CN114357490A - 一种基于区块链的数据共享方法、装置以及*** - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于区块链的数据共享方法、装置以及***，用于在科研方面，通过构建联盟区块链平台，为各机构提供了科研数据采集共享联盟区块链网络(Science Collection Sharing Blockchain，SCSB)，如此在共享数据的前提下，克服数据泄密、网络安全风险的问题。方法包括：在加入联盟区块链平台后，区块链节点在所属区块链节点网络组织中，从自身负责的链下采集节点处获取科研机构的科研数据或者医院的病情数据；区块链节点将从链下采集节点获取到的科研数据或者病情数据，根据联盟区块链平台的数据要求进行打包，得到待上链数据；区块链节点将待上链数据提交至联盟区块链平台，待联盟区块链平台中的不同区块链节点间达成共识后写入账本，以提供数据共享服务。

Description

一种基于区块链的数据共享方法、装置以及***

技术领域

本申请涉及数据共享领域，具体涉及一种基于区块链的数据共享方法、装置以及***。

背景技术

保障数据安全是实现数据共享的必要前提，目前，我国科研数据共享还处在起步阶段，面临着较大的安全风险和治理困境，主要体现在数据泄密和网络安全两个方面。

一是敏感数据和隐私数据随着数据挖掘、数据整合交换泄密风险升高。大数据时代，数据开发应用往往容易侵犯公众、企业、组织、甚至国家的安全和隐私，而科研数据量大，来源广泛，存储集中，数据窃取、滥用、交易变得更容易；并且，科研数据与不同数据源有机整合，也可能导致隐私数据某些特性被逐渐挖掘出来，使得敏感数据存在被泄露和侵害风险，导致很多科研机构之间不愿意共享，担心由于数据共享可能带来的安全隐患，害怕承担责任。因此，保护数据隐私成为实现数据共享的必要前提和必要保障。

二是中心平台架构的结构更易遭受网络攻击。当前，中心科研机构是科研数据的主要拥有者，通用的大数据存储、传输和处理都是通过高度集中的中心服务器来进行的，很多科研机构已经开始通过购买云计算服务存储数据资源，进一步导致数据向各类云端集中，一旦服务器遭到外部黑客攻击，必然会严重威胁数据安全，甚至造成数据库冻结，数据丢失、伪造或恶意篡改等后果。这其中不仅涉及公众、机构的微观数据，也有关乎科研安全、研究安全问题的宏观数据，遭到攻击后将会威胁国家安全，造成全社会无法估量的损失。

从上述来看，在科研方面，现有技术中的数据共享方案，存在着数据泄密、网络安全风险的问题。

发明内容

本申请提供了一种基于区块链的数据共享方法、装置以及***，用于在科研方面，通过构建联盟区块链平台，为各机构提供了科研数据采集共享联盟区块链网络(ScienceCollection Sharing Blockchain，SCSB)，如此在共享数据的前提下，克服数据泄密、网络安全风险的问题。

第一方面，本申请提供了一种基于区块链的数据共享方法，方法包括：

在加入不同科研机构以及不同医院构成的联盟区块链平台后，区块链节点在所属区块链节点网络组织中，从自身负责的链下采集节点处获取科研机构的科研数据或者医院的病情数据，区块链节点以及链下采集节点属于联盟区块链平台登记的同一组织，链下采集节点为处于联盟区块链外部的、用于为区块链节点提供数据采集服务的节点；

区块链节点将从链下采集节点获取到的科研数据或者病情数据，根据联盟区块链平台的数据要求进行打包，得到待上链数据；

区块链节点将待上链数据提交至联盟区块链平台，待联盟区块链平台中的不同区块链节点间达成共识后写入账本，以提供数据共享服务。

结合本申请第一方面，在本申请第一方面第一种可能的实现方式中，区块链节点在所属区块链节点网络组织中，从自身负责的链下采集节点处获取科研机构的科研数据或者医院的病情数据之前，方法还包括：

构建联盟区块链平台，联盟区块链平台设计为六层平台结构，六层平台结构包括数据层、网络层、安全层、共识激励层、合约层以及应用业务层，

数据层，封装了区块数据、链式结构、区块头上的时间戳、哈希函数、Merkle树及区块尾上的随机数、链上的公钥；

网络层，封装了区块链***的组网方式、消息传播协议和数据验证机制；

安全层，为整个联盟区块链体系提供安全保证；

共识激励层，封装了基于统计能力和统计工作量证明的共识算法和激励机制，构建了一种数据提供者、中间人、数据使用者各方参与的共识激励机制；

合约层，封装了脚本、算法和智能合约，将区块链由一个封装的***变成一个可以编程进行二次开发甚至是智能运行的合约机制；

应用业务层，位于六层平台结构的最顶端，是以代码来实现的应用程序。

结合本申请第一方面，在本申请第一方面第二种可能的实现方式中，区块链节点存有数据记录池和数据控制器；

数据记录池存储联盟区块链区块数据；

数据控制器负责整合链下采集节点上传的科研数据或者病情数据，并根据智能合约审查采集数据的质量及控制数据的共享访问。

结合本申请第一方面，在本申请第一方面第三种可能的实现方式中，区块链节点在所属区块链节点网络组织中，从自身负责的链下采集节点处获取科研机构的科研数据或者医院的病情数据之前，方法还包括：

在数据采集节点接入阶段，链下采集节点通过区块链节点接入联盟区块链平台，成为处于联盟区块链外部的、用于为区块链节点提供数据采集服务的节点，其中，区块链节点利用智能合约进行链下采集节点的基本单位名录库自动更新维护、审核及导入，组织管理员通过实时更新的名录库，将所属组织内链下采集节点的基本信息与公钥上链存储，保证了公钥和链下采集节点之间的匹配关系、公钥的内容不可篡改，公钥从联盟区块链平台中获取，若获取失败，表明数据采集节点未被组织管理员接入，拒绝后续操作，为联盟区块链平台提供最外层的安全防护。

结合本申请第一方面第三种可能的实现方式中，在本申请第一方面第四种可能的实现方式中，方法还包括：

在数据采集阶段中，为保证采集的数据在上报过程中不被篡改、链下采集节点和区块链节点不受非法设备的攻击，区块链平台利用数据采集节点接入阶段生成的公、私钥，采取双向签名验签机制进行链下采集节点和区块链节点之间的身份识别、数据确认。

结合本申请第一方面，在本申请第一方面第五种可能的实现方式中，联盟区块链平台中的不同区块链节点间在对待上链数据进行共识的过程中，由统计能力最快计算出有效结果的区块链节点作为当前共识过程中年的主节点，其余区块链节点节点作为从节点，采用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT)共识机制进行区块共识，达成共识后按照时间顺序将当前数据区块以顺序相连的方式存储在联盟区块链平台中，主节点因记录数据获得联盟积分奖励。

结合本申请第一方面，在本申请第一方面第六种可能的实现方式中，在数据共享过程中，采用Merkle树结构，进行层级加密和多级加密，根据区块中三棵Merkle树不同特点，联盟区块链平台上统计数据共享分为三个不同层次：

第一层次，交易统计Merkle树；

第二层次，总体统计Merkle树；

第三层次，个体统计Merkle树。

第二方面，本申请提供了一种基于区块链的数据共享装置，装置包括：

获取单元，用于在加入不同科研机构以及不同医院构成的联盟区块链平台后，在所属区块链节点网络组织中，从自身负责的链下采集节点处获取科研机构的科研数据或者医院的病情数据，区块链节点以及链下采集节点属于联盟区块链平台登记的同一组织，链下采集节点为处于联盟区块链外部的、用于为区块链节点提供数据采集服务的节点；

打包单元，用于将从链下采集节点获取到的科研数据或者病情数据，根据联盟区块链平台的数据要求进行打包，得到待上链数据；

上链单元，用于将待上链数据提交至联盟区块链平台，待联盟区块链平台中的不同区块链节点间达成共识后写入账本，以提供数据共享服务。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第一种可能的实现方式中，区块链节点在所属区块链节点网络组织中，从自身负责的链下采集节点处获取科研机构的科研数据或者医院的病情数据之前，方法还包括：

构建联盟区块链平台，联盟区块链平台设计为六层平台结构，六层平台结构包括数据层、网络层、安全层、共识激励层、合约层以及应用业务层，

数据层，封装了区块数据、链式结构、区块头上的时间戳、哈希函数、Merkle树及区块尾上的随机数、链上的公钥；

网络层，封装了区块链***的组网方式、消息传播协议和数据验证机制；

安全层，为整个联盟区块链体系提供安全保证；

共识激励层，封装了基于统计能力和统计工作量证明的共识算法和激励机制，构建了一种数据提供者、中间人、数据使用者各方参与的共识激励机制；

合约层，封装了脚本、算法和智能合约，将区块链由一个封装的***变成一个可以编程进行二次开发甚至是智能运行的合约机制；

应用业务层，位于六层平台结构的最顶端，是以代码来实现的应用程序。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第二种可能的实现方式中，区块链节点存有数据记录池和数据控制器；

数据记录池存储联盟区块链区块数据；

数据控制器负责整合链下采集节点上传的科研数据或者病情数据，并根据智能合约审查采集数据的质量及控制数据的共享访问。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第三种可能的实现方式中，在数据采集节点接入阶段，链下采集节点通过区块链节点接入联盟区块链平台，成为处于联盟区块链外部的、用于为区块链节点提供数据采集服务的节点，其中，区块链节点利用智能合约进行链下采集节点的基本单位名录库自动更新维护、审核及导入，组织管理员通过实时更新的名录库，将所属组织内链下采集节点的基本信息与公钥上链存储，保证了公钥和链下采集节点之间的匹配关系、公钥的内容不可篡改，公钥从联盟区块链平台中获取，若获取失败，表明数据采集节点未被组织管理员接入，拒绝后续操作，为联盟区块链平台提供最外层的安全防护。

结合本申请第二方面第三种可能的实现方式中，在数据采集阶段中，为保证采集的数据在上报过程中不被篡改、链下采集节点和区块链节点不受非法设备的攻击，区块链平台利用数据采集节点接入阶段生成的公、私钥，采取双向签名验签机制进行链下采集节点和区块链节点之间的身份识别、数据确认。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第五种可能的实现方式中，联盟区块链平台中的不同区块链节点间在对待上链数据进行共识的过程中，由统计能力最快计算出有效结果的区块链节点作为当前共识过程中年的主节点，其余区块链节点节点作为从节点，采用采用PBFT共识机制进行区块共识，达成共识后按照时间顺序将当前数据区块以顺序相连的方式存储在联盟区块链平台中，主节点因记录数据获得联盟积分奖励。

结合本申请第二方面，在本申请第二方面第六种可能的实现方式中，在数据共享过程中，采用Merkle树结构，进行层级加密和多级加密，根据区块中三棵Merkle树不同特点，联盟区块链平台上统计数据共享分为三个不同层次：

第一层次，交易统计Merkle树；

第二层次，总体统计Merkle树；

第三层次，个体统计Merkle树。

第三方面，本申请提供了一种基于区块链的数据共享***，***包括区块链节点以及链下采集节点，区块链节点以及链下采集节都包括处理器和存储器，存储器中存储有计算机程序，处理器调用存储器中的计算机程序时执行本申请第一方面或者本申请第一方面任一种可能的实现方式提供的方法。

第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有多条指令，指令适于处理器进行加载，以执行本申请第一方面或者本申请第一方面任一种可能的实现方式提供的方法。

从以上内容可得出，本申请具有以下的有益效果：

在各科研机构和医院之间的科研方面，对于其涉及的数据共享需求，本申请通过构建一联盟区块链平台，每个区块链节点对应一组织，由链下采集节点为区块链节点采集所属组织的相关数据，再由区块链节点进行上链，通过联盟区块链平台提供数据共享服务，保障了数据在输入、存储、访问等阶段中的安全性，克服数据泄密、网络安全风险的问题，促进高效的、安全的科研环境。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请基于区块链的数据共享方法的一种流程示意图；

图2为本申请联盟区块链平台的一种结构示意图；

图3为本申请联盟区块链平台的一种架构示意图；

图4为本申请联盟区块链平台的一种运行场景示意图；

图5为本申请接入链下采集节点的一种场景示意图；

图6为本申请采集数据的一种场景示意图；

图7为本申请基于区块链的数据共享装置的一种结构示意图；

图8为本申请基于区块链的数据共享***的一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。在本申请中出现的对步骤进行的命名或者编号，并不意味着必须按照命名或者编号所指示的时间/逻辑先后顺序执行方法流程中的步骤，已经命名或者编号的流程步骤可以根据要实现的技术目的变更执行次序，只要能达到相同或者相类似的技术效果即可。

本申请中所出现的模块的划分，是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合成或集成在另一个***中，或一些特征可以忽略，或不执行，另外，所显示的或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块之间的间接耦合或通信连接可以是电性或其他类似的形式，本申请中均不作限定。并且，作为分离部件说明的模块或子模块可以是也可以不是物理上的分离，可以是也可以不是物理模块，或者可以分布到多个电路模块中，可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本申请方案的目的。

在介绍本申请提供的基于区块链的数据共享方法之前，首先介绍本申请所涉及的背景内容。

本申请提供的基于区块链的数据共享方法、装置以及计算机可读存储介质，可应用于基于区块链的数据共享***，用于在科研方面，通过构建联盟区块链平台，为各机构提供SCSB，如此在共享数据的前提下，克服数据泄密、网络安全风险的问题。

本申请提及的基于区块链的数据共享方法，其执行主体可以为基于区块链的数据共享装置，或者集成了该基于区块链的数据共享装置的基于区块链的数据共享***，其中，基于区块链的数据共享装置可以采用硬件或者软件的方式实现，基于区块链的数据共享***中的区块链节点可以为服务器、物理主机或者用户设备(User Equipment，UE)等不同类型的设备，UE具体可以为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑或者个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等终端设备，而对应于区块链节点，***中还可包括与区块链节点属于同一组织的链下采集节点，用于为所属组织、为区块链节点提供相关机构的数据的采集服务，也就是说，可以为联盟区块链平台所涉及的数据共享服务提供数据来源。

下面，开始介绍本申请提供的基于区块链的数据共享方法。

首先，参阅图1，图1示出了本申请基于区块链的数据共享方法的一种流程示意图，本申请提供的基于区块链的数据共享方法，具体可包括如下步骤S101至步骤S103：

步骤S101，在加入不同科研机构以及不同医院构成的联盟区块链平台后，区块链节点在所属区块链节点网络组织中，从自身负责的链下采集节点处获取科研机构的科研数据或者医院的病情数据，区块链节点以及链下采集节点属于联盟区块链平台登记的同一组织，链下采集节点为处于联盟区块链外部的、用于为区块链节点提供数据采集服务的节点；

可以理解，对于本申请涉及的联盟区块链平台或者说联盟区块链网络的架构，还可参考图2示出的本申请联盟区块链平台的一种结构示意图。

本申请所涉及的联盟区块链平台，具体是由各科研机构、医院所组成，每个机构作为联盟中的一位组织配置，在平台中通过区块链节点进行体现，在基于区块链的分布模式下，通过联盟区块链实现科研数据、病情数据的采集和共享。

对于每一位组织，其配置一区块链节点，当然，随着具体应用情况还可能配置两个或者多个区块链节点属于同一组织的情况。

在组织内，除了区块链节点，还可包括联盟区块链平台以外的链下采集节点，该链下采集节点，容易理解，具体为处于联盟区块链外部的、用于为区块链节点提供数据采集服务的节点，链下采集节点可以以组织中的一个客户端的形式配置。

在上述联盟区块链平台的背景下，作为正常数据共享的基础，则可涉及到共享数据的上链，此时，则可从区块链节点从链下采集节点获取数据开始。

可以理解，对于链下采集节点，其本身可供写入相关的数据，例如科研机构的科研数据或者医院的病情数据，如此可从本地直接提取数据给区块链节点；或者，也可从构建连接的其他设备处提取到相关数据给区块链节点。

其中，在获取待上链数据的过程中，作为一种适于实用的实现方式，一方面可以由区块链节点不定时向组织内的链下采集节点征集当前的统计数据；另一方面，还可由链下采集节点定时向所在组织的区块链节点主动上报统计数据。

此外，对于待上链数据的获取，可以理解，一般是在预设的数据类型、数据内容或者数据存储地址等引导方式下进行获取的，以便供科研使用。

步骤S102，区块链节点将从链下采集节点获取到的科研数据或者病情数据，根据联盟区块链平台的数据要求进行打包，得到待上链数据；

可以理解，在区块链节点获取到当前组织内所需上链的科研数据或者病情数据后，则可对其根据联盟区块链平台的上链要求，在合约的要求下，对其进行打包，得到标准格式的待上链数据。

其中，可涉及到数据格式转换、异常数据清洗、数据融合等预设的数据加工处理。

步骤S103，区块链节点将待上链数据提交至联盟区块链平台，待联盟区块链平台中的不同区块链节点间达成共识后写入账本，以提供数据共享服务。

可以理解的是，在联盟区块链平台的数据上链过程中，是基于预先配置的共识机制执行的，若联盟区块链平台中各区块链节点对当前的待上链数据的上链达到通过的共识结果时，则可正常完成上链，写入到联盟区块链平台的账本中，后续则可根据预设的数据访问形式，提供该待上链数据的数据访问服务，即，提供数据共享服务。

从图1所示实施例可看出，在各科研机构和医院之间的科研方面，对于其涉及的数据共享需求，本申请通过构建一联盟区块链平台，每个区块链节点对应一组织，由链下采集节点为区块链节点采集所属组织的相关数据，再由区块链节点进行上链，通过联盟区块链平台提供数据共享服务，保障了数据在输入、存储、访问等阶段中的安全性，克服数据泄密、网络安全风险的问题，促进高效的、安全的科研环境。

进一步的，对于联盟区块链平台的细节处，本申请还配置有进一步的优化方案。

在通过联盟区块链平台提供数据共享服务之前，还可涉及到联盟区块链平台的构建。

在本申请中，作为又一种适于实用的实现方式，参阅图3示出的本申请联盟区块链平台的一种架构示意图，联盟区块链平台可设计为六层平台结构，六层平台结构具体包括数据层、网络层、安全层、共识激励层、合约层以及应用业务层，

1.数据层，封装了区块数据、链式结构、区块头上的时间戳、哈希函数、Merkle树及区块尾上的随机数、链上的公钥等所有链上相关数据。

区块中的数据主要包括各种科研数据、病人疾病数据等。Merkle树借鉴以太坊区块链原理，设计三棵Merkle树，分别为科研疾病Merkle树(共享交易记录、数据评价记录利用哈希过程所得到的块数据结构)、医疗疾病Merkle树(微观主体在不同层面的汇总数据利用哈希过程所得到的块数据结构)、总体统计Merkle树(诸多个体(同类)数据集利用哈希过程所得到的块数据结构)。通过建立不同的统计Merkle树，在数据记录中实现宏观综合信息和微观个体信息的恰当分离,既满足科研数据不同层次上的使用，增强数据使用权限的灵活性，又确保统计数据安全有序可控。

2.网络层，封装了区块链***的组网方式、消息传播协议和数据验证机制。

通过P2P网络连接不同科研机构的服务器、医院的服务器甚至监管方的服务器等服务器，结合实际统计需求，设计特定的传播协议和数据验证机制，使得统计区块链***中每一个节点都能参与区块数据的校验和记账过程，既解决了集中式架构带来的单点失效问题，又缓解了传统中心架构的安全问题。

3.安全层，为整个联盟区块链体系提供安全保证。

通过哈希算法、非对称加密技术以及数字签名技术，在整个网络体系中实现基于签名验签机制的数据采集、基于多级权限管理结合多重签名机制的数据共享，对链下采集节点、区块链节点、访问者进行身份验证与身份管理，确保链下采集节点与其对应的区块链节点间的合法对接，确保有权限的访问者进入相应的访问空间，保证了数据的安全性和不可抵赖性。

4.共识激励层，封装了基于统计能力和统计工作量证明的共识算法和激励机制，构建了一种数据提供者、中间人、数据使用者各方参与的共识激励机制；

让分散的统计节点在去中心化的区块链网络中就区块数据的有效性达成共识，以联盟积分作为内部激励执行的统一标准，通过统一运营方式，结合数据质量评分，给数据提供者、统计加工者发放积分，积分可以换取服务，构造一种释放数据价值的生态***，激发统计数据参与各方活跃度，鼓励数据流通，深化数据服务内容和经营模式。

5.合约层，封装了脚本、算法和智能合约，将区块链由一个封装的***变成一个可以编程进行二次开发甚至是智能运行的合约机制；

在合约层的架构中，要求智能合约能够实现以下功能：

(1)账户体系：将区块链非对称加密生成的公、私钥，与统计数据采集共享场景中各主体相结合，提供可靠安全、使用便捷、交互友好的账户管理功能；

(2)数据管理：实现数据采集、数据检索、数据权限交互、数据共享等基本数据管理功能；

(3)数据服务：实现基于订阅模式的数据共享服务加工定制、数据自动化整合与授权过程，提供面向数据即服务(Data-as-a-Service，DaaS)的可扩展定制功能；

(4)数据质量评价：实现数据质量评价量化功能，通过数据使用方评价反馈、数据引用量、数据下载量的统计及数据引用指标h指数，实现科研数据质量评价的记录与计算功能。

6.应用业务层，位于六层平台结构的最顶端，是以代码来实现的应用程序。

App和Web***通过接口调用智能合约，负责以可视化的方式向用户提供面向移动端与PC端的统计数据服务，具体包括数据采集、数据查询、数据溯源、数据分析、数据共享等，通过智能合约结合共识算法，将数据审核、数据校对、数据查重等重复性、规律性工作交给机器执行，同时将各种数据分析的算法模型嵌入智能合约，提高数据分析效率与水平。

此外，在联盟区块链平台的运行方面，作为又一种适于实用的实现方式，区块链节点存有数据记录池和数据控制器；

数据记录池存储联盟链区块数据；

数据控制器负责整合链下采集节点上传的科研数据或者病情数据，并根据智能合约审查采集数据的质量及控制数据的共享访问。

在区块链节点的软件层面上，通过该数据记录池和数据控制器的配置，通过明确的分工设置，实现更为高效的数据处理。

此外，对于联盟区块链平台的运行方面，本申请认为，具体可以由数据采集、数据审查、数据上链(共识机制、产生数据区块)、数据共享四个部分组成，其整体的工作场景还可参考图4示出的本申请联盟区块链平台的一种运行场景示意图进行理解。

在前期的数据采集部分中，整个流程可经历以下三个阶段：链下采集节点接入阶段、数据采集阶段、数据存储阶段。

作为又一种适于实用的实现方式，在链下采集节点接入阶段，链下采集节点可通过区块链节点接入联盟区块链平台，成为处于联盟区块链外部的、用于为区块链节点提供数据采集服务的节点，其中，区块链节点利用智能合约进行链下采集节点的基本单位名录库自动更新维护、审核及导入，组织管理员通过实时更新的名录库，将所属组织内链下采集节点的基本信息与公钥上链存储，保证了公钥和链下采集节点之间的匹配关系、公钥的内容不可篡改接入过程如还可参考图5示出的本申请接入链下采集节点的一种场景示意图，而涉及的公钥则可从联盟区块链平台中获取，若获取失败，表明数据采集节点未被组织管理员接入，拒绝后续操作，为联盟区块链平台提供最外层的安全防护，在该过程中，保证了公钥和链下采集节点之间的匹配关系、公钥内容不可篡改，为后续数据输入提供了安全可靠保障。

进一步的，在数据采集阶段中，作为又一种适于实用的实现方式，为保证采集的数据在上报过程中不被篡改、链下采集节点和区块链节点不受非法设备的攻击，区块链平台利用数据采集节点接入阶段生成的公、私钥，采取双向签名验签机制进行链下采集节点和区块链节点之间的身份识别、数据确认，其相关处理流程还可参考图6示出的本申请采集数据的一种场景示意图进行理解。

在链下采集节点验证区块链节点身份阶段，区块链节点使用其私钥签名数据采集请求发送给链下采集节点，链下采集节点通过区块链节点的基本信息向联盟区块链平台获取区块链节点的公钥，然后用该公钥验证区块链节点的签名数据，验签成功则区块链节点身份验证通过；

在区块链节点验证链下采集节点身份阶段，链下采集节点使用其私钥对统计数据进行签名并发送给区块链节点，区块链节点从联盟区块链平台中获取链下采集节点的公钥，然后对其发送过来的签名数据作验签，验证通过则认为采集点身份认证通过且发来的统计数据在传输中未被修改过，在数据采集过程中，签名和验签与链下采集节点接入阶段一样，签名用私钥，验签用公钥。

在数据存储阶段中，其主要任务是区块链节点将采集阶段收到的科研数据或者病情数据上链保存。由于不同来源数据的类型和标准规则不一致，联盟节点可根据智能合约上的写入代码自动执行审查，对照相关数据的类型、标准、范围、数量等内容和电子签名进行核对和验证。当有节点数据不合规或超时未上报时，会触发相应代码自动发出全网实时预警，并将预警内容和故障原因记录在区块链上，便于责任追溯。如果通过验证，确认数据安全完整有效，即可存储到本地数据记录池，每隔一段时间后，区块链节点会把本段时间内所采集的有效数据打包整合成数据集，对数据集进行加密和数字签名，确保数据集本身及来源的合法可验证。

作为又一种适于实用的实现方式，联盟区块链平台中的不同区块链节点间在对待上链数据进行共识的过程中，由统计能力最快计算出有效结果的区块链节点作为当前共识过程中年的主节点，其余区块链节点节点作为从节点，采用PBFT共识机制进行区块共识，达成共识后按照时间顺序将当前数据区块以顺序相连的方式存储在联盟区块链平台中，主节点因记录数据获得联盟积分奖励，在该公式激励机制下，保证了整个***的健壮性。

在后期的数据共享部分中，即，在数据共享过程中，本申请具体采用Merkle树结构，进行层级加密和多级加密，可促使不会出现数据泄漏问题，而根据区块中三棵Merkle树不同特点，联盟区块链平台上统计数据共享分为三个不同层次：

第一层次，交易统计Merkle树；

第二层次，总体统计Merkle树；

第三层次，个体统计Merkle树。

具体的，其内容可参考下文：

(1)交易统计Merkle树。共享记录和数据评价记录的访问不需设置任何权限，区块链节点使用智能合约实施数据共享的场景主要包括以下流程：

当节点a向节点b发送数据共享请求后，节点b首先查验节点a身份，查验通过后，根据请求中所包含的数据访问目的、时间和次数等信息执行智能合约，同时使用节点a的公钥和节点b的私钥对共享数据进行非对称加密，输出结果，节点a收到数据后，通过节点b的公钥和自身私钥解密数据，并进行数据读取访问，链下采集节点只需通过所在组织的区块链节点验证其身份，即可实现数据共享。

(2)总体统计Merkle树。微观主体在不同层面的汇总数据即宏观综合数据的访问共享，由各区块链节点根据事先协议好的智能合约，部署多级访问、多重签名的访问机制实现。按照访问者的社会属性，可以从安全层级、管辖范围、职能划分这三个方面对其进行分类，同时对宏观综合数据根据密级和所属范围进行分级管理，其中密级分为绝密、机密、秘密以及公开，所属范围对应访问者属性中的管辖范围，根据共享主体与客体的相关属性，在具体策略下，通过秘钥产生、数据加密、多重签名、数据解密的过程进行统计数据的多级访问控制。

(3)个体统计Merkle树。微观个体数据共享由数据真正持有者——链下采集节点授权控制，使用其私钥对个体数据进行加密，通过设定数据共享的范围、时限等约束条件，选择部分数据共享，同时使用计算机程序规范数据访问者行为，主要包括以下流程：

当节点c向节点d请求共享个体数据时，节点d首先查验节点c身份，与节点c达成共识后，节点d会设置约束条件来限制共享数据的范围、时间、频次等，并将私钥提供给智能合约自动执行数据解密，再根据约束条件自动匹配相关数据，最后使用节点c的公钥对数据进行加密，节点c通过自身私钥进行解密实现数据共享。

以上是本申请提供基于区块链的数据共享方法的介绍，为便于更好的实施本申请提供的基于区块链的数据共享方法，本申请还从功能模块角度提供了一种基于区块链的数据共享装置。

参阅图7，图7为本申请基于区块链的数据共享装置的一种结构示意图，在本申请中，基于区块链的数据共享装置700具体可包括如下结构：

获取单元701，用于在加入不同科研机构以及不同医院构成的联盟区块链平台后，在所属区块链节点网络组织中，从自身负责的链下采集节点处获取科研机构的科研数据或者医院的病情数据，区块链节点以及链下采集节点属于联盟区块链平台登记的同一组织，链下采集节点为处于联盟区块链外部的、用于为区块链节点提供数据采集服务的节点；

打包单元702，用于将从链下采集节点获取到的科研数据或者病情数据，根据联盟区块链平台的数据要求进行打包，得到待上链数据；

上链单元703，用于将待上链数据提交至联盟区块链平台，待联盟区块链平台中的不同区块链节点间达成共识后写入账本，以提供数据共享服务。

在又一种示例性的实现方式中，区块链节点在所属区块链节点网络组织中，从自身负责的链下采集节点处获取科研机构的科研数据或者医院的病情数据之前，方法还包括：

构建联盟区块链平台，联盟区块链平台设计为六层平台结构，六层平台结构包括数据层、网络层、安全层、共识激励层、合约层以及应用业务层，

数据层，封装了区块数据、链式结构、区块头上的时间戳、哈希函数、Merkle树及区块尾上的随机数、链上的公钥；

网络层，封装了区块链***的组网方式、消息传播协议和数据验证机制；

安全层，为整个联盟区块链体系提供安全保证；

共识激励层，封装了基于统计能力和统计工作量证明的共识算法和激励机制，构建了一种数据提供者、中间人、数据使用者各方参与的共识激励机制；

合约层，封装了脚本、算法和智能合约，将区块链由一个封装的***变成一个可以编程进行二次开发甚至是智能运行的合约机制；

应用业务层，位于六层平台结构的最顶端，是以代码来实现的应用程序。

在又一种示例性的实现方式中，区块链节点存有数据记录池和数据控制器；

数据记录池存储联盟区块链区块数据；

数据控制器负责整合链下采集节点上传的科研数据或者病情数据，并根据智能合约审查采集数据的质量及控制数据的共享访问。

在又一种示例性的实现方式中，在数据采集节点接入阶段，链下采集节点通过区块链节点接入联盟区块链平台，成为处于联盟区块链外部的、用于为区块链节点提供数据采集服务的节点，其中，区块链节点利用智能合约进行链下采集节点的基本单位名录库自动更新维护、审核及导入，组织管理员通过实时更新的名录库，将所属组织内链下采集节点的基本信息与公钥上链存储，保证了公钥和链下采集节点之间的匹配关系、公钥的内容不可篡改，公钥从联盟区块链平台中获取，若获取失败，表明数据采集节点未被组织管理员接入，拒绝后续操作，为联盟区块链平台提供最外层的安全防护。

在又一种示例性的实现方式中，在数据采集阶段中，为保证采集的数据在上报过程中不被篡改、链下采集节点和区块链节点不受非法设备的攻击，区块链平台利用数据采集节点接入阶段生成的公、私钥，采取双向签名验签机制进行链下采集节点和区块链节点之间的身份识别、数据确认。

在又一种示例性的实现方式中，联盟区块链平台中的不同区块链节点间在对待上链数据进行共识的过程中，由统计能力最快计算出有效结果的区块链节点作为当前共识过程中年的主节点，其余区块链节点节点作为从节点，采用采用PBFT共识机制进行区块共识，达成共识后按照时间顺序将当前数据区块以顺序相连的方式存储在联盟区块链平台中，主节点因记录数据获得联盟积分奖励。

在又一种示例性的实现方式中，在数据共享过程中，采用Merkle树结构，进行层级加密和多级加密，根据区块中三棵Merkle树不同特点，联盟区块链平台上统计数据共享分为三个不同层次：

第一层次，交易统计Merkle树；

第二层次，总体统计Merkle树；

第三层次，个体统计Merkle树。

本申请还从硬件结构角度提供了一种基于区块链的数据共享***，***包括区块链节点以及链下采集节点，参阅图8，图8示出了本申请基于区块链的数据共享***的一种结构示意图，从整体来看，本申请基于区块链的数据共享***可包括处理器801、存储器802以及输入输出设备803，处理器801用于执行存储器802中存储的计算机程序时实现如图1对应实施例中方法的各步骤；或者，处理器801用于执行存储器802中存储的计算机程序时实现如图7对应实施例中各单元的功能，存储器802用于存储处理器801执行上述图1对应实施例中基于区块链的数据共享方法所需的计算机程序。

示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器802中，并由处理器801执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在计算机装置中的执行过程。

基于区块链的数据共享***可包括，但不仅限于处理器801、存储器802、输入输出设备803。本领域技术人员可以理解，示意仅仅是基于区块链的数据共享***的示例，并不构成对基于区块链的数据共享***的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如基于区块链的数据共享***还可以包括网络接入设备、总线等，处理器801、存储器802、输入输出设备803等通过总线相连。

处理器801可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是基于区块链的数据共享***的控制中心，利用各种接口和线路连接整个设备的各个部分。

存储器802可用于存储计算机程序和/或模块，处理器801通过运行或执行存储在存储器802内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器802内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器802可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据基于区块链的数据共享***的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

处理器801用于执行存储器802中存储的计算机程序时，具体可实现以下功能：

在加入不同科研机构以及不同医院构成的联盟区块链平台后，区块链节点在所属区块链节点网络组织中，从自身负责的链下采集节点处获取科研机构的科研数据或者医院的病情数据，区块链节点以及链下采集节点属于联盟区块链平台登记的同一组织，链下采集节点为处于联盟区块链外部的、用于为区块链节点提供数据采集服务的节点；

区块链节点将从链下采集节点获取到的科研数据或者病情数据，根据联盟区块链平台的数据要求进行打包，得到待上链数据；

区块链节点将待上链数据提交至联盟区块链平台，待联盟区块链平台中的不同区块链节点间达成共识后写入账本，以提供数据共享服务。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的基于区块链的数据共享装置、***及其相应单元的具体工作过程，可以参考如图1对应实施例中基于区块链的数据共享方法的说明，具体在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。

为此，本申请提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本申请如图1对应实施例中基于区块链的数据共享方法的步骤，具体操作可参考如图1对应实施例中基于区块链的数据共享方法的说明，在此不再赘述。

其中，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取记忆体(Random Access Memory，RAM)、磁盘或光盘等。

由于该计算机可读存储介质中所存储的指令，可以执行本申请如图1对应实施例中基于区块链的数据共享方法的步骤，因此，可以实现本申请如图1对应实施例中基于区块链的数据共享方法所能实现的有益效果，详见前面的说明，在此不再赘述。

以上对本申请提供的基于区块链的数据共享方法、装置、***以及计算机可读存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种基于区块链的数据共享方法，其特征在于，所述方法包括：

在加入不同科研机构以及不同医院构成的联盟区块链平台后，区块链节点在所属区块链节点网络组织中，从自身负责的链下采集节点处获取科研机构的科研数据或者医院的病情数据，所述区块链节点以及所述链下采集节点属于所述联盟区块链平台登记的同一组织，所述链下采集节点为处于所述联盟区块链外部的、用于为所述区块链节点提供数据采集服务的节点；

所述区块链节点将从所述链下采集节点获取到的所述科研数据或者病情数据，根据所述联盟区块链平台的数据要求进行打包，得到待上链数据；

所述区块链节点将所述待上链数据提交至所述联盟区块链平台，待所述联盟区块链平台中的不同区块链节点间达成共识后写入账本，以提供数据共享服务。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区块链节点在所属区块链节点网络组织中，从自身负责的链下采集节点处获取科研机构的科研数据或者医院的病情数据之前，所述方法还包括：

构建所述联盟区块链平台，所述联盟区块链平台设计为六层平台结构，所述六层平台结构包括数据层、网络层、安全层、共识激励层、合约层以及应用业务层，

所述数据层，封装了区块数据、链式结构、区块头上的时间戳、哈希函数、Merkle树及区块尾上的随机数、链上的公钥；

所述网络层，封装了区块链***的组网方式、消息传播协议和数据验证机制；

所述安全层，为整个联盟区块链体系提供安全保证；

所述共识激励层，封装了基于统计能力和统计工作量证明的共识算法和激励机制，构建了一种数据提供者、中间人、数据使用者各方参与的共识激励机制；

所述合约层，封装了脚本、算法和智能合约，将区块链由一个封装的***变成一个可以编程进行二次开发甚至是智能运行的合约机制；

所述应用业务层，位于所述六层平台结构的最顶端，是以代码来实现的应用程序。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区块链节点存有数据记录池和数据控制器；

所述数据记录池存储联盟区块链区块数据；

所述数据控制器负责整合所述链下采集节点上传的所述科研数据或者病情数据，并根据智能合约审查采集数据的质量及控制数据的共享访问。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区块链节点在所属区块链节点网络组织中，从自身负责的链下采集节点处获取科研机构的科研数据或者医院的病情数据之前，所述方法还包括：

在数据采集节点接入阶段，所述链下采集节点通过所述区块链节点接入所述联盟区块链平台，成为处于所述联盟区块链外部的、用于为所述区块链节点提供数据采集服务的节点，其中，所述区块链节点利用智能合约进行所述链下采集节点的基本单位名录库自动更新维护、审核及导入，组织管理员通过实时更新的名录库，将所属组织内所述链下采集节点的基本信息与公钥上链存储，保证了所述公钥和所述链下采集节点之间的匹配关系、所述公钥的内容不可篡改，所述公钥从所述联盟区块链平台中获取，若获取失败，表明所述数据采集节点未被组织管理员接入，拒绝后续操作，为所述联盟区块链平台提供最外层的安全防护。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在数据采集阶段中，为保证采集的数据在上报过程中不被篡改、所述链下采集节点和所述区块链节点不受非法设备的攻击，所述区块链平台利用所述数据采集节点接入阶段生成的公、私钥，采取双向签名验签机制进行所述链下采集节点和所述区块链节点之间的身份识别、数据确认。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述联盟区块链平台中的不同区块链节点间在对待上链数据进行共识的过程中，由统计能力最快计算出有效结果的区块链节点作为当前共识过程中年的主节点，其余区块链节点节点作为从节点，采用拜占庭容错PBFT共识机制进行区块共识，达成共识后按照时间顺序将当前数据区块以顺序相连的方式存储在所述联盟区块链平台中，主节点因记录数据获得联盟积分奖励。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在数据共享过程中，采用Merkle树结构，进行层级加密和多级加密，根据区块中三棵Merkle树不同特点，所述联盟区块链平台上统计数据共享分为三个不同层次：

第一层次，交易统计Merkle树；

第二层次，总体统计Merkle树；

第三层次，个体统计Merkle树。

8.一种基于区块链的数据共享装置，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于在加入不同科研机构以及不同医院构成的联盟区块链平台后，在所属区块链节点网络组织中，从自身负责的链下采集节点处获取科研机构的科研数据或者医院的病情数据，所述区块链节点以及所述链下采集节点属于所述联盟区块链平台登记的同一组织，所述链下采集节点为处于所述联盟区块链外部的、用于为所述区块链节点提供数据采集服务的节点；

打包单元，用于将从所述链下采集节点获取到的所述科研数据或者病情数据，根据所述联盟区块链平台的数据要求进行打包，得到待上链数据；

上链单元，用于将所述待上链数据提交至所述联盟区块链平台，待所述联盟区块链平台中的不同区块链节点间达成共识后写入账本，以提供数据共享服务。

9.一种基于区块链的数据共享***，其特征在于，所述***包括区块链节点以及链下采集节点，所述区块链节点以及所述链下采集节都包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时执行如权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行权利要求1至7任一项所述的方法。

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