CN113761492A - 一种可信数据存储方法、***、计算机设备、终端 - Google Patents

一种可信数据存储方法、***、计算机设备、终端 Download PDF

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Abstract

本发明属于区块链数据可信存储技术领域，公开了一种可信数据存储方法、***、计算机设备、终端，包括身份认证模块、数据存储模块和数据读取模块。本发明提供的可信数据存储方法，采用IPFS作为可信数据存储的方案，基于区块链、分布式身份和IPFS，解决了数据存储和记录分离的去中心化可信数据存储问题。本发明基于分布式身份认证管理模式，设计基于IPFS存储网络技术的数据存储机制，实现基于区块链技术的去中心化可信数据存储。同时，本发明通过使用数据存储和记录分离的方式，实现将数据加密存储到IPFS***，保护了数据的机密性和完整性；IPFS存储对象为智能电网交易中的所有数据，避免单点故障和防止DDoS攻击。

Description

一种可信数据存储方法、***、计算机设备、终端
技术领域
本发明属于区块链数据可信存储技术领域，尤其涉及一种可信数据存储方法、***、计算机设备、终端。
背景技术
目前，用户在使用智能电网平台的过程中产生的数据，具有来源广泛、数据量大等特点，并且涉及到用户隐私。针对集中式数据存储的方案都存在着数据恶意篡改、单点故障攻击等问题，现有的解决方案是使用区块链技术进行可信存储。但是区块链的存储容量有限，若在区块链上直接存储大量的完整的数据，必定会消耗大量的算力，***也会长时间处于高负荷的状态。为了解决这些问题，亟需一种采用IPFS作为可信数据存储的方案。
IPFS存储对象为智能电网交易中的所有数据，避免单点故障和防止DDoS攻击，并且节点不需要相互信任。分布式内容传递可以节约带宽。在传统智能电网中，会产生海量的电力数据、交易数据等数据。这些数据来源广泛、数据量大并且涉及到大量用户隐私。智能电表等设备产生的数据需要上传到控制中心并中心化存储在服务器上。中心化存储容易被恶意攻击，一旦中心服务器宕机，容易对整个智能电网***造成巨大的损失。因此，亟需一种新的可信数据存储方法、***、计算机设备、终端。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)集中式数据存储的方案都存在着数据恶意篡改、单点故障攻击等问题。
(2)区块链的存储容量有限，若在区块链上直接存储大量的完整的数据，必定会消耗大量的算力，***也会长时间处于高负荷的状态。
(3)中心化存储容易被恶意攻击，一旦中心服务器宕机，容易对整个智能电网***造成巨大的损失。
解决以上问题及缺陷的难度为：针对区块链上的数据存储效率低、可扩展性低等问题，需要配合区块链账本分布式环境，设计一套去中心化的链外可信存储方案；针对隐私保护问题，需要设计一套分布式身份认证***对用户进行细粒度区分。
解决以上问题及缺陷的意义为：设计基于区块链和IPFS的链外可信数据存储的方法和***，将大大减缓区块链账本的计算和存储压力，提高***运行的效率。此外，数据存储和记录分离，引入分布式身份认证***，进一步提高了数据存储的隐私性和可靠性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可信数据存储方法、***、计算机设备、终端，尤其涉及一种智能电网中基于区块链和IPFS的链外可信数据存储方法、***、计算机设备、终端。
本发明是这样实现的，一种可信数据存储***，所述可信数据存储***，包括身份认证模块、数据存储模块和数据读取模块。
其中，所述身份认证模块，用于使用分布式身份认证***，对用户的身份和操作权限进行管理；
所述数据存储模块，用于完成可信数据的分布式存储的功能，使用IPFS对数据进行存储，使用区块链对记录进行存储；
所述数据查询模块，用于完成不同用户的细粒度数据查询功能。
进一步，所述可信数据存储***，还包括：
客户端，用于调用分布式身份标识和IPFS的API，并通过智能合约接入区块链产生用户数据；
分布式身份标识，用于使用分布式身份标识MaskID对用户进行身份认证、用户身份管理、权限管理；
IPFS，用于对客户端产生的数据进行分布式存储；
智能合约，用于将客户端、分布式身份标识以及IPFS通过智能合约接入区块链平台；
区块链平台，用于搭载分布式身份标识和IPFS的智能合约，并存储数据存储记录。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述的可信数据存储***的可信数据存储方法，所述可信数据存储方法包括以下步骤：
步骤一，身份认证：通过身份认证模块使用分布式身份认证***，对用户的身份和操作权限进行管理。提升***的隐私保护能力和可靠性；
步骤二，数据分布式存储：通过数据存储模块完成可信数据的分布式存储的功能，使用IPFS对数据进行存储，使用区块链对记录进行存储。提高区块链账本数据存储能力；
步骤三，数据细粒度读取：通过数据查询模块完成不同用户的细粒度数据查询功能。
进一步，步骤一中，所述身份认证，包括：
(1)使用分布式身份认证***对用户进行细粒度区分，不同身份的用户具有不同的操作权限和查询权限；
(2)在调用智能合约进行数据存储时进行身份认证，查询用户是否具有存储权限；
(3)在调用智能合于进行数据查询时进行身份认证，查询用户是否具有查询数据的权限。
其中，步骤(1)中，所述不同身份的用户是指管理员、机构和普通用户。
进一步，步骤二中，所述可信数据分布式存储，包括：
(1)客户端产生数据，并进行存储操作；
(2)调用IPFS，将数据存储到IPFS中，并产生存储记录；
(3)调用智能合约，将数据存储记录存储到区块链。
进一步，步骤(1)中，所述客户端在产生数据之前会进行身份认证，身份认证通过后才会具有存储的操作权限；
步骤(2)中，所述存储记录，包括机构分布式身份标识、用户分布式身份标识以及数据存储到IPFS产生的CID。
进一步，步骤三中，所述数据细粒度读取，包括：
(1)客户端进行身份认证，查询用户是否具有查询权限；
(2)调用智能合约，查询相关数据存储记录；
(3)根据数据存储记录，在IPFS通过数据CID读取相关数据。
进一步，步骤(1)中，所述用户权限是指机构可以查询机构发布存储的所有数据、普通用户可以查询与用户相关的所有数据。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
通过身份认证模块使用分布式身份认证***，对用户的身份和操作权限进行管理；通过数据存储模块完成数据的分布式存储的功能，使用IPFS对数据进行存储，使用区块链对记录进行存储；通过数据查询模块完成不同用户的细粒度数据查询功能。
本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的可信数据存储***。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的可信数据存储方法，采用IPFS作为可信数据存储的方案，基于区块链、分布式身份和IPFS，解决了数据存储和记录分离的去中心化可信数据存储问题。
本发明针对链上数据存在的存储效率低、可扩展性低、隐私风险等问题，基于分布式身份认证管理模式，设计了基于IPFS存储网络技术的数据存储机制，实现基于区块链技术的去中心化可信数据存储。本发明通过使用数据存储和记录分离的方式，实现将数据加密存储到IPFS***，保护了数据的机密性和完整性。IPFS存储对象为智能电网交易中的所有数据，避免单点故障和防止DDoS攻击，并且节点不需要相互信任。分布式内容传递可以节约带宽。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的可信数据存储方法流程图。
图2是本发明实施例提供的智能电网数据可信存储***示意图。
图3是本发明实施例提供的数据分布式可信存储流程图。
图4是本发明实施例提供的数据细粒度读取方法流程图。
图5是本发明实施例提供的数据细粒度读取流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可信数据存储方法、***、计算机设备、终端，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的可信数据存储方法包括以下步骤：
S101，身份认证：通过身份认证模块使用分布式身份认证***，对用户的身份和操作权限进行管理；
S102，数据分布式存储：通过数据存储模块完成可信数据的分布式存储的功能，使用IPFS对数据进行存储，使用区块链对记录进行存储；
S103，数据细粒度读取：通过数据查询模块完成不同用户的细粒度数据查询功能。
如图2所示，本发明实施例提供的智能电网数据存储***包括：
客户端1，调用分布式身份标识和IPFS的API，并通过智能合约接入区块链产生用户数据；
分布式身份标识2，使用分布式身份标识MaskID对用户进行身份认证、用户身份管理、权限管理；
IPFS 3，对客户端产生的数据进行分布式存储；
智能合约4，客户端、分布式身份标识、IPFS通过智能合约接入区块链平台；
区块链平台5，搭载分布式身份标识和IPFS的智能合约，并存储数据存储记录。
本发明实施例提供的可信数据存储***，还包括身份认证模块、数据存储模块和数据读取模块。
其中，所述身份认证模块，用于使用分布式身份认证***，对用户的身份和操作权限进行管理；
所述数据存储模块，用于完成可信数据的分布式存储的功能，使用IPFS对数据进行存储，使用区块链对记录进行存储；
所述数据查询模块，用于完成不同用户的细粒度数据查询功能。
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
实施例1
本发明在智能电网应用中，需要搭建IPFS私有网络，以保证数据存储安全，其主要流程如下：
(1)初始化仓库；
(2)创建私有网络的共享私钥；
(3)移除默认bootstrap节点；
(4)IPFS节点使用共享密钥加入私有网络；
(5)私有网络搭建成功。
如图3所示，本发明提出的数据分布式可信存储流程如下：
(1)客户端进行身份认证；
(2)客户端产生用户数据；
(3)检查用户的操作权限，若用户不具备权限则存储失败；
(4)数据分布式存储到IPFS，并产生数据存储记录，若未与IPFS节点连接则数据存储失败；
(5)调用智能合约，将数据存储记录存储到区块链上；
(6)数据分布式存储成功。
如图4所示，本发明提出的数据读取方法按照用户身份和查询功能的不同具体细粒度分为以下三个方法：
(1)机构相关数据查询，特定机构只能查询本机构产生的相关数据；
(2)用户相关数据查询，特定用户只能查询与用户相关的数据；
(3)特定数据查询，直接使用数据CID读取。
如图5所示，本发明提出的数据细粒度读取流程如下：
(1)客户端进行身份认证；
(2)选择读取数据的方法；
(3)检查用户的操作权限，若用户不具备权限则读取失败；
(4)在区块链上读取数据存储记录；
(5)据数据存储记录在IPFS上读取数据，若未与IPFS节点连接则数据读取失败；
(6)数据读取成功。
实施例2
本实施例以机构给用户颁发凭证为例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
其具体流程如下：
步骤一：搭建平台，包括客户端、区块链平台、分布式身份认证***、IPFS私有网络；
步骤二：管理员登录客户端，利用平台搭载的分布式身份认证***的分布式身份标识分别为机构用户和普通用户注册身份；
步骤三：机构用户使用私钥登录客户端；
步骤四：机构根据用户信息为用户生成凭证；
步骤五：生成的凭证分布式存储到IPFS私有网路，并产生存储记录；
步骤六：将凭证存储记录存储到区块链；
步骤七：机构用户可以在客户端依据本机构在分布式身份***的身份标识读取本机构所颁发的所有凭证；
步骤八：普通用户使用私钥登录客户端；
步骤九：普通用户可以在客户端依据本用户在分布式身份***的身份标识读取本用户所拥有的所有凭证；
步骤十：机构用户或普通用户都可以根据凭证在IPFS上对应的CID直接读取本机构所颁发的或本用户所拥有的特定凭证。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可信数据存储***，其特征在于，所述可信数据存储***，包括身份认证模块、数据存储模块和数据读取模块；
其中，所述身份认证模块，用于使用分布式身份认证***，对用户的身份和操作权限进行管理；
所述数据存储模块，用于完成可信数据的分布式存储的功能，使用IPFS对数据进行存储，使用区块链对记录进行存储；
所述数据查询模块，用于完成不同用户的细粒度数据查询功能。
2.如权利要求1所述的可信数据存储***，其特征在于，所述可信数据存储***，还包括：
客户端，用于调用分布式身份标识和IPFS的API，并通过智能合约接入区块链产生用户数据；
分布式身份标识，用于使用分布式身份标识MaskID对用户进行身份认证、用户身份管理、权限管理；
IPFS，用于对客户端产生的数据进行分布式存储；
智能合约，用于将客户端、分布式身份标识以及IPFS通过智能合约接入区块链平台；
区块链平台，用于搭载分布式身份标识和IPFS的智能合约，并存储数据存储记录。
3.一种实施权利要求1～2任意一项所述的可信数据存储***的可信数据存储方法，其特征在于，所述可信数据存储方法包括以下步骤：
步骤一，身份认证：通过身份认证模块使用分布式身份认证***，对用户的身份和操作权限进行管理；
步骤二，数据分布式存储：通过数据存储模块完成可信数据的分布式存储的功能，使用IPFS对数据进行存储，使用区块链对记录进行存储；
步骤三，数据细粒度读取：通过数据查询模块完成不同用户的细粒度数据查询功能。
4.如权利要求3所述的可信数据存储方法，其特征在于，步骤一中，所述身份认证，包括：
(1)使用分布式身份认证***对用户进行细粒度区分，不同身份的用户具有不同的操作权限和查询权限；
(2)在调用智能合约进行数据存储时进行身份认证，查询用户是否具有存储权限；
(3)在调用智能合于进行数据查询时进行身份认证，查询用户是否具有查询数据的权限；
其中，步骤(1)中，所述不同身份的用户是指管理员、机构和普通用户。
5.如权利要求3所述的可信数据存储方法，其特征在于，步骤二中，所述可信数据分布式存储，包括：
(1)客户端产生数据，并进行存储操作；
(2)调用IPFS，将数据存储到IPFS中，并产生存储记录；
(3)调用智能合约，将数据存储记录存储到区块链。
6.如权利要求5所述的可信数据存储方法，其特征在于，步骤(1)中，所述客户端在产生数据之前会进行身份认证，身份认证通过后才会具有存储的操作权限；
步骤(2)中，所述存储记录，包括机构分布式身份标识、用户分布式身份标识以及数据存储到IPFS产生的CID。
7.如权利要求3所述的可信数据存储方法，其特征在于，步骤三中，所述数据细粒度读取，包括：
(1)客户端进行身份认证，查询用户是否具有查询权限；
(2)调用智能合约，查询相关数据存储记录；
(3)根据数据存储记录，在IPFS通过数据CID读取相关数据。
8.如权利要求7所述的可信数据存储方法，其特征在于，步骤(1)中，所述用户权限是指机构可以查询机构发布存储的所有数据、普通用户可以查询与用户相关的所有数据。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
通过身份认证模块使用分布式身份认证***，对用户的身份和操作权限进行管理；通过数据存储模块完成数据的分布式存储的功能，使用IPFS对数据进行存储，使用区块链对记录进行存储；通过数据查询模块完成不同用户的细粒度数据查询功能。
10.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求1～2任意一项所述的可信数据存储***。
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