互联网技术的飞速发展对计算机存储系统性能和数据的可用性提出了越来越高的要求。新的基于IP的网络存储系统逐渐成为业界关注的焦点,在这种新的存储架构下,如何采用有效的数据布局方法来提高数据可用性和磁盘空间的利用率,成为广泛关注的问题。本文分析了基于iSCSI协议的网络存储结构的存储安全现状,发现iSCSI协议虽然提供了在登录阶段的身份认证机制,却没有提供安全机制来保证iSCSI PDU在IP网络中传输时的安全性。设计了一种基于IPSec的iSCSI协议的安全机制策略,能以较低的系统开销实现数据的安全传输,并有效提高iSCSI网络存储系统在数据传输过程中的安全性。其次,对现有网络存储容错技术进行了大量的分析比较,针对现有存储系统规模增大导致的可靠性降低、数据不可恢复等缺点和不足,构建了基于双重奇偶校验的多容错数据布局模型。通过详细的性能分析表明：与其它布局相比,该布局方式在提供相同可靠性的前提下,计算负载小,编码解码简单,易于实现,并且I/O性能有较大幅度的提高,具有很好的实用性。最后,分析了异构存储结构的数据布局、研究现状及存在的问题。针对异构存储结构的性能瓶颈,设计了一种适用于iSCSI网络存储系统的自适应异构存储结构的数据布局算法,并进行了仿真分析。实验结果表明该布局方法能够充分考虑异构磁盘在I/O速度和容量上的差异,提高磁盘异构系统中各磁盘组件的空间利用率,从而改善了异构存储系统的整体I/O性能。