随着信息量的迅速增长,对于数据可用性的要求也越来越高,简单存储系统和传统冗余方式已经开始难以满足需求,而在通信领域一直发挥着重要的作用的纠错码技术,由于其优异的性能,正被广泛的使用在数据存储中。低密度校验(LDPC)码有稀疏矩阵表示法和二分图表示法两种表示法,根据边分布的不同分为正则LDPC码和非正则LDCP码。级联低密度校验码(Tornado码)是特殊的非正则LDPC码,具有多级级联与编解码均为异或运算的特点。Tornado码的二分图生成算法和Tornado码编解码过程,从理论和实验角度验证了Tornado码在纠错性能上优于正则码。数据冗余能够极大地提高数据的高可靠性,基于复制的冗余存储系统存储空间开销较大,基于RAID技术的冗余存储系统扩展性较差,基于RS码的冗余存储计算开销较大,基于以上分析提出了基于Tornado码的分布式冗余存储系统模型。从故障检测,读写操作,数据恢复和失效回收等四个方面对整个系统进行了分析,从理论上对可用性,存储开销和修复间隔等方面将基于复制的存储冗余系统和基于Tornado码的存储冗余系统进行了比较,得出基于Tornado码的存储系统在相同条件下拥有可用性高,开销小,修复间隔长的特点。针对单一的数据冗余存储系统不能解决的非法攻击者侵入问题,提出了基于Tornado码的安全分布式冗余系统。利用哈希函数(Hash)的难以伪造的特点,将分布式系统中数据块进行Tornado码编码后,计算其Hash变换的值并作为标志位,通过验证标志位来判断数据是否正确,达到提高系统安全性的目的,通过随机次的Hash变换和级联多数据块的Hash值来弥补Hash函数本身的不足,进一步提高系统的安全性。