CN111046407A - 一种基于区块链的数据存储*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链的数据存储***，包括区块链、原始数据库服务器和业务数据库服务器；其中，原始数据库服务器，将原始数据传输至业务数据库服务器；业务数据库服务器，包括：原始数据预处理模块，将每一条原始数据处理成一条索引数据，每条索引数据由多个数据项组成，每个数据项均包括一对标识数据和内容数据；数据上链模块，对索引数据每个数据项的标识数据和内容数据分别进行非可逆加密和可逆加密，上链存储。本发明的原始数据经业务数据库服务器加密在上传至区块链，提高了破解难度，保证了数据的安全。

Description

一种基于区块链的数据存储***

技术领域

本发明属于区块链技术领域，尤其涉及一种基于区块链的数据存储***。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

基于区块链技术进行数据的存储，利用区块链去中心化、防篡改的特点保障数据的安全性，已经在很多行业开始使用。据发明人了解，目前在区块链数据存储方面，至少存在以下问题：

目前业务数据的存储一般都是直接存储，但是在区块链这种需要依赖广播机制进行数据同步时，原始数据的存储占用空间大，会对存储空间和传输效率都带来很大负担。

依托于区块链本身的机制，区块链上的数据是以附加在交易中，并且以16进制进行数据存储的。加入区块链的节点，都可以访问到上链的数据，并且很容易将16进制数据转为普通文本，造成数据泄露。为了保护数据安全，防止数据泄露，目前的数据加密方法通常是使用固定密钥进行一次加密，并且采用可逆加密算法，如果密钥被破解或者泄露后，存在数据全部泄露的风险。

目前在区块链中只是进行数据存储，并且因为其独特的块链式数据结构，相对于日常广泛使用的关系数据库来言，其数据不易访问。若要访问区块链上的交易记录，只能通过查找到相应区块和交易数据来获取，并且，由于交易记录的存储形式为字符串，需要应用程序解析字符串才能得到想要的业务数据信息，影响业务的正常开展。目前还没有有效的机制进行数据检索。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于区块链的数据存储***。提高了数据安全性，实现了快速的数据检索。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种基于区块链的数据存储***，包括区块链、原始数据库服务器和业务数据库服务器；其中，

原始数据库服务器，将原始数据传输至业务数据库服务器；

业务数据库服务器，包括：

原始数据预处理模块，将每一条原始数据处理成一条索引数据，每条索引数据由多个数据项组成，每个数据项均包括一对标识数据和内容数据；

数据上链模块，对索引数据每个数据项的标识数据和内容数据分别进行非可逆加密和可逆加密，上链存储。

进一步地，对于索引数据的每个数据项，加密方法具体包括：

对标识数据进行非可逆加密，得到标识数据密文；以标识数据密文追加固定密钥作为加密密钥，对内容数据进行可逆加密。

进一步地，得到索引数据的密文后，还对密文进行压缩，得到压缩密文。

进一步地，得到压缩密文后，还对压缩密文进行可逆加密，将加密后的压缩密文上链存储。

进一步地，所述业务数据库服务器还包括：原始数据存储模块，对原始数据库服务器传输的原始数据进行备份。

进一步地，所述业务数据库服务器还包括：数据同步模块，用于将区块链上的数据同步至业务数据库服务器，具体包括：

实时同步单元，对区块链上信息进行订阅，当区块链上有交易发生时，获取交易信息，并将交易信息封装为对象并放入消息队列；从消息队列读取交易信息，判断业务数据库服务器中是否已经存在该条交易信息，如果不存在，解析得到该交易信息对应的索引数据，保存交易信息和索引数据；

定时同步单元，每隔设定时间，获取区块链中最新完整区块的编号，与业务数据库中当前已同步区块的最大区块号，判断是否存在未同步的区块；若存在，确定未同步的区块编号，对这些区块逐个进行遍历，获取区块中的交易数据，并解析得到该交易数据对应的索引数据，保存交易数据和索引数据。

进一步地，索引数据中存在一个数据项，标识数据为该条索引数据相应的业务类型标识信息，内容数据为相应类型名称；解析索引数据的方法包括：

对多个业务类型标识信息进行非可逆加密，得到不同业务类型对应的标识数据密文；

将不同业务类型的标识数据密文分别追加固定密钥，对索引数据密文中相应的数据项进行解密，得到该索引数据相应的业务类型；

从原始数据存储模块中抽取与索引数据中标识数据相应的数据信息，并进行非可逆加密，得到各数据项对应的标识数据密文；

对这些标识数据密文分别追加固定密钥，对索引数据密文中相应的数据项分别进行解密，得到各数据项中的内容数据。

进一步地，所述数据同步模块根据业务类型将得到的交易数据和索引数据分别存储。

进一步地，所述业务数据库服务器还包括：数据访问模块，接收数据访问请求，根据数据访问请求从同步数据模块获取索引数据；基于索引数据中的数据标识信息从原始数据库服务器调取相应的原始数据并返回。

进一步地，索引数据中存在一个数据项，标识数据为该条原始数据的标识信息，内容数据为该条原始数据的加密串；所述从原始数据库服务器调取相应的原始数据后，还判断原始数据是否被篡改，具体包括：

获取索引数据中的原始数据标识信息所在数据项中的加密串；

计算从原始数据库中调取的该条健康数据的加密串；

判断两个加密是否相同，若相同，说明未被篡改。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明将一条健康数据以一个JSON串的形式存储，每个数据项均包括key值和value值，对于每个数据项的key值和value值分别进行不可逆加密和可逆加密，并且，每个数据项中，均以key值的密文作为value值的加密密钥，保证了每个数据项的密钥均不相同，并且，由于key值的加密采用不可逆加密，即使在数据上链存储的过程中发送数据泄露，也能有效保证数据的安全，其他人员无法识别泄露的数据，保护了居民的隐私。

本发明将每条健康数据以JSON串的形式加密并存储至区块链，节省了区块链的存储空间，并且，在进行数据加密的基础上，还进行了数据压缩，解决了数据在区块链或其他存储介质的存储效率低和传播效率慢的问题，降低了数据对磁盘和带宽的占用率。

本发明通过将区块链上的数据同步至关系数据库，并结合原始数据库，实现了方便快捷的数据检索。并且，采用实时同步和定时同步相结合的方式，采用实时同步保证获取数据的及时性，采用定时同步作为实时同步的补充，解决了服务停止、网络中断等原因导致的同步数据不完整问题。

通过在JSON串中加入业务类型信息，实现了将同步下来的数据按照业务需要进行组织，能够较好的支撑业务流程；通过在JSON串中整条数据的加密串，实现了通过对比链上和原始数据的加密串进行数据校验。

本发明在数据上链之前，还进行了数据的二次加密，进一步提高数据安全性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例中一种基于区块链的数据存储***架构图；

图2为本发明实施例中业务数据库服务器功能模块架构图；

图3为本发明实施例中各数据项加密的流程图；

图4为本发明实施例中基于访问请求的数据项解密的流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例公开了一种基于区块链的数据存储***，包括区块链、原始数据库服务器、业务数据库服务器和客户端。

其中，原始数据库服务器对多级区域健康平台的原始医疗数据进行汇总，多级区域健康平台包括省级平台、地市级平台、区县级平台，平台通过制定数据标准逐级进行数据上传汇集至原始数据库服务器；原始数据库服务器中的数据首先传输至业务数据库服务器，业务数据库服务器对数据进行处理和加密，最终存储至区块链；此外，业务数据库服务器还用于对上链的数据进行同步；客户端通过业务数据库服务器实现数据访问。

具体地，业务数据库服务器、原始数据库服务器和客户端被配置为：

原始数据库服务器，将健康数据传输至业务数据库服务器；

业务数据库服务器，被配置为：

原始数据存储模块，对原始数据库服务器传输的原始数据进行备份；本实施例中，备份有一定的时间限制，对存储时间超过设定值的数据进行自动删除。

原始数据预处理模块，将一条原始健康数据处理成一条索引数据，每条索引数据由多个数据项组成，每个数据项均包括一对标识数据和内容数据；其中，存在一个数据项，标识数据为该条健康数据的标识信息，内容数据为该条健康数据的加密串，还存在一个数据项，标识数据为该条索引数据相应的业务类型标识信息，内容数据为相应类型名称。

本实施例中，每条索引数据采用JSON串的形式进行存储。索引数据中的标识数据(key值)，即对于该条索引数据能够起到标识作用的数据；内容数据(value值)，即具体的数据内容，并且，一个数据项具有一个key值和一个value值，二者一一对应。

其中，所述索引数据的业务类型包括但不限于健康数据摘要信息、用户访问授权信息、数据访问信息等，可以采用编号1,2,3……来标识不同类型索引数据。其中，

健康数据摘要信息包括：摘要的标识信息和摘要内容；其中，摘要内容包括：健康事件的标识信息(如检查报告、检验报告)、事件发生时间和地点(如科室名称)，原始数据的存放地址，以及数据来源医疗机构的标识信息(如机构ID)、名称。所述健康事件包括拍片、化验、体检等，所述事件的划分和编号是预先设定的。

用户访问授权信息包括：访问授权记录的标识信息、授权访问的健康数据摘要的标识信息、授权时间、授权人员信息、授权过期时间等。授权人员信息包括人员姓名、年龄和身份证号等基本信息。

数据访问信息包括：数据访问记录的标识信息、访问的健康数据摘要的标识信息、数据用途、访问时间、访问人员，访问人员所属企业等。访问人员信息包括人员姓名、年龄和身份证号等基本信息。

本领域技术人员可以理解，对上述健康数据摘要信息、用户访问授权信息、数据访问信息中的数据按照标识数据和内容数据进行分组，即可得到索引数据。

数据上链模块，对索引数据进行加密、压缩，上链存储。具体包括：

数据校验单元，对于待上链的索引数据，判断区块链上是否已存在相同数据，若存在，不再重复上链，若不存在，通过数据加密单元进行上链。其中，判断区块链上是否已存在相同数据的方法为：

首先判断链上是否已存在该条索引数据的标识信息，若不存在，说明没有相同数据；若存在，进一步判断该标识信息所在数据项中的内容信息与链上是否相同，若相同，说明存在相同数据，若不同，说明没有相同数据。

例如，对于健康数据摘要信息类，首先判断链上是否已存在摘要标识信息，若不存在，说明没有相同数据；若存在，进一步判断该摘要标识信息所在数据项中的内容信息与链上是否相同，若相同，说明存在相同数据，若不同，说明没有相同数据。

数据加密单元，对于待上链的索引数据中的每个数据项，分别对标识数据和内容数据进行非可逆加密和可逆加密，得到索引数据的密文。本实施例中，对于每个数据项，首先对标识数据进行非可逆加密采用MD5加密方法，得到标识数据密文；然后以标识数据密文追加固定密钥作为加密密钥，对内容数据进行可逆加密，具体地，可采用AES加密方法。通过上述加密方法，得到整条索引数据的密文，每个数据项在加密时密钥均不同。

数据压缩单元，对所述索引数据的密文进行数据压缩，得到压缩密文。业务数据在经过key值和value值的加密后，进行数据压缩，减小数据大小，提高数据上链保存和传播的效率。

密文加密单元，对压缩密文进行可逆加密，并将加密后的压缩密文上链。对压缩后的数据进行统一加密，加密为采用规定秘钥的可逆加密。并将数据以16进制形式保存到区块链中。

数据同步模块，从区块链同步索引数据。包括：

实时同步单元，被配置为：

对区块链上信息进行订阅，当区块链上有交易发生时，能够获取到交易信息，并将交易信息封装为对象，并放入消息队列中进行保存；

从消息队列中读取交易信息，首先根据交易HASH判断业务数据库中是否已经存在该条交易记录，如果不存在则保存该交易记录，并对交易记录中附加的信息，即索引数据密文进行解析得到索引数据，并保存交易记录和交易附加数据。

定时同步单元，被配置为：

每隔设定时间，获取区块链中最新完整区块的编号，与业务数据库中当前已同步区块的最大区块号，判断是否存在未同步的区块；

若存在，确定未同步的区块编号，对这些区块逐个进行遍历，获取区块中的交易数据并保存，对交易记录和交易记录中附加的数据，即索引数据密文进行解析得到索引数据，入库保存。

其中，对索引数据密文进行解析包括：

对多个业务类型标识数据进行非可逆加密，得到不同业务类型对应的标识数据密文；

将不同业务类型的标识数据密文分别追加固定密钥，对索引数据密文中相应的数据项进行解密，得到该索引数据相应的业务类型；

从原始数据存储模块中抽取与索引数据中标识数据相应的原始字段信息，得到各数据项中每个标识数据的所有取值，并进行非可逆加密，得到各数据项对应的标识数据密文；

对这些标识数据密文分别追加固定密钥，对索引数据密文中相应的数据项进行解密，得到各数据项中的内容数据；从而得到明文的索引数据。

本实施例中，对交易记录和索引数据进行存储时，还根据业务类型进行分别存储。

数据访问模块，接收客户端的查询请求，获取查询结果并返回。具体包括：

数据查询单元，接收数据访问请求，从同步数据模块获取索引数据；基于索引数据中的健康数据标识信息从原始数据库服务器调取相应的健康数据；

数据校验单元，判断从原始数据库中调取的健康数据是否经过篡改，若没有，作为查询结果返回；若经过篡改，从原始数据暂存模块获取该条健康数据，作为查询结果返回，同时对篡改事件和内容进行记录。其中，判断从原始数据库中调取的健康数据是否经过篡改的方法为：

获取索引数据中的健康数据标识信息所在数据项中的内容数据，即该条健康数据的加密串；

计算从原始数据库中调取的该条健康数据的加密串；

判断两个加密是否相同，若相同，说明未被篡改。

以上一个或多个实施例具有以下技术效果：

本发明将一条健康数据以一个JSON串的形式存储，每个数据项均包括key值和value值，对于每个数据项的key值和value值分别进行不可逆加密和可逆加密，并且，每个数据项中，均以key值的密文作为value值的加密密钥，保证了每个数据项的密钥均不相同，并且，由于key值的加密采用不可逆加密，即使在数据上链存储的过程中发送数据泄露，也能有效保证数据的安全，其他人员无法识别泄露的数据，保护了居民的隐私。

本发明将每条健康数据以JSON串的形式加密并存储至区块链，节省了区块链的存储空间，并且，在进行数据加密的基础上，还进行了数据压缩，解决了数据在区块链或其他存储介质的存储效率低和传播效率慢的问题，降低了数据对磁盘和带宽的占用率。

本发明通过将区块链上的数据同步至关系数据库，并结合原始数据库，实现了方便快捷的数据检索。并且，采用实时同步和定时同步相结合的方式，采用实时同步保证获取数据的及时性，采用定时同步作为实时同步的补充，解决了服务停止、网络中断等原因导致的同步数据不完整问题。

通过在JSON串中加入业务类型信息，实现了将同步下来的数据按照业务需要进行组织，能够较好的支撑业务流程；通过在JSON串中整条数据的加密串，实现了通过对比链上和原始数据的加密串进行数据校验。

本发明在数据上链之前，还进行了数据的二次加密，进一步提高数据安全性。

本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于区块链的数据存储***，其特征在于，包括区块链、原始数据库服务器和业务数据库服务器；其中，

原始数据库服务器，将原始数据传输至业务数据库服务器；

业务数据库服务器，包括：

原始数据预处理模块，将每一条原始数据处理成一条索引数据，每条索引数据由多个数据项组成，每个数据项均包括一对标识数据和内容数据；

数据上链模块，对索引数据每个数据项的标识数据和内容数据分别进行非可逆加密和可逆加密，上链存储。

2.如权利要求1所述的一种基于区块链的数据存储***，其特征在于，对于索引数据的每个数据项，加密方法具体包括：

对标识数据进行非可逆加密，得到标识数据密文；以标识数据密文追加固定密钥作为加密密钥，对内容数据进行可逆加密。

3.如权利要求2所述的一种基于区块链的数据加密方法，其特征在于，得到索引数据的密文后，还对密文进行压缩，得到压缩密文。

4.如权利要求3所述的一种基于区块链的数据加密方法，其特征在于，得到压缩密文后，还对压缩密文进行可逆加密，将加密后的压缩密文上链存储。

5.如权利要求2所述的一种基于区块链的数据存储***，其特征在于，所述业务数据库服务器还包括：原始数据存储模块，对原始数据库服务器传输的原始数据进行备份。

6.如权利要求5所述的一种基于区块链的数据存储***，其特征在于，所述业务数据库服务器还包括：数据同步模块，用于将区块链上的数据同步至业务数据库服务器，具体包括：

实时同步单元，对区块链上信息进行订阅，当区块链上有交易发生时，获取交易信息，并将交易信息封装为对象并放入消息队列；从消息队列读取交易信息，判断业务数据库服务器中是否已经存在该条交易信息，如果不存在，解析得到该交易信息对应的索引数据，保存交易信息和索引数据；

定时同步单元，每隔设定时间，获取区块链中最新完整区块的编号，与业务数据库中当前已同步区块的最大区块号，判断是否存在未同步的区块；若存在，确定未同步的区块编号，对这些区块逐个进行遍历，获取区块中的交易数据，并解析得到该交易数据对应的索引数据，保存交易数据和索引数据。

7.如权利要求6所述的一种基于区块链的数据存储***，其特征在于，索引数据中存在一个数据项，标识数据为该条索引数据相应的业务类型标识信息，内容数据为相应类型名称；解析索引数据的方法包括：

对多个业务类型标识信息进行非可逆加密，得到不同业务类型对应的标识数据密文；

将不同业务类型的标识数据密文分别追加固定密钥，对索引数据密文中相应的数据项进行解密，得到该索引数据相应的业务类型；

从原始数据存储模块中抽取与索引数据中标识数据相应的数据信息，并进行非可逆加密，得到各数据项对应的标识数据密文；

对这些标识数据密文分别追加固定密钥，对索引数据密文中相应的数据项分别进行解密，得到各数据项中的内容数据。

8.如权利要求7所述的一种基于区块链的数据存储***，其特征在于，所述数据同步模块根据业务类型将得到的交易数据和索引数据分别存储。

9.如权利要求6所述的一种基于区块链的数据存储***，其特征在于，所述业务数据库服务器还包括：数据访问模块，接收数据访问请求，根据数据访问请求从同步数据模块获取索引数据；基于索引数据中的数据标识信息从原始数据库服务器调取相应的原始数据并返回。

10.如权利要求9所述的一种基于区块链的数据存储***，其特征在于，索引数据中存在一个数据项，标识数据为该条原始数据的标识信息，内容数据为该条原始数据的加密串；所述从原始数据库服务器调取相应的原始数据后，还判断原始数据是否被篡改，具体包括：

获取索引数据中的原始数据标识信息所在数据项中的加密串；

计算从原始数据库中调取的该条健康数据的加密串；

判断两个加密是否相同，若相同，说明未被篡改。

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