CN106951185B - 一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统及方法 - Google Patents

一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及数据管理领域，公开了一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统，包括多个终端节点、多个超级节点、至少一个用户组和一根节点服务器，每个终端节点对应一承载用户健康检测的服务终端设备，所述服务终端设备用于生成健康检测数据并缓存；所述用户组包括至少一个超级节点；所述根节点服务器用于根据终端节点的运行时间和系统资源丰裕度将终端节点转为超级节点，并组建用户组，所述根节点服务器还用于用户组内各超级节点间存储的健康检测数据的同步。本发明还公开了一种基于区块链技术的健康检测数据管理方法。本发明能够有效保证用户健康检测数据在分布式系统上长期存储的安全性、完备性和可靠性。

Description

一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统及方法
技术领域
本发明涉及数据管理领域，具体涉及一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统和一种基于区块链技术的健康检测数据管理方法。
背景技术
健康检测数据用于记录个人的身体状况等多项健康检测数据，为以后的疾病溯源起着至关重要作用，因此健康检测数据需要进行长期保存。
现有的健康病历、电子病历等健康检测数据的存储管理，普遍采用中心存储方式，适用于各家公司研发的封闭系统使用，适合单次或少数几次诊疗健康检测数据的管理，由于数据采用集中存储、集中处理的方式，对于数据存储系统的性能、稳定性和安全性要求较高，从而导致数据管理成本高，由于数据间没有相互依赖关系，没有校验方法，因此无法发现检测数据的缺失，无法保证数据的完备性，同时对基于互联网的开放式、高并发和用户数据暴增的业务场景支撑不足。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统和一种基于区块链技术的健康检测数据管理方法，有效保证用户健康检测数据在分布式系统上长期存储的安全性、完备性和可靠性。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是，包括：
多个终端节点，每个终端节点对应一承载用户健康检测的服务终端设备，所述服务终端设备用于生成健康检测数据并缓存；
多个超级节点，所述超级节点为已累计运行一指定时间，且系统资源丰裕度达一指定值的终端节点，所述系统资源丰裕度为磁盘容量和CPU利用率；
至少一个用户组，所述用户组包括至少一个超级节点，所述用户组内超级节点用以存储用户的健康检测数据，当所述用户组内超级节点为多个时，所述用户组内各超级节点间健康检测数据相同；以及
一根节点服务器，所述根节点服务器用于根据终端节点的运行时间和系统资源丰裕度将终端节点转为超级节点，并组建用户组，所述根节点服务器还用于用户组内各超级节点间存储的健康检测数据的同步。
在上述技术方案的基础上，还包括超级服务节点，所述超级服务节点用于存储所有用户组内的健康检测数据。
在上述技术方案的基础上，
所述健康检测数据以区块链形式存储于超级节点中；
每个区块链对应一用户的健康检测数据；
所述区块链由多个数据块组成，每个数据块对应用户的一单次健康检测数据；
所述区块链中，数据块按照数据块所对应单次健康检测数据的生成时间先后排列。
在上述技术方案的基础上，
所述数据块由首字段、中间数据字段和尾字段组成；
所述中间数据字段为用户的单次健康检测数据；
所述尾字段为当前数据块的哈希值，计算数据块中除尾字段外其它所有字段数据生成当前数据块的哈希值；
所述首字段为前一数据块尾字段写入的哈希值；
所述区块链中，第一个数据块的首字段为用户标识字段和特定数据标识字段。
在上述技术方案的基础上，当新的终端节点加入健康检测数据管理系统时，所述根节点服务器为新的终端节点分配一用户组。
在上述技术方案的基础上，当一用户组内的用户数量达到预设最大值，则生成一新用户组，并将用户数量达预设阀值的用户组内系统资源丰裕度最大的终端节点标记为新用户组内的超级节点。
在上述技术方案的基础上，当一用户组内的用户数量少于预设最小值，则将其它所含超级节点数最少的用户组标记目标用户组，将用户数量少于预设值的用户组内所有超级节点移动至目标用户组，然后目标用户组内超级节点间进行数据同步。
在上述技术方案的基础上，
所述超级节点定期向所述根节点服务器报告自身运行状态，以及响应根节点服务器的运行状态查询指令；
若所述超级节点的运行状态未报告次数以及运行状态查询指令未响应次数达到设定值，则所述超级节点降级为终端节点；
所述运行状态包含超级节点自身的系统资源丰裕度、运行时间以及健康检测数据允许存储量。
本发明还提供一种基于区块链技术的健康检测数据管理方法，包括：
S1：用户在服务终端设备登录，转到S2；
S2：根节点服务器根据用户标识检索现有用户信息，判断当前登录用户是否为新用户，若是，则转到S3，若否，则转到S6；
S3：生成一新区块链，且新区块链包括一数据块，同时为当前用户生成一唯一的用户标识字段，并将特定数据标识字段以及新生成的用户标识字段放入新区块链数据块的首字段中，转到S4；
S4：计算新区块链内数据块的哈希值，并将计算得到的哈希值存储至新区块链内数据块的尾字段，转到S5；
S5：将新区块链分配于一用户组的超级节点中，同时将新区块链同步至该用户组内其它超级节点，当前登录用户变为老用户，转到S2；
S6：服务终端设备根据根节点服务器，从相应用户组的超级节点获取当前登录用户对应的区块链数据至用户当前登录的服务终端设备中，转到S7；
S7：根据用户当前次健康检测数据生成一数据块，并将生成的数据块添加至用户对应的区块链中，转到S8；
S8：服务终端设备上传用户的区块链至之前保存该区块链的超级节点中，相应用户组的超级节点间进行数据同步，并结束。
在上述技术方案的基础上，周期性校验用户组中各超级节点内的区块链，具体为：
S901：获取全部用户组中超级节点中的区块链；
S902：依次比对用户组内超级节点的单个区块链中相邻两数据块中后者数据块首字段写入的哈希值是否为前者数据块尾字段写入的哈希值，若是，则结束，若否，则对比同一用户组内其它超级节点的区块链数据，将正确的区块链数据覆盖该错误超级节点内的区块链数据并结束。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)终端节点对应一承载用户健康检测的服务终端设备，并将业务量大的终端节点生成为超级节点，多个超级节点进行健康检测数据的存储，即采用分布式的数据存储方式，有效降低了数据遗失的风险，降低对数据存储设备的管理成本。
(2)通过分布式服务的方式，充分利用各个服务终端设备资源，在根服务器的管理下，实时响应数据存储要求和数据处理要求，能够有效支撑基于互联网的开放式、高并发、且用户数据暴增的业务场景。
(3)用户对应的健康检测数据使用区块链的方式进行存储，提供了一套标准的数据结构，方便数据交换，同时，采用区块链原理的数据链校验方法，防止用户数据在存储过程中出现差错，避免数据在长期保存和传输过程中的遗失。
附图说明
图1为本发明一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统的结构示意图；
图2为一种基于区块链技术的健康检测数据管理方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明提供一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统，包括：多个终端节点、多个超级节点、至少一个用户组和一根节点服务器，每个终端节点对应一承载用户健康检测的服务终端设备，服务终端设备用于生成健康检测数据并缓存，即服务终端设备会缓存多个用户的健康检测数据；超级节点为已累计运行一指定时间，且系统资源丰裕度达一指定值的终端节点，指定时间和系统资源丰裕度的指定值为人为设定，系统资源丰裕度为磁盘容量和CPU(Central Processing Unit，中央处理器)利用率，即终端节点的磁盘中已存储的健康检测数据量和终端节点的CPU的利用率；用户组包括至少一个超级节点，优选的，一个用户组内有三个超级节点，用户组内超级节点用以存储用户的健康检测数据，当用户组内超级节点为多个时，用户组内各超级节点间健康检测数据相同；根节点服务器用于根据终端节点的运行时间和系统资源丰裕度将终端节点转为超级节点，并组建用户组，根节点服务器还用于用户组内各超级节点间存储的健康检测数据的同步，具体的数据同步过称为：各超级节点复制其它超级节点中的自身所不含有的数据至自身，进行数据同步同步，最终用户组内各超级节点间的数据相同。
本健康检测数据管理系统还包括超级服务节点，超级服务节点用于存储所有用户组内的健康检测数据，超级服务节点的作用类似于一备份服务器。
当新的终端节点加入健康检测数据管理系统时，根节点服务器为新的终端节点分配一用户组，相当于各终端节点隶属于不同的用户组，但一个用户组中最多只有3个超级节点。
健康检测数据以区块链形式存储于超级节点中，具体的，区块链按照一定算法分布存储于超级节点中；每个区块链对应一用户的健康检测数据；区块链由多个数据块组成，每个数据块对应用户的一单次健康检测数据；区块链中，数据块按照数据块所对应单次健康检测数据的生成时间先后排列。
数据块由首字段、中间数据字段和尾字段组成；中间数据字段为用户的单次健康检测数据；尾字段为当前数据块的哈希值，计算数据块中除尾字段外其它所有字段数据生成当前数据块的哈希值；首字段为前一数据块尾字段写入的哈希值；区块链中，第一个数据块的首字段为用户标识字和特定数据标识字段，该首字段为一特殊结构，定义为字符串“thisisarootnode.”加一个16字节长度的用户标识字段，共32字节，特定数据标识字段可以人为设定，此处“thisisarootnode.”即为特定数据标识字段，用户标识可以为用户的手机号或身份证号。依靠后一数据块中首字段记录的哈希值与前一数据块中尾字段记录的哈希值比对校验，从而判断两数据块间是否存在数据块遗失，从而判断是否有健康检测数据遗失。
数据块中还包括数据时间字段、长度字段、设备标识字段和医师标识字段，数据时间字段用于表示数据块生成时间，长度字段用于表示用户单次健康检测数据的长度，设备标识字段用于表示生成该数据块的服务终端设备标号，医师标识字段用于表示该次健康检测的医师的编号。具体的，数据块可以为以下表格所述组成结构：
当一用户组内的用户数量达到预设最大值，则生成一新用户组，并将用户数量达预设阀值的用户组内的系统资源丰裕度最大的终端节点标记为新用户组内的超级节点，该过程由根服务器控制完成。
当一用户组内的用户数量少于预设最小值，则将其它所含超级节点数最少的用户组标记目标用户组，将用户数量少于预设值的用户组内所有超级节点移动至目标用户组，然后目标用户组内超级节点间进行数据同步，该过程由根服务器控制完成。
超级节点定期向根节点服务器报告自身运行状态，以及响应根节点服务器的运行状态查询指令；若超级节点的运行状态未报告次数以及运行状态查询指令未响应次数达到设定值，则超级节点降级为终端节点，以此来检测超级节点的活跃度；运行状态包含超级节点自身的系统资源丰裕度、运行时间以及健康检测数据允许存储量，健康检测数据允许存储量即超级节点自身还允许存储健康检测数据的空余容量。
超级服务节点从根服务器获取全部的用户组信息，并依次获取每个用户组内的超级节点信息，超级服务节点向用户组内的超级节点发送查询请求，获取用户组中单个超级节点内全部用户的区块链信息，并依次比对单个区块链中相邻数据块的哈希值，依据后一数据块中首字段记录的哈希值是否是前一数据块中尾字段记录的哈希值，若是，则该条区块链没有差错，则将该条区块链对应的健康检测数据复制至超级服务节点中；若否，则该条区块链有差错，则使用同一用户组中其它超级节点存储的数据更新该条区块链所对应超级节点的数据，并将更新后的数据复制至超级服务节点。重复上述过程，完成用户组中健康检测数据的同步。
本发明还提供一种基于上述基于区块链技术的健康检测数据管理系统的基于区块链技术的健康检测数据管理方法，包括：
S1：用户在服务终端设备登录，转到S2；
S2：根节点服务器根据用户标识检索现有用户信息，即根据当前登录用户的标识(手机号、身份证号)在超级节点的区块链的用户标识字段中检索，判断当前登录用户是否为新用户，若是，则转到S3，若否，则转到S6；
S3：生成一新区块链，且新区块链包括一数据块，同时为当前用户生成一唯一的用户标识字段，并将生成的用户标识字段放入新区块链数据块的首字段中，转到S4；
S4：计算新区块链内数据块的哈希值，并将计算得到的哈希值存储至新区块链内数据块的尾字段，转到S5；
S5：将新区块链分配于一用户组的超级节点中，同时将新区块链同步至该用户组内其它超级节点，相当于给当前登录用户分配了一区块链，分配的区块链含有用户的标识，且区块链已保存至超级节点中，因此，当前登录用户变为老用户，转到S2；
S6：服务终端设备根据根节点服务器，从相应用户组的超级节点获取当前登录用户对应的区块链数据至用户当前登录的服务终端设备中。若当前登录用户未老用户，则根节点服务器会给服务终端设备返回一相应反馈信息。转到S7；
S7：根据用户当前次健康检测数据生成一数据块，并将生成的数据块添加至用户对应的区块链中，转到S8；
S8：服务终端设备上传用户的区块链至之前保存该区块链的超级节点中，相应用户组的超级节点间进行数据同步，并结束。
还包括周期性校验用户组中各超级节点内的区块链的步骤，具体为：
S901：获取全部用户组中超级节点中的区块链；
S902：依次比对用户组内超级节点的单个区块链中相邻两数据块中后者数据块首字段写入的哈希值是否为前者数据块尾字段写入的哈希值，若是，则结束，若否，则对比同一用户组内其它超级节点的区块链数据，将正确的区块链数据覆盖该错误超级节点内的区块链数据并结束，因同一用户组中超级节点间的数据是相同的，故在同一用户组中，当一超级节点存储的区块链数据出现错误，则可将其它超级节点中正确的区块链数据复制过来，进行替换。
本发明不局限于上述实施方式，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统，其特征在于，包括：
多个终端节点，每个终端节点对应一承载用户健康检测的服务终端设备，所述服务终端设备用于生成健康检测数据并缓存；
多个超级节点，所述超级节点为已累计运行一指定时间，且系统资源丰裕度达一指定值的终端节点，所述系统资源丰裕度为磁盘容量和CPU利用率；
至少一个用户组，所述用户组包括至少一个超级节点，所述用户组内超级节点用以存储用户的健康检测数据，当所述用户组内超级节点为多个时，所述用户组内各超级节点间健康检测数据相同；以及
一根节点服务器，所述根节点服务器用于根据终端节点的运行时间和系统资源丰裕度将终端节点转为超级节点，并组建用户组，所述根节点服务器还用于用户组内各超级节点间存储的健康检测数据的同步；
所述健康检测数据以区块链形式存储于超级节点中；
每个区块链对应一用户的健康检测数据；
所述区块链由多个数据块组成，每个数据块对应用户的一单次健康检测数据；
所述区块链中，数据块按照数据块所对应单次健康检测数据的生成时间先后排列。
2.如权利要求1所述的一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统，其特征在于：还包括超级服务节点，所述超级服务节点用于存储所有用户组内的健康检测数据。
3.如权利要求1所述的一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统，其特征在于：
所述数据块由首字段、中间数据字段和尾字段组成；
所述中间数据字段为用户的单次健康检测数据；
所述尾字段为当前数据块的哈希值，计算数据块中除尾字段外其它所有字段数据生成当前数据块的哈希值；
所述首字段为前一数据块尾字段写入的哈希值；
所述区块链中，第一个数据块的首字段为用户标识字段和特定数据标识字段。
4.如权利要求1所述的一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统，其特征在于：当新的终端节点加入健康检测数据管理系统时，所述根节点服务器为新的终端节点分配一用户组。
5.如权利要求4所述的一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统，其特征在于：当一用户组内的用户数量达到预设最大值，则生成一新用户组，并将用户数量达预设阀值的用户组内系统资源丰裕度最大的终端节点标记为新用户组内的超级节点。
6.如权利要求4所述的一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统，其特征在于：当一用户组内的用户数量少于预设最小值，则将其它所含超级节点数最少的用户组标记目标用户组，将用户数量少于预设值的用户组内所有超级节点移动至目标用户组，然后目标用户组内超级节点间进行数据同步。
7.如权利要求1所述的一种基于区块链技术的健康检测数据管理系统，其特征在于：
所述超级节点定期向所述根节点服务器报告自身运行状态，以及响应根节点服务器的运行状态查询指令；
若所述超级节点的运行状态未报告次数以及运行状态查询指令未响应次数达到设定值，则所述超级节点降级为终端节点；
所述运行状态包含超级节点自身的系统资源丰裕度、运行时间以及健康检测数据允许存储量。
8.一种基于权利要求1至7任一项所述基于区块链技术的健康检测数据管理系统的基于区块链技术的健康检测数据管理方法，其特征在于，包括：
S1：用户在服务终端设备登录，转到S2；
S2：根节点服务器根据用户标识检索现有用户信息，判断当前登录用户是否为新用户，若是，则转到S3，若否，则转到S6；
S3：生成一新区块链，且新区块链包括一数据块，同时为当前用户生成一唯一的用户标识字段，并将特定数据标识字段以及新生成的用户标识字段放入新区块链数据块的首字段中，转到S4；
S4：计算新区块链内数据块的哈希值，并将计算得到的哈希值存储至新区块链内数据块的尾字段，转到S5；
S5：将新区块链分配于一用户组的超级节点中，同时将新区块链同步至该用户组内其它超级节点，当前登录用户变为老用户，转到S2；
S6：服务终端设备根据根节点服务器，从相应用户组的超级节点获取当前登录用户对应的区块链数据至用户当前登录的服务终端设备中，转到S7；
S7：根据用户当前次健康检测数据生成一数据块，并将生成的数据块添加至用户对应的区块链中，转到S8；
S8：服务终端设备上传用户的区块链至之前保存该区块链的超级节点中，相应用户组的超级节点间进行数据同步，并结束。
9.如权利要求8所述的一种基于区块链技术的健康检测数据管理方法，其特征在于：周期性校验用户组中各超级节点内的区块链，具体为：
S901：获取全部用户组中超级节点中的区块链；
S902：依次比对用户组内超级节点的单个区块链中相邻两数据块中后者数据块首字段写入的哈希值是否为前者数据块尾字段写入的哈希值，若是，则结束，若否，区块链对应的超级节点为错误超级节点，则对比同一用户组内其它超级节点的区块链数据，将正确的区块链数据覆盖该错误超级节点内的区块链数据并结束。
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