CN114547698A - 一种基于区块链的cors服务数据存储***和方法 - Google Patents

一种基于区块链的cors服务数据存储***和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于区块链的CORS服务数据存储***和方法，其通过数据地址链上存储、数据链下存储的方式，将受控数据与涉密数据进行分离，采用智能合约、区块链网络和分布式账本，提高了CORS数据在共享服务过程中的安全性。

Description

一种基于区块链的CORS服务数据存储***和方法
技术领域
本发明涉及卫星定位技术领域，特别涉及一种基于区块链的CORS服务数据存储***和方法。
背景技术
卫星导航定位基准站(Continuously Operating Reference Stations，CORS)***是国家空间信息基础设施的重要组成部分，也是GNSS实现高精度导航与位置服务的支撑平台，不仅有助于建立和维持动态坐标参考框架，而且能更好地研究地球动力学、地壳形变监测等地学应用领域，是一系列科学研究和广泛工程应用的关键基础设施。随着CORS技术逐渐成熟和经济建设对地理空间信息的需求不断扩大，以及北斗卫星导航***的快速发展及应用，近年来，我国CORS***的建设如火如荼，除西藏外，全国其它省份基本已建成或正在建设覆盖全省的CORS***，且绝大多数省级CORS***已经通过业务平台开始对社会提供服务，涵盖自然资源、交通导航、气象监测、地震监控、水利水电、农林牧渔等多个行业领域。
CORS服务过程中的数据大致可分为受控数据和涉密数据，受控数据包括用户资料信息和位置数据，涉密数据包括基准站数据和精化水准面数据。然而，目前全国各地省级CORS***的涉密数据均以文件形式集中存储于本地内网环境中，申请和审批流程较为复杂，对数据的访问及调用也会受到地理位置的限制，数据可用性和共享效率不高；受控数据大多采取云服务器的中心化存储方式，数据的完整性和可靠性完全依赖于假设可信的第三方，由相关平台负责维护和管理，无法有效保证数据的安全性。因此，提供一种能提高数据安全性的基于区块链的CORS服务数据存储***和方法是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于区块链的CORS服务数据存储***和方法，其可以提高数据存储的安全性。
本发明的解决方案是这样实现的：一种基于区块链的CORS服务数据存储***，其中CORS服务数据包括受控数据和涉密数据，其中，所述存储***包括，
CORS服务数据分类存储模块，将受控数据上传至区块链中对应的分布式区块链节点中进行存储；而将涉密数据进行初次加密后链下存储于本地内网环境中，仅上传涉密数据映射的地址至节点处，然后使用二次加密算法对各个节点中的共享内容进行二次加密；
数据获取模块，授权数据获取方利用对应的密钥进行解密后获取数据地址，再对链上、链下的数据进行获取；
数据管理分布式账本形成模块，在各个节点形成统一格式且不可伪造和篡改的数据管理分布式账本，用于永久记录和存储数据增删改查用的台账。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述受控数据包括CORS***中的用户资料信息和/或位置数据。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述涉密数据包括基准站和/或精化水准面数据。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述CORS服务数据分类存储模块，将受控数据上传至区块链中对应的分布式区块链节点中进行存储；而将涉密数据进行初次加密后链下存储于本地内网的星际文件***环境中，然后仅上传涉密数据映射的地址至节点处，再使用哈希加密算法对各个节点中的共享内容进行二次加密。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述CORS服务数据根据不同省、市和/或县划分为不同数据包，不同数据包之间的数据存储，通过多个节点进行交互共同组成联盟链，不同数据包对应的用户视为其附属的轻节点。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，还提供了一种基于区块链的CORS服务数据存储方法，其包括以下步骤：
S1、将受控数据上传至区块链中对应的分布式区块链节点中进行存储；而将涉密数据进行初次加密后链下存储于本地内网环境中，仅上传涉密数据映射的地址至节点处，然后使用二次加密算法对各个节点中的共享内容进行二次加密，通过智能合约发起数据存储请申请，连同公钥一同上传至区块链网络中对应的分布式节点；
S2、授权数据获取方利用对应的密钥进行解密后获取数据地址，再对链上、链下的数据进行获取；
S3、数据获取后，在各个节点形成统一格式且不可伪造和篡改的数据管理分布式账本，用于永久记录和存储数据增删改查用的台账。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述步骤S1具体为将受控数据上传至区块链中对应的分布式区块链节点中进行存储；而将涉密数据进行初次加密后链下存储于本地内网环境中，仅上传涉密数据映射的地址至节点处，然后使用哈希加密算法对各个节点中的共享内容进行二次加密，将涉密数据的哈希值、用户资料信息和受控数据采用非对称加密算法生成公私钥对，通过公有密钥进行二次加密，通过智能合约发起数据存储请申请，连同公钥一同上传至区块链网络中对应的分布式节点。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述步骤S2还包括，数据获取方通过智能合约在区块链上发布数据需求申请的交易，相应的数据提供方自动识别到用户的交易后，其对应的节点会将用户所需数据的地址及其描述发送到区块链上。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述CORS服务数据根据不同省、市和/或县划分为不同数据提供方，每个数据提供方均视为区块链网络中的一处节点，各个数据提供方的用户可视为轻节点，附属于对应的节点。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述步骤S3还包括每次交易的完整账目都由分布在不同地方的多个节点共同记录，生成区块并添加至区块链中。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提出的基于区块链的CORS服务数据存储***和方法，通过数据地址链上存储、数据链下存储的方式，将受控数据与涉密数据进行分离，采用智能合约、区块链网络和分布式账本，提高了CORS数据在共享服务过程中的安全性。具体地，其数据的完整性证明不完全依赖于假设的可信第三方，只需要用户和数据提供方通过区块链上的智能合约进行多轮交互即可完成，并且验证结果是完全可信的，降低了存储***的中心化程度，进而避免一些数据安全隐患的出现；存储***在创建交易的过程中不会暴露与数据和用户相关的任何敏感信息，数据存取记录和交易记录均通过区块链上的分布式账本被审计和追溯，同时，存储于区块链节点处的共享数据也难以被人为恶意删除或篡改，有效地保证了用户信息和CORS数据的隐私性和安全性；通过受控数据、涉密数据地址和交易日志链上存储，涉密数据链下存储的方式，数据提供方可以根据需要控制共享数据存储在节点处的时间，改善了由于区块链的透明性和不可篡改性带来的数据隐私泄露问题，加强了常规基于区块链的存储***的整体存储性能，提高了数据的可用性和共享效率。
附图说明
构成本发明的一部分的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为本发明一种实施方式中基于区块链的CORS服务数据存储***的架构图。
图2为本发明一种实施方式中基于区块链的CORS服务数据存储方法的数据共享交易流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)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，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，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单元。另外需要说明的现有常规用语有：
星际文件***(IPFS)，是一个面向全球的、点对点的分布式版本文件***，目标是为了补充(甚至是取代)目前统治互联网的超文本传输协议(HTTP)，将所有具有相同文件***的计算设备连接在一起。原理用基于内容的地址替代基于域名的地址，也就是用户寻找的不是某个地址而是储存在某个地方的内容，不需要验证发送者的身份，而只需要验证内容的哈希，通过这样可以让网页的速度更快、更安全、更健壮、更持久。
智能合约，是一种特殊协议，旨在提供、验证及执行合约，可以由一个计算***自动执行。其最大的优势是利用程序算法替代人仲裁和执行合同。区块链可以实现去中心化的重要原因之一是智能合约，使得进行可追溯、不可逆转和安全的交易时可以不依赖假设可信的第三方。
非对称加密算法，需要两个密钥：公开密钥(公钥)和私有密钥(私钥)。公钥与私钥是一对，如果用公钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是：甲方生成一对密钥并将公钥公开，需要向甲方发送信息的其他角色(乙方)使用该密钥(甲方的公钥)对机密信息进行加密后再发送给甲方；甲方再用自己私钥对加密后的信息进行解密。甲方想要回复乙方时正好相反，使用乙方的公钥对数据进行加密，同理，乙方使用自己的私钥来进行解密。
如图1所示，为发明一种实施方式中基于区块链的CORS服务数据存储***的架构图，所述基于区块链的CORS服务数据存储***包括，CORS服务数据分类存储模块，将受控数据上传至区块链中对应的分布式区块链节点中进行存储；而将涉密数据进行初次加密后链下存储于本地内网环境中，仅上传涉密数据映射的地址至节点处，然后使用二次加密算法对各个节点中的共享内容进行二次加密；数据获取模块，授权数据获取方利用对应的密钥进行解密后获取数据地址，再对链上、链下的数据进行获取；数据管理分布式账本形成模块，在各个节点形成统一格式且不可伪造和篡改的数据管理分布式账本，用于永久记录和存储数据增删改查用的台账。
其中，受控数据包括CORS***中的用户资料信息和/或位置数据；涉密数据包括基准站和/或精化水准面数据。
优选的，所述CORS服务数据分类存储模块，将受控数据上传至区块链中对应的分布式区块链节点中进行存储；而将涉密数据进行初次加密后链下存储于本地内网的星际文件***环境中，然后仅上传涉密数据映射的地址至节点处，再使用哈希加密算法对各个节点中的共享内容进行二次加密。
优选的，所述CORS服务数据根据不同省、市和/或县划分为不同数据包，不同数据包之间的数据存储，通过多个节点进行交互共同组成联盟链，不同数据包对应的用户视为其附属的轻节点。
本发明所述的基于区块链的CORS数据存储***，采取特定的“块-链”的数据存储结构，通过数据文件链下存储、数据地址链上存储的共享方式。首先，将省级CORS***的用户资料信息及位置数据等受控数据的数据上传至区块链中对应的分布式区块链节点中进行存储，将基准站和精化水准面信息等涉密数据进行初次加密后链下存储于本地内网的星际文件***(Inter Planetary File System，IPFS)环境中，然后仅上传涉密数据映射的地址至节点处；然后使用哈希加密算法对各个节点中的共享内容进行二次加密且不可逆，确保数据在传输过程中不会被未授权的用户访问或被人为恶意篡改，实现共享数据的安全传输；最后，为了保证授权用户对数据的快捷、顺利访问，授权用户需利用对应的密钥进行解密后获取数据地址，才能对链上、链下的数据进行引用。同时，在各个节点形成统一格式且不可伪造和篡改的数据管理分布式账本，用于永久记录和存储数据增删改查用的台账。此外，一旦有其它省级CORS***申请加入时，可通过多个节点进行交互共同组成联盟链，各省对应的用户可视为其附属的轻节点，在保证各个省级CORS的用户隐私和数据安全的同时，实现省级CORS间信息互通、数据共享。
如图2所示，为发明一种实施方式中的基于区块链的CORS服务数据存储方法，其包括以下步骤：
S1、将受控数据上传至区块链中对应的分布式区块链节点中进行存储；而将涉密数据进行初次加密后链下存储于本地内网环境中，仅上传涉密数据映射的地址至节点处，然后使用二次加密算法对各个节点中的共享内容进行二次加密，通过智能合约发起数据存储请申请，连同公钥一同上传至区块链网络中对应的分布式节点；
S2、授权数据获取方利用对应的密钥进行解密后获取数据地址，再对链上、链下的数据进行获取；
S3、数据获取后，在各个节点形成统一格式且不可伪造和篡改的数据管理分布式账本，用于永久记录和存储数据增删改查用的台账。
优选的，所述步骤S1具体为将受控数据上传至区块链中对应的分布式区块链节点中进行存储；而将涉密数据进行初次加密后链下存储于本地内网环境中，仅上传涉密数据映射的地址至节点处，然后使用哈希加密算法对各个节点中的共享内容进行二次加密，将涉密数据的哈希值、用户资料信息和受控数据采用非对称加密算法生成公私钥对，通过公有密钥进行二次加密，通过智能合约发起数据存储请申请，连同公钥一同上传至区块链网络中对应的分布式节点。
优选的，所述步骤S2还包括，数据获取方通过智能合约在区块链上发布数据需求申请的交易，相应的数据提供方自动识别到用户的交易后，其对应的节点会将用户所需数据的地址及其描述发送到区块链上。
优选的，所述CORS服务数据根据不同省、市和/或县划分为不同数据提供方，每个数据提供方均视为区块链网络中的一处节点，各个数据提供方的用户可视为轻节点，附属于对应的节点。
优选的，所述步骤S3还包括每次交易的完整账目都由分布在不同地方的多个节点共同记录，生成区块并添加至区块链中。
具体地，所述基于区块链的CORS服务数据存储方法，引入分布式的IPFS环境用于链下存储涉密数据，然后通过智能合约、区块链网络和分布式账本实现安全、完整的CORS数据共享和交易全过程，具体共享交易流程如下：
1、将涉密数据首次加密后通过IPFS经过分割、拆块分布式存储于本地内网环境中；
2、将涉密数据的哈希值(即数据在IPFS环境中的地址)、用户资料信息和受控数据采用非对称加密算法生成公私钥对，通过公有密钥(公钥)进行二次加密，通过智能合约发起数据存储请申请，连同公钥一同上传至区块链网络中对应的分布式节点，每个数据提供方均视为区块链网络中的一处节点，各个数据提供方的用户可视为轻节点，附属于对应的节点；
3、用户通过智能合约在区块链上发布数据需求申请的交易，相应的数据提供方自动识别到用户的交易后，其对应的节点会将用户所需数据的地址及其描述发送到区块链上；
4、一旦达成交易，用户会从数据提供方处获取私有密钥(私钥)，进行解密后，便可从相应的数据地址获取所需数据。如果是涉密数据，还需使用数据提供方的数据解密工具进行最终解密；
5、每次交易的完整账目都可由分布在不同地方的多个节点共同记录，生成区块并添加至区块链中，它们都可以参与监督交易合法性并为其作证。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提出的基于区块链的CORS服务数据存储***和方法，其基于区块链技术实现了CORS数据的部分去中心化共享和存储，通过区块链中的智能合约和分布式账本以及节点处的共识机制，完成了数据提供方和用户间的数据交易。且通过IPFS实现数据地址链上存储、数据链下存储的方式，将受控数据与涉密数据进行分离，采用智能合约、区块链网络和分布式账本，有效解决了用户信息以及CORS数据在共享服务过程中的安全性和隐私性问题。其数据的完整性证明不完全依赖于假设的可信第三方，只需要用户和数据提供方通过区块链上的智能合约进行多轮交互即可完成，并且验证结果是完全可信的，降低了存储***的中心化程度，进而避免一些数据安全隐患的出现；存储***在创建交易的过程中不会暴露与数据和用户相关的任何敏感信息，数据存取记录和交易记录均通过区块链上的分布式账本被审计和追溯，同时，存储于区块链节点处的共享数据也难以被人为恶意删除或篡改，有效地保证了用户信息和CORS数据的隐私性和安全性；通过受控数据、涉密数据地址和交易日志链上存储，涉密数据链下存储的方式，数据提供方可以根据需要控制共享数据存储在节点处的时间，改善了由于区块链的透明性和不可篡改性带来的数据隐私泄露问题，加强了常规基于区块链的存储***的整体存储性能，提高了数据的可用性和共享效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于区块链的CORS服务数据存储***，其中CORS服务数据包括受控数据和涉密数据，其特征在于，所述存储***包括，
CORS服务数据分类存储模块，将受控数据上传至区块链中对应的分布式区块链节点中进行存储；而将涉密数据进行初次加密后链下存储于本地内网环境中，仅上传涉密数据映射的地址至节点处，然后使用二次加密算法对各个节点中的共享内容进行二次加密；
数据获取模块，授权数据获取方利用对应的密钥进行解密后获取数据地址，再对链上、链下的数据进行获取；
数据管理分布式账本形成模块，在各个节点形成统一格式且不可伪造和篡改的数据管理分布式账本，用于永久记录和存储数据增删改查用的台账。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的CORS服务数据存储***，其特征在于，所述受控数据包括CORS***中的用户资料信息和/或位置数据。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的CORS服务数据存储***，其特征在于，所述涉密数据包括基准站和/或精化水准面数据。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于区块链的CORS服务数据存储***，其特征在于，所述CORS服务数据分类存储模块，将受控数据上传至区块链中对应的分布式区块链节点中进行存储；而将涉密数据进行初次加密后链下存储于本地内网的星际文件***环境中，然后仅上传涉密数据映射的地址至节点处，再使用哈希加密算法对各个节点中的共享内容进行二次加密。
5.根据权利要求4所述的基于区块链的CORS服务数据存储***，其特征在于，所述CORS服务数据根据不同省、市和/或县划分为不同数据包，不同数据包之间的数据存储，通过多个节点进行交互共同组成联盟链，不同数据包对应的用户视为其附属的轻节点。
6.一种基于区块链的CORS服务数据存储方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将受控数据上传至区块链中对应的分布式区块链节点中进行存储；而将涉密数据进行初次加密后链下存储于本地内网环境中，仅上传涉密数据映射的地址至节点处，然后使用二次加密算法对各个节点中的共享内容进行二次加密，通过智能合约发起数据存储请申请，连同公钥一同上传至区块链网络中对应的分布式节点；
S2、授权数据获取方利用对应的密钥进行解密后获取数据地址，再对链上、链下的数据进行获取；
S3、数据获取后，在各个节点形成统一格式且不可伪造和篡改的数据管理分布式账本，用于永久记录和存储数据增删改查用的台账。
7.根据权利要求6所述的基于区块链的CORS服务数据存储方法，其特征在于，所述步骤S1具体为将受控数据上传至区块链中对应的分布式区块链节点中进行存储；而将涉密数据进行初次加密后链下存储于本地内网环境中，仅上传涉密数据映射的地址至节点处，然后使用哈希加密算法对各个节点中的共享内容进行二次加密，将涉密数据的哈希值、用户资料信息和受控数据采用非对称加密算法生成公私钥对，通过公有密钥进行二次加密，通过智能合约发起数据存储请申请，连同公钥一同上传至区块链网络中对应的分布式节点。
8.根据权利要求6所述的基于区块链的CORS服务数据存储方法，其特征在于，所述步骤S2还包括，数据获取方通过智能合约在区块链上发布数据需求申请的交易，相应的数据提供方自动识别到用户的交易后，其对应的节点会将用户所需数据的地址及其描述发送到区块链上。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的基于区块链的CORS服务数据存储方法，其特征在于，所述CORS服务数据根据不同省、市和/或县划分为不同数据提供方，每个数据提供方均视为区块链网络中的一处节点，各个数据提供方的用户可视为轻节点，附属于对应的节点。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的基于区块链的CORS服务数据存储方法，其特征在于，所述步骤S3还包括每次交易的完整账目都由分布在不同地方的多个节点共同记录，生成区块并添加至区块链中。
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