CN114244851B - 一种基于区块链的数据分发方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链的数据分发方法，选取服务器搭建根节点，各个业务***接入根节点成为共识节点，完成联盟链的组建，商定消息唯一标识定义规范；发送方完成数据分发格式封装得到交易消息，并通过广播的方式发送交易消息，交易消息包括保留字段和接收方地址字段；接收方通过接收方地址字段确认是发送给自身的交易消息，则解析保留字段得到与业务相关的消息，并根据自身处理结果，以区块链交易的方式进行广播回复消息；组成联盟链的各个节点完成数据分发过程的存证。本发明一方面提高消息发送与应答的时效性，一方面节约人力排查工作成本，同时可避免二次人为错误，整体提升业务可靠性。

Description

一种基于区块链的数据分发方法
技术领域
本发明涉及信息传输技术领域，尤其涉及物联网业务场景的数据交互，具体的说，是一种基于区块链的数据分发方法。
背景技术
目前在多方参与的业务场景中，传统数据交互采用两两***间建立安全通道，保证两个业务***数据交互的及时性与准确性。但是这种模式会给业务***带来接口开发、管理、运维的复杂度，一旦发现错误，需要逐步人工逐一排查参与数据交互的***日志，先定位数据最初始的来源，然后根据传递链路，逐一定位错误并纠正。在当前的物联网领域，同一数据传播的链路较为复杂，人工排查是费时费力，既耽误业务进度，也无法避免人为的二次错误。如申请号为202110440682.8、公开日为20210528、名称为文本数据分发方法、***的中国专利公开了：在数据交互***中选择一个为发送端，获取接收端列表，按照距离发送端的远近进行排列，优先将数据发送至距离发送端最近的接收端，接收到数据的接收端再将数据发送给距离发送端次近的接收端，依次类推，直至数据发送完毕。但是，这种模式下，每个接收端均接收保留数据，但是实际业务场景，并不是所有的数据都需要每个***都接收保留一份，尤其涉及到某些需要考虑的秘密消息时。申请号为202110758999.6、公开日为20210910，名称为一种DDS分布式***的数据访问控制方法的中国专利申请，公开了对数据的发布和订阅过程进行主题级的细粒度访问控制。将主题数据的访问控制权限分解为发布权限和订阅权限,其次根据主题访问控制权限与用户属性的相关性分发权限密钥对，然后在DDS发现匹配过程中增加发布权限签名认证，将DDS通信流程与属性加密和签名认证技术相结合，设计了与DDS发布/订阅的松耦合和一对多特性相匹配、并保证数据分发服务机密性、真实性，解决了消息发布订阅过程中构件间非授权发布和非授权订阅的安全问题。但是其是基于特定的DDS模式下的主题的安全考量，且其中的“发布订阅”模式的交互双方为指定的双方。这种有数据分发模式限制的安全保障，并不是一种普适的解决方案。
因此，在保障物联网跨层级、跨***的数据交互的及时性、可靠性的前提下，仍然存在以下问题待解决：(1)缺少灵活可扩展的多方信任架构，以高效保障参与数据交互的***身份可靠性；(2)在分布式架构下，如何实现秘密数据的定向安全分发，且保障数据的保密性；(3)数据交互过程中，如何实现操作日志的多方可信存储，保障数据不可抵赖，为后续数据错误定位提供强有力的佐证；(4)建立普适性高的多对多的数据交互安全体制，保障数据交互的高效性保障。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于区块链的数据分发方法，利用区块链多方共识、链式账本、智能合约等技术，，实现数据交互的及时性、安全性、可靠性的三重保障，以及与密码算法相结合，保障数据分发过程的保密性。
本发明通过下述技术方案解决上述问题：
一种基于区块链的数据分发方法，包括：
步骤S1、选取专有服务器搭建根节点，生成创世文件；各个业务***向第三方证书颁发机构申请CA证书，作为节点的身份证明，接入根节点成为共识节点，完成联盟链的组建，生成P2P通讯网络；各个业务***生成密钥对并秘密保存私钥，每个业务***的身份标识由公钥唯一生成；组建新人架构完成后，在联盟链范围内，协商数据交互消息的唯一标识，以确保消息的唯一性，为链式存证做准备。唯一标识的取值规范在链上申明，以确保达到共识。
步骤S2、发送方完成数据分发格式封装得到交易消息，并通过广播的方式发送交易消息，交易消息包括保留字段和接收方地址字段，保留字段中包含与业务相关的消息，消息中包含了发送方和接收方；接收方地址字段用于接收方确认是否发送给自身的消息；可选地，还包括根节点链下缓存交易消息；
步骤S3、接收方通过接收方地址字段确认是发送给自身的交易消息，则解析保留字段得到与业务相关的消息，并根据自身处理结果，以区块链交易的方式进行广播回复消息，回复消息同样包括保留字段和接收地址字段；可选地，还包括根节点链下缓存回复消息；
步骤S4、组成联盟链的各个节点完成数据分发过程的存证，可选地，存证过程遵循如下原则：将消息对的关键参数，以智能合约方式写入链式账本；关键参数对应内容的存放遵循底层链的块打包模式；消息对指交易消息和该交易消息对应的回复消息。
本发明选取联盟链作为底层基础设施，通过联盟链节点的接入机制，构建分布式信任架构，实现P2P通信；结合消息广播机制模型，实现数据发送、数据接收的动作以区块链交易模式执行；通过智能合约实现数据交互(发送与接收)执行动作的链式存证，也可以将交互过程进行存证。
如果交易消息需要保密，发送方在发送前还需要通过数据访问账本读取接收方的公钥，并采用接收方的公钥对交易消息加密，接收方在解析数据时通过自身私钥解密。链上数据读取，不需要经过共识，因此时间可以保证。
各个业务***的私钥秘密存储于可信执行环境或安全硬件介质，当私钥存储于可信执行环境时，接收方通过可信执行环境解密，保障解密过程的安全。
本发明通过公钥密码算法，实现秘密消息的点对点交互。
各个业务***搭建一个或者多个自身的区块链节点，这些区块链节点构成区块链***。该区块链***作为消息交互的分布式信任架构，区块链节点既是消息发送/接收的主体，亦是存证数据库，可为审计提供可信数据来源。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明将两两***之间建立安全通道交互的方式提升为多对多的扁平化模式，数据可以实现多对多的分发，一个***可以将需要分发的数据同时广播，其他***根据自身响应时间进行处理；将数据发送/接收的动作作为交易处理，通过智能合约进行链上存证，具有不可篡改性，为后续错误定位提供可靠的数据参考。相比现有技术中的“发布订阅”模式，本发明采用了带有安全属性的一对多的广播，使所有参与节点都能收到消息交互的这个动作并进行存证，从消息交互的架构/模式上进行了创新，不受数据分发模式限制，具有普适性。
(2)本发明中分布式架构下的***具备全局唯一身份，身份与***节点公钥存在一一对应关系。数据下发过程中与公钥密码算法相结合，实现秘密数据的点对点安全交互，在保证数据明文***露的情况下，同时实现操作记录的存证。
(3)本发明节约人力成本，将人力排查工作通过机器代码实现，同时可避免二次人为错误，提升业务效率。
附图说明
图1为本发明的P2P通讯网络示意图；
图2为本发明的流程图；
图3为传统业务***交互图；
图4为分布式***架构图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
结合附图1和图2所示，一种基于区块链的数据分发方法，包括：
步骤S1、选取专有服务器搭建根节点，生成创世文件；各个业务***向第三方证书颁发机构申请CA证书，作为节点的身份证明，接入根节点成为共识节点，完成联盟链的组建，生成P2P通讯网络，如图1所示；各个业务***生成密钥对并秘密保存私钥，每个业务***的身份标识由公钥唯一生成；组建新人架构完成后，在联盟链范围内，协商数据交互消息的唯一标识，以确保消息的唯一性，为链式存证做准备。唯一标识的取值规范在链上申明，以确保达到共识。
步骤S2、发送方完成数据分发格式封装得到交易消息，并通过广播的方式发送交易消息，交易消息包括保留字段和接收方地址字段，保留字段中包含与业务相关的消息，消息中包含了发送方和接收方；接收方地址字段用于接收方确认是否发送给自身的消息；可选地，还包括根节点链下缓存交易消息；
例如，假定当前有4个业务***A、B、C和D，服务节点E为根节点，业务***A分发不同的数据到***B和***C，而***D无需接收数据，此时，要保证业务***B和业务***C能够分别正确接收并且解析数据，而且业务***A、业务***B、业务***C、业务***D能够完成业务***A、业务***B、业务***C三者之间此次数据交互的过程存证，特别注意，业务***D无需解析数据的真正内容，只完成数据交互过程的记录存证。根节点完成数据交互过程的记录存证。
业务***A发送给业务***B的消息为Message_AB，业务***A发送给业务***C的消息为Message_AC，业务***A进行消息封装，联盟链对于交易封装有约定的封装格式，存在有保留字段“extraData”可存放与业务相关的数据，因此将消息Message_AB、Message_AC写入该字段，将“receiveAddress”字段为公开的节点地址，形成完整的交易消息Tranc。业务***A通过广播的方式将交易消息Tranc发送，业务***B、C、D在接收到广播消息Tranc后，首先解析其中的“receiveAddress”字段，，从而判定是否为发送给自身的消息。业务***B、C通过“receiveAddress”分别进一步解析验证“extraData”字段，得到需要接收的真正数据；
如果交易消息需要保密，发送方在发送前还需要通过数据访问账本读取接收方的公钥，并采用接收方的公钥对交易消息加密，接收方在解析数据时通过自身私钥解密。链上数据读取，不需要经过共识，因此时间可以保证。
各个业务***的私钥秘密存储于可信执行环境或安全硬件介质，当私钥存储于可信执行环境时，接收方通过可信执行环境解密，保障解密过程的安全。
步骤S3、接收方通过接收方地址字段确认是发送给自身的交易消息，则解析保留字段得到与业务相关的消息，并根据自身处理结果，以区块链交易的方式进行广播回复消息，回复消息同样包括保留字段和接收地址字段；可选地，还包括根节点链下缓存回复消息。
例如，业务***B、业务***C完成消息解析，根据自身处理结果，回馈消息给业务***A。回复消息也通过区块链交易的方式进行广播，回复消息分别定义为R_Message_AB、R_Message_AC，将消息同样写入交易的保留字段“extraData”。
步骤S4、组成联盟链的各个节点完成数据分发过程的存证，如在消息Message_AB、Message_AC、R_Message_AB、R_Message_AC交互过程中，组成联盟链的各个节点A、B、C、D、E完成交互过程的上链。
可选地，存证过程遵循如下原则：
“选取消息对(Message_AB，R_Message_AB)、(Message_AC，R_Message_AC)的关键参数，以合约方式写入链式账本”；
关键参数对应内容的存放遵循底层链的块打包模式；消息对指交易消息和该交易消息对应的回复消息。
各个业务***搭建一个或者多个自身的区块链节点，这些区块链节点构成区块链***。该区块链***作为消息交互的分布式信任架构，区块链节点既是消息发送/接收的主体，亦是存证数据库，可为审计提供可信数据来源。
本发明的应用场景可以物联网业务场景，以智能制造业务场景为例，传统的业务***交互如图3所示，主管实际产线执行层的“制造执行***”(MES)，与其上下游的“物料控制***(MCS)、企业资源计划***(ERP)、仓库管理***(WMS)、质量管理***(QMS)”等存在频繁的两两***间的数据交互，由于***数据封装格式的不同，当前采取两两***间开发定制数据交互接口的模式，考虑到***并发处理的瓶颈，在同一时刻有数据分发接口调用的限制，对于整体业务的效率存在一定影响。而采用本发明的方法，将数据分发提升为广播的模式，实现多对多的并行结构，如图4所示，并且通过协商数据交互消息的唯一标识，以确保消息的唯一性，对于整体业务性能、节约数据交互处理时间增效明显。
本项目方案在实施过程中，通过关键参数实现交互过程日志的从链上直接读取可信数据存证，从而准确定位责任方，一定程度减少人力成本，提高业务效率。解决了现有技术中数据在多***的分发过程中，由于***、网络、人为等因素，极易造成同一数据在不同***中呈现不一致，当前采取人工逐一排查的方式，不仅耗费人力，且无法避免人为引起的二次错误的问题。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (6)

1.一种基于区块链的数据分发方法，其特征在于，包括：
步骤S1、选取服务器搭建根节点，各个业务***向第三方证书颁发机构申请CA证书，接入根节点成为共识节点，完成联盟链的组建，生成P2P通讯网络，并通过多方共识商定消息唯一标识定义规范；各个业务***生成密钥对并秘密保存私钥，每个业务***的身份标识由公钥唯一生成；
步骤S2、发送方完成数据分发格式封装得到交易消息，并通过广播的方式发送交易消息，交易消息包括保留字段和接收方地址字段，保留字段中包含与业务相关的消息，消息中包含了发送方和接收方；接收方地址字段用于接收方确认是否发送给自身的消息；
步骤S3、接收方通过接收方地址字段确认是发送给自身的交易消息，则解析保留字段得到与业务相关的消息，并根据自身处理结果，以区块链交易的方式进行广播回复消息，回复消息同样包括保留字段和接收地址字段；
步骤S4、组成联盟链的各个节点完成数据分发过程的存证；
步骤S4中存证过程遵循如下原则：将消息对的关键参数，以智能合约方式写入链式账本；关键参数对应内容的存放遵循底层链的块打包模式；消息对指交易消息和该交易消息对应的回复消息。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的数据分发方法，其特征在于，步骤S2中还包括根节点链下缓存交易消息，步骤S3中还包括根节点链下缓存回复消息。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的数据分发方法，其特征在于，如果交易消息需要保密，发送方在发送前还需要通过数据访问账本读取接收方的公钥，并采用接收方的公钥对交易消息加密，接收方在解析数据时通过自身私钥解密。
4.根据权利要求3所述的一种基于区块链的数据分发方法，其特征在于，各个业务***的私钥秘密存储于可信执行环境，接收方通过可信执行环境解密。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的数据分发方法，其特征在于，各个业务***的私钥秘密存储于安全硬件介质。
6.根据权利要求1所述的一种基于区块链的数据分发方法，其特征在于，各个业务***搭建一个或者多个区块链节点，这些区块链节点构成区块链数据分发***。
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