CN107169371B - 一种基于区块链的数据库操作方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于区块链的数据库操作方法和系统，所述方法包括：S1，交易发起方对Raw字段使用一密码对待发送交易中的数据表操作进行对称加密，所述Raw字段指的是交易中需要加密的字段；S2，由交易发起方的公钥对所述密码进行非对称加密得到一Token；S3，交易发起方将所述Token放到所述交易中，然后发送交易；S4，在交易共识阶段，所述Token被取出，放到区块链上的账户相关的信息中；S5，在交易共识结束后，交易发起方在执行交易之前，将Token取出，使用交易发起方的私钥对Token解密得到所述密码，然后用所述密码对所述Raw字段进行解密。本发明能够实现某张表的操作细节不被其它用户看到，只有表的所有者(创建者)或者被授权过的用户可以查看表。

Description

一种基于区块链的数据库操作方法和系统

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，更具体地，涉及基于区块链的基于区块链进行的数据库备份、恢复方法和系统。

背景技术

区块链中所有的内容的都是通过交易来改变的，数据库操作也不例外，要通过区块链操作数据库，需要发起相应的交易，比如创建表有创建表的交易，插入表有插入表的交易。然而，因为区块链是每个人都可以访问的，因此一个用户操作数据库表的细节，其它用户也可以看到，这样一来，与区块链相连的数据库细节完全暴露给了所有用户，毫无私密性可言。

那么，在某些表需要保密的情况下，就需要实现与区块链相连的数据库中的表，只有表的创建者或被其授权的用户才可以看到表的所有操作记录。用普通的加密技术可以实现将操作内容加密，但是这样的话，表的内容看起来就不直观，还需要对应解密才能看到真实数据。

发明内容

本发明的目的是保护某张表的操作细节不被其它用户看到，只有表的所有者(创建者)或者被授权过的用户可以查看表的操作详情，无权限的用户即使使用网络工具截取数据包，也看不到交易的实际内容。最终实现表的内容既方便查看，又能保证数据的安全的效果。

为此，本发明提出一种基于区块链的数据库的操作方法，包括：

S1，交易发起方对Raw字段使用一密码对待发送交易中的数据表操作进行对称加密，所述Raw字段指的是交易中需要加密的字段；

S2，由交易发起方的公钥对所述密码进行非对称加密得到一Token；

S3，交易发起方将所述Token放到所述交易中，然后发送交易；

S4，在交易共识阶段，所述Token被取出，放到区块链上的账户相关的信息中；

S5，在交易共识结束后，交易发起方在执行交易之前，将Token取出，使用交易发起方的私钥对Token解密得到所述密码，然后用所述密码对所述Raw字段进行解密。

本发明还提出一种基于区块链的数据库操作系统，包括多个交易节点，每一个交易节点具有处理器，所述处理器被配置为执行如下步骤：

S1，交易发起方对Raw字段使用一密码对待发送交易中的数据表操作进行对称加密，所述Raw字段指的是交易中需要加密的字段；

S2，由交易发起方的公钥对所述密码进行非对称加密得到一Token；

S3，交易发起方将所述Token放到所述交易中，然后发送交易；

S4，在交易共识阶段，所述Token被取出，放到区块链上的账户相关的信息中；

S5，在交易共识结束后，交易发起方在执行交易之前，将Token取出，使用交易发起方的私钥对Token解密得到所述密码，然后用所述密码对所述Raw字段进行解密。

本发明的有益效果包括：

通过合理利用对称与非对称加密技术既方便又安全得地解决了保密区块链数据库数据的问题，只有表的创建者与被授权过的用户可以看到对数据库表的交易的细节。

附图说明

图1为区块链交易的流程图；

图2为本发明的方法的一个实施例的结构示意图；

图3为本发明的方法的另一个实施例的结构示意图；

图4为本发明的方法的又一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的实施方式，其中相同的部件用相同的附图标记表示。

数据库中对于表的操作包括：1)对于表本身的一般操作：创建，删除，授权，取消授权，改名。2)对于表内容的一般操作：插入，删除，更新，查询(增删改查)。

在区块链中，操作数据库表的方式为：区块链中的数据，如果为了方便查看，需要反映在数据库中，并且数据库与区块链保持一致，那么就需要发起操作数据库的交易，将数据写到数据库中。写数据库需要执行SQL语句，那么交易的内容就需要能被解析成SQL语句。在本发明中，将交易中与SQL语句相关的字段命名为Raw字段。

在区块链中，如图1所示，从交易发起到区块形成的过程一般为：首先由用户发起一笔交易，然后交易被收到的节点传播给验证节点，在新一轮共识过程中参与共识，当大多数(一般有一个阈值)验证节点对于这笔交易共识通过之后，交易被放到下一个要生成的区块之中。

本发明中涉及的对称加密为，需要对加密和解密使用相同密钥的加密算法，常用的对称加密算法有DES、AES、Blowfish等。

本发明中涉及的非对称加密(也称公钥加密算法)为，需要两个密钥来进行加密和解密，这两个密钥是公开密钥(public key，简称公钥)和私有密钥(private key，简称私钥)，常用非对称加密算法有RSA、ECC等。

本发明的提出基于以下需求：

1)在节点发送交易到节点之前，需要对Raw字段进行加密；

2)由于交易要操作数据库，在共识通过后还要对Raw字段进行解密；

3)解密需要密码，这一密码不仅表的创建者可以获取到，表的创建者授权的用户也可以获取到；

4)密码不可以明文存放到区块链中，不然其它用户也可以获取到；

5)考虑到第3条中的授权用户也需要拿到密码对Raw字段解密，那就不能直接使用非对称加密方式对Raw字段进行加密，否则被授权的用户无法通过自己的私钥解密Raw字段；

综合以上需求，得出以下加密原理：

对于交易，交易发起方在发送交易之前，对Raw字段进行对称加密，密码由交易发起方的公钥使用非对称加密得到Token，然后将Token也放到交易中，然后发送交易。交易在共识阶段时，将Token取出，放到区块链上的账户地址相关的信息中。在共识结束后，操作数据库执行交易内容之前，将Token取出，使用用户的私钥对Token解密得到密码明文，然后对Raw字段进行解密。

对于授权操作，首先，只有表的创建者有权限对其它用户授权。在授权交易被发送到节点之前，用户先通过请求取得区块链上存放的创建用户的Token，然后用表创建用户自己的私钥对Token解密得到密码明文，然后对密码明文使用被授权的用户的公钥进行非对称加密得到被授权用户的Token，放到交易中发送交易。在共识阶段同样需要将Token放到被授权用户账户地址相关的信息中。这样，被授权用户在执行操作表的交易时，只需要取出自己账户地址对应的Token字段就可以对Raw字段进行解密。

第一实施方式-创建表

根据本发明的第一实施方式，如图2所示，本发明的方法包括：

在交易发送阶段：

S1，交易发起方(表创建者)对Raw字段使用一密码对待发送的数据表操作(交易)进行对称加密。

其中，Raw字段指的是交易中需要加密的字段，一般地，对于数据库表的操作而言，Raw字段指的是与SQL语句相关的字段。其中，所述密码可以是交易发起方随机生成的。

S2，由交易发起方的公钥对所述密码进行非对称加密得到一Token。

S3，交易发起方将所述Token也放到交易中，然后发送交易。

S4，在交易共识阶段，所述Token被取出，放到区块链上的账户地址相关的信息中。

所述账户地址可以是交易发起方相关的，或者是与所述交易要操作的数据库表相关的。

S5，在交易共识结束后，交易发起方在执行交易(即操作数据库表)之前，将Token取出，使用交易发起方的私钥对Token解密得到所述密码，然后用所述密码对所述Raw字段进行解密。

S6，执行交易，将交易内容(创建表，插入数据等)同步到本地数据库中。

其中，步骤S4和S5的执行者可以是交易发起方或者交易发起方的被授权方。这两者之外的用户由于无法知道交易发起方的私钥对Token解密得到所述密码，进而无法对所述Raw字段进行解密，因而就无法看到交易相关内容。

第二实施方式-授权表

对于一张被加密过的表，如果其它用户想要同步这张表，需要被授权才能解密与表相关交易中的Raw字段。

授权表时，被授权方需要将自己账户的公钥告诉表的创建者，由表的创建者发起授权操作。

与创建表时不同，因为要保持对Raw字段操作的密码的一致性，此时不能再随机生成密码，只能由表的创建者从区块链中取得与自己的用户地址跟表名相关的Token，然后用自己的私钥解密Token得到密码明文，然后再用被授权者的公钥对密码明文进行非对称加密得到另一个Token，将这一Token放到交易中。

交易进入共识阶段时，将交易中的Token字段取出，然后放到与被授权者和表名相关的信息中。

这里包括两种情况，一是表的创建者发起的授权，二是被授权方再次发起的授权。

图3显示了由表的创建者发起的授权，而且是在交易创建时进行授权。

在交易发送阶段：

A1，表的创建者对Raw字段使用一密码对待发送的交易进行对称加密。其中，Raw字段指的是交易中需要加密的字段，一般地，对于数据库表的操作而言，Raw字段指的是与SQL语句相关的字段。其中，所述密码可以是交易发起方随机生成的。

A2，由被授权方的公钥对所述密码进行非对称加密得到一Token。

A3，表的创建者将所述Token也放到交易中，然后发送交易。

A4，在交易共识阶段，所述Token被取出，放到区块链上的被授权方的账户相关的信息中。

A5，在交易共识结束后，被授权方可以将Token取出，使用被授权方的私钥对Token解密得到所述密码，然后用所述密码对所述Raw字段进行解密。从而读取所述数据库表。

图4显示了由被授权方(为表的创建者授权的用户，也可以认为是交易发起方)发起的授权，此时，区块链中已经存在了通过步骤A1-A3生成的交易。

B1，交易发起方从区块链获得交易发起方对应的Token。

B2，由交易发起方的私钥对Token解密得到所述密码。

B3，用被授权方的公钥对所述密码进行非对称加密得到新的Token。

B4，被授权方将所述新的Token放到交易中，然后发送交易。

B5，在交易共识阶段，所述新的Token被取出，放到区块链上的被授权方的账户相关的信息中。

B6，在交易共识结束后，被授权方可以将Token取出，使用被授权方的私钥对Token解密得到所述密码，然后用所述密码对所述Raw字段进行解密。从而读取所述数据库表。

被授权方因为知道所述密码，因此可以再次发起的授权。当然，这一系列的授权操作的起点为交易发起方(即数据表的创建者)发起的。

第三实施方式-操作表(增删改数据)

如果一个节点想要操作一个数据表，该数据表的Raw字段加密了，需要进行如下处理。

C1，以交易发起方的用户地址与表名为参数，从区块链中获取对应表的Token。

如果交易发起方为表创建者，则以表创建者的用户地址与表名为参数，从区块链中获取对应表的Token，可以直接使用Token。

如果交易发起方不是表的创建者，需要以交易发起方的用户地址跟表名为参数去区块链中获取Token。

因为表是加密的，如果交易发起方取不到Token，则说明交易发起方未被授权。

C2，交易发起方取到Token之后，交易发起方用自己的私钥去解密所述Token得到密码明文。

C3，交易发起方对数据表的Raw字段进行操作，然后用密码明文使用对称加密算法对数据表的Raw字段进行加密。

C4，交易发起方将所述Token放到交易中，然后发送交易。

共识阶段：

交易共识通过后，如果一个用户想要查看这张表相关交易内容，需要以自己的用户地址与表名为参数，去区块链中取出Token，然后以用自己的私钥去解密Token得到密码明文，最后用密码解密交易的Raw字段。

可选地，在区块链中的数据表可以加密也可以不加密。

不论是表的创建用户还是被授权用户，当操作一张表时，先判断表是否是Raw字段加密的，判断方法是以表创建者的用户地址与表名为参数，从链中获取对应表的Token，如果取不到Token，说明表是未被加密过的，可以直接操作这张表，否则就说明表是加密过的。

第四实施方式

根据本发明的另一方面，还提出一种基于区块链的数据库事务操作系统，所述系统包括多个交易节点，每个交易节点的相当于一个客户端。

在一个交易节点中，其被配置为执行第一至第四实施方式中描述的各步骤。

根据本发明的另一方面，还提出一种存储介质，所述存储介质存放有计算机可运行的程序，所述程序被运行时实现第一至第四实施方式中描述的各步骤。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于区块链的数据库操作方法，其特征在于，包括：

S1，交易发起方对Raw字段使用一密码对待发送交易中的数据表操作进行对称加密，所述Raw字段指的是交易中需要加密的字段；

S2，由交易发起方的公钥对所述密码进行非对称加密得到一Token；

S3，交易发起方将所述Token放到所述交易中，然后发送交易；

S4，在交易共识阶段，所述Token被取出，放到区块链上的账户相关的信息中；

S5，在交易共识结束后，交易发起方在执行交易之前，将Token取出，交易发起方使用自己的私钥对Token解密得到所述密码，然后用所述密码对所述Raw字段进行解密。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的数据库操作方法，其特征在于，

步骤S2还包括：A2，表的创建者用被授权方的公钥对所述密码进行非对称加密得到所述Token；

步骤S4还包括：A4，在交易共识阶段，所述Token被取出，放到区块链上的被授权方的账户相关的信息中；

步骤S5还包括：A5，在交易共识结束后，被授权方将Token取出，使用被授权方的私钥对Token解密得到所述密码，然后用所述密码对所述Raw字段进行解密。

3.根据权利要求1所述的基于区块链的数据库操作方法，其特征在于，还包括：

S6，执行交易，将交易内容同步到本地数据库中。

4.根据权利要求1所述的基于区块链的数据库操作方法，其特征在于，在步骤S3之后，还包括：

B1，所述交易发起方从区块链获得交易发起方对应的Token；

B2，所述交易发起方用自己的私钥对Token解密得到所述密码；

B3，所述交易发起方用被授权方的公钥对所述密码进行非对称加密得到新的Token；

B4，被授权方将所述新的Token放到新的交易中，然后发送交易；

B5，在交易共识阶段，所述新的Token被取出，放到区块链上的被授权方的账户相关的信息中；

B6，在交易共识结束后，被授权方将Token取出，使用被授权方的私钥对Token解密得到所述密码，然后用所述密码对所述Raw字段进行解密。

5.根据权利要求1所述的基于区块链的数据库操作方法，其特征在于，在步骤S3之后，还包括：

C1，以交易发起方的用户地址与表名为参数，从区块链中获取对应表的Token；

C2，交易发起方取到Token之后，交易发起方用自己的私钥去解密所述Token得到密码明文；

C3，交易发起方对数据表的Raw字段进行操作，然后用密码明文使用对称加密算法对数据表的Raw字段进行加密；

C4，交易发起方将所述Token放到交易中，然后发送交易。

6.一种基于区块链的数据库操作系统，其特征在于，包括多个交易节点，每一个交易节点具有处理器，所述处理器被配置为执行如下步骤：

S1，交易发起方对Raw字段使用一密码对待发送交易中的数据表操作进行对称加密，所述Raw字段指的是交易中需要加密的字段；

S2，由交易发起方的公钥对所述密码进行非对称加密得到一Token；

S3，交易发起方将所述Token放到所述交易中，然后发送交易；

S4，在交易共识阶段，所述Token被取出，放到区块链上的账户相关的信息中；

S5，在交易共识结束后，交易发起方在执行交易之前，将Token取出，使用交易发起方的私钥对Token解密得到所述密码，然后用所述密码对所述Raw字段进行解密。

7.根据权利要求6所述的基于区块链的数据库操作系统，其特征在于，所述处理器被配置为执行如下步骤：

A2，表的创建者用被授权方的公钥对所述密码进行非对称加密得到所述Token；

A4，在交易共识阶段，所述Token被取出，放到区块链上的被授权方的账户相关的信息中；

A5，在交易共识结束后，被授权方将Token取出，使用被授权方的私钥对Token解密得到所述密码，然后用所述密码对所述Raw字段进行解密。

8.根据权利要求6所述的基于区块链的数据库操作系统，其特征在于，所述处理器被配置为执行如下步骤：

S6，执行交易，将交易内容同步到本地数据库中。

9.根据权利要求6所述的基于区块链的数据库操作系统，其特征在于，所述处理器被配置为执行如下步骤：

B1，所述交易发起方从区块链获得交易发起方对应的Token；

B2，所述交易发起方用自己的私钥对Token解密得到所述密码；

B3，所述交易发起方用被授权方的公钥对所述密码进行非对称加密得到新的Token；

B4，被授权方将所述新的Token放到新的交易中，然后发送交易；

B5，在交易共识阶段，所述新的Token被取出，放到区块链上的被授权方的账户相关的信息中；

B6，在交易共识结束后，被授权方将Token取出，使用被授权方的私钥对Token解密得到所述密码，然后用所述密码对所述Raw字段进行解密。

10.根据权利要求6所述的基于区块链的数据库操作系统，其特征在于，所述处理器被配置为执行如下步骤：

C1，以交易发起方的用户地址与表名为参数，从区块链中获取对应表的Token；

C2，交易发起方取到Token之后，交易发起方用自己的私钥去解密所述Token得到密码明文；

C3，交易发起方对数据表的Raw字段进行操作，然后用密码明文使用对称加密算法对数据表的Raw字段进行加密；

C4，交易发起方将所述Token放到交易中，然后发送交易。