CN108650328A - 一种云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统，包括交易链，所述交易链包括数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层；数据层用于存储各资源信息交易摘要以及其详细数据在云服务平台中的存储位置；网络层用于保证各个节点之间的相互通信；所述共识层通过共识机制，使得网络中所有的节点在平等的去中心化的情况下达成一致共识；激励层由激励机制促进节点参与区块链的交易验证，区块链中多个节点共同工作参与用于保证区块链中的安全；合约层用于对区块链中所有的脚本代码及算法进行封装；应用层中包括制造资源及能力在云平台中的保存记录及共享。本发明提高了数据信息的共享效率，保证了数据信息的可追溯性与安全存储性。

Description

一种云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统
技术领域
本发明涉及一种云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统，属于云制造服务平台技术领域。
背景技术
在云制造服务平台中，数据信息的记录和存储十分重要，信息的共享和信息的隐私保护对于云制造服务具有重要意义。现有模式下，云服务平台中主要依赖于传统的中心化网络记录和存储信息，这使得数据信息的保护存在部分潜在漏洞，若网络中心遭到威胁，平台中的所有数据信息将面临被篡改或者丢失的风险。并且传统的数据中心控制全网，使得信息资源难以达到高度共享，存在资源浪费、效率低下等问题。
区块链技术正在渗入各行各业，云制造行业是新兴信息技术与制造技术深度融合推动的一种新的制造业信息化模式与技术手段，将区块链技术的去中心化，信息不可篡改等特点应用到云制造当中，可以建立起一个透明开放、经济高效、友好互动的云制造服务平台。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统，提高了数据信息的共享效率，保证了数据信息的可追溯性与安全存储性。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的一种云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统，包括交易链，所述交易链包括数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层，各层负责各项核心功能，相互配合，实现去中心化的目的；所述数据层用于存储各资源信息交易摘要以及其详细数据在云服务平台中的存储位置；所述网络层用于保证各个节点之间的相互通信；所述共识层通过POW工作量证明机制，使得网络中所有的节点在平等的去中心化的情况下达成一致共识；所述激励层由发行机制和分配机制促进节点参与区块链的交易验证，区块链中多个节点共同工作参与用于保证区块链中的安全；所述合约层用于对区块链中所有的脚本代码及算法进行封装；所述应用层中包括制造资源及制造能力在云平台中的数据保存记录及数据共享。其中，资源提供者提供的资源信息包括资源的属性信息，资源提供者与资源使用者进行交易，形成交易记录数据，由云平台进行数据记录和存储。上述数据层中哈希函数用于保证数据的不可篡改性，时间戳用于保证数据的可追溯性。
上述网络层是一个P2P网络，在网络中每一个节点都是同等的，都具有生成数据和接收数据的能力。
资源的属性信息分为基本信息、功能信息、评价信息和状态信息；所述基本信息是资源最基本的身份信息，包括设备信息即资源的编号、名称、型号及功率，还包括企业信息即制造厂商以及购买日期及价格；所述功能信息包括零件信息和能力信息，所述零件信息包括零件的类别、材料、尺寸、重量及生产类型，所述能力信息包括加工类型、精度、方法、尺寸及几何特征；所述评价信息包括质量合格率、故障率、操作人员等级、质量保证体系、质量管理水平、企业资源种类、同类资源数量；所述状态信息包括闲置、使用中或维修中以及超负荷、满负荷或未满负荷。
为了对公共信息进行分享以及对私密信息进行保护，设置公有域和私有域；所述公有域中的信息包含体现企业制造能力的信息但不包含核心技术；所述私有域中包含企业的机密核心信息；由此，建立制造资源的属性信息模型，基本信息和功能信息中的能力信息属于私有域，所述状态信息、评价信息和功能信息中的零件信息属于公有域。
上述应用层中，对制造资源信息的记录资源信息进行编排，形成一系列的资源信息数据D；信息数据生成后，资源提供者为资源信息数据生成哈希值，并将信息摘要Digest及其私钥sk签名后发布；再将资源信息用密钥k加密，以及将加密密钥用资源提供者的公钥pk加密后再发送给资源提供者。
上述制造资源信息的发布算法如下：
Procedure Issuing(D)
Input：D
Output：制造资源信息
Begin
资源提供者产生资源信息D；
生成数据{Digest；H(D)；Sig(Digest|H(D)}并创建数据存储发布在全网；
将制造资源信息和经过哈希值签名后用密钥加密，将加密密钥用资源提供者的公钥加密，形成消息{Enck(Digest|D|H(D)|Sig(Digest|D|H(D)))；Enc(k)}后一起发送给资源提供者；
End。
上述应用层中资源提供者决定自身资源及能力的使用权限，通过访问控制交易授权资源使用者，访问其制造资源信息数据；授权时，将共享在云服务平台中的存储位置记录，以及资源信息的使用期限和权限通过资源使用者的公钥的解密密钥同时记入到区块链中。
上述制造资源信息的共享算法如下：
Procedure Sharing(D)
Input：资源使用者的公钥和所需的资源信息
Output：生成一个访问控制交易
Begin
接收资源使用者请求，提取出资源使用者的公钥和资源信息需求；
根据资源使用者的资源信息请求，查找相关资源信息数据的存储位置URI和其加密密钥k；
创建访问控制交易，并写入交易
{URI；permission；pko；expiration；Sig(URI；permission；pko)；Epko(k)}向全网广播；
End。
本发明为云制造服务平台提供了一种制造资源信息数据记录和存储的方法，形成了一种分布式的记录存储机制，建立了高度共享、及时准确的数据源，建立起一个透明开放、经济高效、友好互动的云制造服务平台；在去中心化的特征下，保证了制造资源信息共享的同时，也保证了在某一节点可能存在数据丢失的情况下，对全网影响几乎微乎其微，使得云制造服务平台中，数据安全得到了保证。
附图说明
图1为本发明的交易链体系结构图；
图2为本发明的交易链基础架构模型图；
图3为本发明的制造资源属性信息模型图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1，在交易链中主要有资源提供者和资源使用者两大主体，资源提供者可以是不同的企业或个人，负责给相应的使用者提供制造资源及能力，当交易完成时，双方均可记录此交易。区块链中的信息记录均是公开的，但私有的信息可进行加密保护，即可以通过相关技术进行隐藏，只有拥有其对应的密码，才可访问到该信息记录。
参见图2，本发明中所提出的交易链由数据层、网络层、共识层、合约层和应用层组成。数据层存储着各资源信息交易摘要以及其详细数据在云服务平台中的存储位置，哈希函数保证了数据的不可篡改性，时间戳保证了数据的可追溯性；网络层的作用是保证各个节点之间的相互通信，是一个P2P网络，在网络中每一个节点都是同等的，都具有生成数据和接收数据的能力；共识层主要通过一种共识机制，使得网络中所有的节点在平等的去中心化的情况下可以达成一致共识；激励层由一定的激励机制促进节点参与区块链的交易验证，区块链中许多节点共同工作参与保证了区块链中的安全；合约层主要是对区块链中所有的脚本代码及算法进行封装；应用层中主要包括制造资源及能力等信息在云平台中的保存记录及共享。
下面以本发明方法应用于某企业设备资源中为例，进行说明。
参见图3，将资源的属性信息分为四类，即基本信息、功能信息、评价信息和状态信息。基本信息是资源最基本的身份信息，包括设备信息即资源的编号、名称、型号及功率等，还包括企业信息即制造厂商以及购买日期及价格等；功能信息主要包括零件信息和能力信息，零件信息主要包括零件的类别、材料、尺寸、重量及生产类型，能力信息包括加工类型、精度、方法、尺寸及几何特征；评价信息主要包括质量合格率、故障率、操作人员等级、质量保证体系、质量管理水平、企业资源种类、同类资源数量等；状态信息主要包括闲置、使用中或维修中以及超负荷、满负荷或未满负荷。为了对公共信息进行合理的分享以及对私密信息进行保护，提出公有域和私有域，引入区块链技术，数据加密技术对信息进行匿名保护，分布式网络使信息实现高效共享。公有域中的信息包含可以体现企业制造能力的一些信息但不包含核心技术，私有域中包含企业的机密核心信息。由此，建立制造资源的属性信息模型，基本信息和功能信息中的能力信息属于私有域，状态信息、评价信息和功能信息中的零件信息属于公有域。
如上述企业作为资源提供者，将自己所具备的设备资源信息进行编排，形成一系列的资源信息数据(D)。信息数据生成后，资源提供者为资源信息数据生成哈希值，并将信息摘要(Digest)及其私钥(sk)签名后发布。再将资源信息用密钥(k)加密，以及将加密密钥用资源提供者的公钥(pk)加密后再发送给资源提供者算法如下所示。
算法1制造资源信息的发布
Procedure Issuing(D)
Input：D
Output：制造资源信息
Begin
资源提供者产生资源信息D；
生成数据{Digest；H(D)；Sig(Digest|H(D)}并创建数据存储发布在全网；
将制造资源信息和经过哈希值签名后用密钥加密，将加密密钥用资源提供者的公钥加密，形成消息{Enck(Digest|D|H(D)|Sig(Digest|D|H(D)))；Enc(k)}后一起发送给资源提供者；
End
如上述制造资源信息共享，该企业作为资源提供者可决定自身资源及能力的使用权限，通过访问控制交易授权资源使用者访问其制造资源信息数据。授权时，将共享在云服务平台中的存储位置记录，以及资源信息的使用期限和权限通过资源使用者的公钥的解密密钥同时记入到区块链中，具体算法如下。
算法2制造资源信息共享
Procedure Sharing(D)
Input：资源使用者的公钥和所需的资源信息
Output：生成一个访问控制交易
Begin
接收资源使用者请求，提取出资源使用者的公钥和资源信息需求；
根据资源使用者的资源信息请求，查找相关资源信息数据的存储位置URI和其加密密钥k；
创建访问控制交易，并写入交易
{URI；permission；pko；expiration；Sig(URI；permission；pko)；Epko(k)}向全网广播；
End
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统，其特征在于，包括交易链，所述交易链包括数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层；
所述数据层用于存储各资源信息交易摘要以及其详细数据在云服务平台中的存储位置；
所述网络层用于保证各个节点之间的相互通信；
所述共识层通过POW工作量证明机制，使得网络中所有的节点在平等的去中心化的情况下达成一致共识；
所述激励层由发行机制和分配机制促进节点参与区块链的交易验证，区块链中多个节点共同工作参与用于保证区块链中的安全；
所述合约层用于对区块链中所有的脚本代码及算法进行封装；
所述应用层中包括制造资源及制造能力在云平台中的数据保存记录及数据共享。其中，资源提供者提供的资源信息包括资源的属性信息，资源提供者与资源使用者进行交易，形成交易记录数据，由云平台进行数据记录和存储。
2.根据权利要求1所述的云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统，其特征在于，所述数据层中哈希函数用于保证数据的不可篡改性，时间戳用于保证数据的可追溯性。
3.根据权利要求1所述的云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统，其特征在于，所述网络层是一个P2P网络，在网络中每一个节点都是同等的，都具有生成数据和接收数据的能力。
4.根据权利要求1所述的云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统，其特征在于，所述资源的属性信息分为基本信息、功能信息、评价信息和状态信息；
所述基本信息是资源最基本的身份信息，包括设备信息即资源的编号、名称、型号及功率，还包括企业信息即制造厂商以及购买日期及价格；
所述功能信息包括零件信息和能力信息，所述零件信息包括零件的类别、材料、尺寸、重量及生产类型，所述能力信息包括加工类型、精度、方法、尺寸及几何特征；
所述评价信息包括质量合格率、故障率、操作人员等级、质量保证体系、质量管理水平、企业资源种类、同类资源数量；
所述状态信息包括闲置、使用中或维修中以及超负荷、满负荷或未满负荷。
5.根据权利要求4所述的云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统，其特征在于，为了对公共信息进行分享以及对私密信息进行保护，设置公有域和私有域；所述公有域中的信息包含体现企业制造能力的信息但不包含核心技术；所述私有域中包含企业的机密核心信息；由此，建立制造资源的属性信息模型，基本信息和功能信息中的能力信息属于私有域，所述状态信息、评价信息和功能信息中的零件信息属于公有域。
6.根据权利要求1所述的云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统，其特征在于，所述应用层中对制造资源信息的记录资源信息进行编排，形成一系列的资源信息数据D；信息数据生成后，资源提供者为资源信息数据生成哈希值，并将信息摘要Digest及其私钥sk签名后发布；再将资源信息用密钥k加密，以及将加密密钥用资源提供者的公钥pk加密后再发送给资源提供者。
7.根据权利要求6所述的云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统，其特征在于，所述制造资源信息的发布算法如下：
Procedure Issuing(D)
Input：D
Output：制造资源信息
Begin
资源提供者产生资源信息D；
生成数据{Digest；H(D)；Sig(Digest|H(D)}并创建数据存储发布在全网；
将制造资源信息和经过哈希值签名后用密钥加密，将加密密钥用资源提供者的公钥加密，形成消息{Enck(Digest|D|H(D)|Sig(Digest|D|H(D)))；Enc(k)}后一起发送给资源提供者；
End。
8.根据权利要求1所述的云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统，其特征在于，所述应用层中资源提供者决定自身资源及能力的使用权限，通过访问控制交易授权资源使用者，访问其制造资源信息数据；授权时，将共享在云服务平台中的存储位置记录，以及资源信息的使用期限和权限通过资源使用者的公钥的解密密钥同时记入到区块链中。
9.根据权利要求1所述的云服务平台中数据信息记录与存储的区块链系统，其特征在于，所述制造资源信息的共享算法如下：
Procedure Sharing(D)
Input：资源使用者的公钥和所需的资源信息
Output：生成一个访问控制交易
Begin
接收资源使用者请求，提取出资源使用者的公钥和资源信息需求；
根据资源使用者的资源信息请求，查找相关资源信息数据的存储位置URI和其加密密钥k；
创建访问控制交易，并写入交易
{URI；permission；pko；expiration；Sig(URI；permission；pko)；Epko(k)}向全网广播；
End。
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