。

27、进一步的，由所述包含因果状态机约束特征的密文数据块序列构建的存储系统，作为数据消费端智能体运行时的记忆隐私底座或检索增强上下文存储层；在端侧设备执行高维语义特征矩阵召回重构时，块设备层复用无状态瞬态页面缓冲区进行密文流的流式拼装、瞬时解密与非线性相似度排序，并在单次计算任务结束后驱动所述缓冲区执行覆盖擦除。

28、进一步的，所述方法构建有云端主权控制面；

29、所述云端主权控制面通过轻量级心跳监测，定期捕获各外部非受信存储节点的时间域连续可用性指纹、传输层吞吐带宽与瞬态时延抖动，以及块设备层 i/o 物理页写入时延，联合构建各存储节点的多维物理性能画像；

30、所述云端主权控制面依据所述物理性能画像对各个非受信存储节点进行物理性能等级评定（分级）；同时，端侧主权控制设备依据数据资产的访问频率与高维语义特征，将待存储的数据块划分为不同的热度等级与重要度级；所述云端主权控制面根据所述性能等级与热度等级的映射关系，执行分布式流式存储与自愈重构的差异化物理部署调度：将高热度或高重要度级别的数据块，以及对应的gsci 活跃状态标识优先调度部署于高可用性等级的存储节点；将低访问频率的冷数据或纯冗余校验块调度部署于低可用性等级的后备存储节点。

31、本发明第二方面公开了一种基于主权内核控制的密文域分布式存储与自愈系统，其特征在于，部署于端侧主权操作系统（mirror memo os）的内核存储驱动层，并与硬件外设主权锚（seps）通过安全物理总线互联，所述分布式存储与自愈系统包括统一资源实体抽象模块、盲态冗余矩阵对撞控制模块和空间拓扑散布调度模块；

32、所述统一资源实体抽象模块用于拦截内核态（kernel space）文件写入请求，将原始个人数字资产数据流（包括人工访谈音频、历史图像及智能体认知参数快照）切分为具备单调时序标识的非结构化数据块序列；

33、所述盲态冗余矩阵对撞控制模块用于在不解密所述数据块序列且不暴露系统根密钥的盲态条件下，调用无状态瞬态页面缓冲区，执行基于伽罗华域（galois field）的高维线性矩阵组合编码运算，生成包含盲态校验算子的冗余密文碎片矩阵；

34、所述空间拓扑散布调度模块用于调用内核 cr3 寄存器与物理页框分配器，隔离软件层及虚拟化宿主环境的旁路探测；所述空间拓扑散布调度模块不依赖于任何单一种类的、基于大数质因数分解或椭圆曲线离散对数难题的非对称加密算法体系，而是基于空间拓扑邻域受限邻域图（positioning sovereign domain, psd）协议，将所述冗余密文碎片矩阵通过对等网络（p2p）异步分发至多个物理隔离的非受信分布式异构存储节点；

35、其中，所述盲态冗余矩阵对撞控制模块在执行编码与分发时，满足如下约束：

36、1）抗高维算力破译约束：所述冗余密文碎片矩阵的数学结构表现为空间离散概率分布，当且仅当系统通过所述空间拓扑邻域受限邻域图（psd）召回的碎片数量达到或者超过预设的阈值门限 k时，方可在所述硬件外设主权锚的物理隔离域内重构原始语义；在碎片数量小于k的不完整状态下，所述密文碎片对基于量子 shor 算法或 grover 算法的高维并行算力逆向推演表现为计算不可解的语义真空；

37、2）非授权访问物理特征扰动检测约束：所述冗余密文碎片矩阵在分布式节点存储期间，其物理载体受控于端侧内核的物理特征微扰对撞审计链；外部任意未授权的异构算力对所述密文碎片的越权读取、旁路扫描或微观物理特征探测行为，将必然导致所述存储介质与相关总线通道发生可感知的物理特征微扰；通过所述硬件外设主权锚实时捕捉由所述探测行为引发的物理时序阻抗突变或硬件状态移位，瞬时触发运行时执行冻结（runtimefreeze），强制将该对应节点的碎片标识判定为 blocked（异常隔离状态），并自硬件层级物理拒绝后续的任意数据覆写或总线传输；

38、具体而言，利用端侧设备的性能监视单元（pmu）、可信执行环境（tee）、可信平台模块（tpm）、直接内存访问（dma）监控器以及总线异常检测电路，对物理总线与内存状态进行高频盲态感知与微扰对撞；一旦捕获到由于未授权访问引发的硬件性能计数器溢出、总线时序阻抗异常或非法内存扫描等物理特征扰动，立刻触发硬件级不可屏蔽中断事件，迫使所述分布式多维因果状态机直接跳转至 blocked（阻塞）状态，从而实现物理层面的数据访问冻结与全路径硬隔离。

39、3）因果自愈事务约束：当系统检测到部分分布式节点发生异常篡改、幽灵碎片注入或因量子相干性失效导致的碎片丢失时，所述系统无需召回全量明文，直接在内核态驱动层利用所述盲态校验算子，通过异构邻域节点的剩余有效密文碎片在密文域内执行分布式代数对撞，异步重构出受损碎片并自动迁移至新授信端侧节点，确保全局认知一致性状态（ccs）无损存续。

40、本系统可运行于特定的多域隔离硬件端侧控制设备中。

41、本发明的优点如下：

42、本发明通过将约束逻辑完全降维并内嵌为状态机的驱动层跳转触发条件，实现了分布式加密存储操作中“驱动行为+调度决策+i/o控制”的级联式路径完整性强制约束。

43、本发明通过一多维因果状态机对分布式加密存储及盲态自愈过程所实施的执行路径级控制。全局状态因果完整性gsci转移规则及派生的状态标识作为因果状态机实现分支跳转与驱动行为控制的核心逻辑门控触发条件与驱动层标识实体存在，其直接决定了块设备层、i/o请求队列层以及底层物理总线和页面缓冲区的执行状态。

44、本发明通过多维因果状态机在分布式加密存储操作中实施由驱动行为、调度决策与i/o读写方向联合构建的路径级约束。

45、本发明将状态转移规则与生成的驱动层状态标识深度嵌入为底层块设备调度与物理硬件反制联动的触发条件。构成了一个由内核驱动、块设备调度器、物理总线与内存缓冲区紧密耦合、不可拆分的联合工程实体。

46、本发明通过因果状态机异常跳转联动块设备队列指针改写、通过操作系统内核提供的设备控制接口下发iommu映射撤销与dma总线挂起指令、多主对撞时在驱动层触发未决事务废弃与主权指令覆盖，以及对瞬态页面缓冲区实施硬写覆盖的物理设备反制行为。

47、本发明通过内核存储驱动层将非受信节点反馈的状态特征作为所述因果状态机跳转更新的触发条件之一，并由驱动层生成对应的状态标识。通过在驱动层执行所述状态标识的等值判定与时序窗口区间核验，直接控制块设备层i/o请求队列的执行权限。一旦判定状态机跳转至异常分支，系统立即在块设备调度层做出拦截决策，并通过操作系统内核提供的设备控制接口或驱动扩展机制向硬件控制器下发控制指令，强行终止异常路径的冗余写入，并对物理读写缓冲区实施零残留覆盖擦除，显著降低幽灵碎片对分布式存储账本的污染风险，有效抑制时序重放攻击。

48、本发明能够显著降低由于非受信节点行为异常而导致的存储账本分叉与解密崩溃概率，有效抑制时序重放攻击与幽灵碎片注入，对提高分布式盲态存储系统的安全性做出了非显而易见的工业级技术贡献。