CN109190331A - 一种基于区块链的航天测控网数据交易方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链的航天测控网数据交易方法，该方法在订单管理过程中引入了用户身份ID的概念，通过对用户信息Hash的方式，保证了用户身份隐私。通过构建交易记录区块链，加强了交易记录的管理，能有效抵御来自第三方的恶意订单攻击，一定程度上保证了测控业务中心任务的正常运行与调度，同时使得交易记录可查询，可申诉。通过构建数据索引区块链，增强了数据交易的安全，形成了对交易平台的监督，使得交易平台无法留存数据，保证了数据的安全，也使得交易双方对交易结果无法抵赖，为后续的交易追溯和申诉提供了证据。采用DRM版权管理技术来加强保护数据的版权，防止了数据的非法复制、转卖。

Description

一种基于区块链的航天测控网数据交易方法

技术领域

本发明涉及航天测控网业务运行领域，具体涉及一种基于区块链的航天测控网数据交易方法。

背景技术

目前航天测控网的业务运行以用户需求为驱动，测控业务中心通过用户需求来安排测控任务，调度任务的执行，并将最终数据结果返回给用户。当前航天测控网的业务核心是数据交易，但是在数据交易过程中却存在以下问题：1)数据存在被第三方复制、转卖等风险，数据资产权益无法得到保障。2)认证与信任机制不健全，而且无法保障交易双方的隐私，例如双方交易信息没有加密，因此购买数据的用户信息很容易被数据提供方或其他第三方获知，导致用户隐私泄露。3)交易记录很容易被篡改，交易有效性难以证明。4)数据传输完成后，如果发生交易分歧或抵赖会使得交易申诉取证困难。例如数据所有方明明已经发送了完整的数据给客户，客户确以数据不完整或没有收到数据为理由拒绝完成交易。5)数据容易被第三方交易平台留存，从而使得平台构成了对数据交易双方权益的潜在威胁。6)航天测控网的运行依赖于交易平台发送的用户订单，而订单在传输过程中往往容易被篡改和伪造，这给航天测控网的安全有效运行带来很大的威胁。

区块链应用数字签名技术，可以解决通信双方的信任问题，降低业务复杂度；区块链应用分布式共识机制技术，可以防止信息的篡改，在非可信环境下避免恶意欺诈，降低风险，提高系统稳定性；区块链应用于航天测控网数据交易中，能够保证每一笔订单或交易信息的隐私与安全，同时能够保证交易不可抵赖，都可以被追踪，第三方无法获取数据内容。

综上所述，如何在保障航天测控网任务调度正常执行又能在保障数据交易过程中交易双方隐私安全和权益的情况下，将区块链技术有效运用在航天测控网数据交易中，已经成为一种亟待解决的技术和应用问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于区块链的航天测控网数据交易方法，该方法通过在系统业务运行过程中引入区块链技术和DRM数字版权技术来管理交易信息和测控任务运行结果数据，从而保证了航天测控网业务的正常运行及交易双方的隐私安全和权益。数字版权管理(Digital Rights Management,DRM)是随着电子音频视频节目在互联网上的广泛传播而发展起来的一种新技术。其目的是保护数字媒体的版权，从技术上防止数字媒体的非法复制，或者在一定程度上使复制很困难，最终用户必须得到授权后才能使用数字媒体。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于区块链的航天测控网数据交易方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、所有交易平台用户、测控业务中心和测控站向交易平台申请认证加入，认证成功才能加入交易平台；

步骤二、测控业务中心各个存储节点提交自己存储的数据索引信息给交易平台，交易平台将数据索引信息汇总添加到由交易平台、交易平台所有用户、测控业务中心和测控站共同维护和记账的数据索引区块链中；

步骤三、用户根据业务需求向交易平台提交订单，交易平台对订单进行合法性验证，将验证成功的订单加入到由交易平台、交易平台所有用户、测控业务中心和测控站共同维护和记账的交易记录区块链中，同时将该订单发送到测控业务中心；测控业务中心收到订单后，对该订单进行合法性验证，验证订单合法以后，测控业务中心根据订单信息查询数据索引区块链上是否有满足用户订单的数据索引记录，如果有，则根据数据索引记录中的数据索引信息从测控业务中心的存储节点获取交易数据，将其与数据索引区块链上的数据进行比较验证，通过验证后，将数据加密并数字签名后点对点发送给用户；如果没有，则测控业务中心根据订单中的需求，调度执行测控任务，任务完成后，向交易平台提交该任务数据的数据索引，经交易平台验证审核通过后生成数据索引记录，并将数据索引记录添加到数据索引区块链中，测控业务中心获取任务执行结果数据进行Hash运算与数据索引区块链上的数据信息Hash值进行比较验证，通过验证后，将数据加密并数字签名后点对点发送给用户；

步骤四、用户收到数据后，数据已送达的交易记录将被添加到交易记录区块链中，用户解密数据并对数据进行验证，验证成功后，自动执行交易支付，完成交易；并将交易记录添加到交易记录区块链中。

优选的，所述步骤一中，加入交易平台的所有成员需要向交易平台发送自己的数字证书，交易平台将成员身份与数字证书对应，作为成员的身份证书。

优选的，所述交易记录区块链中记录了数据交易过程中产生的各类交易信息，包括购买方ID、数据提供方ID和提交者私钥签名，购买方ID为购买方身份信息的Hash值，数据提供方ID为数据提供方身份信息的Hash值，从Hash值无法反推出交易者的身份信息，从而保证了交易双方的隐私；通过记录提交者私钥签名能够验证交易记录是否被更改过，从而保证了交易记录的安全可靠。

优选的，所述数据索引区块链中记录了测控任务数据的具体存储位置，包括数据描述、数据索引、数据内容Hash和数据提供者签名；数据索引为数据存放的具体地址，数据内容Hash和数据提供者签名被用来防止第三方伪造和篡改记录信息。

优选的，所述交易平台对用户提交的订单进行合法性验证具体为：用户订单经过加密和数字签名发送给交易平台，交易平台收到订单后，对订单进行解密，并用用户公钥信息对数字签名进行验证来确认订单确系用户所发且未被篡改；所述测控业务中心对订单进行合法性验证具体为：测控业务中心收到订单后，将其与从交易记录区块链上获取的用户订单信息进行对比，验证订单的合法性；所述用户对数据进行验证具体为：用户使用测控业务中心的公钥验证数据的合法性，用户对从测控业务中心接收到的数据进行Hash运算与从数据索引区块链上获取的数据信息的Hash值进行比较，验证数据是否为数据索引区块链中声明的交易数据。

优选的，在测控业务中心将数据发送给用户的过程中引入DRM版权管理，阻止数字内容的非法传播和限制用户使用数据的方式。

本发明具有如下的优点和有益效果：

本发明提供的技术方案在订单管理过程中引入了用户身份ID的概念，通过对用户信息(例如身份证+姓名)Hash的方式，保证了用户身份隐私。通过构建交易记录区块链，加强了交易记录的管理，能有效抵御来自第三方的恶意订单攻击，一定程度上保证了测控业务中心任务的正常运行与调度，同时使得交易记录可查询，可申诉。通过构建数据索引区块链，增强了数据交易的安全，形成了对交易平台的监督，使得交易平台无法留存数据，保证了数据的安全，也使得交易双方对交易结果无法抵赖，为后续的交易追溯和申诉提供了证据。采用DRM版权管理技术来加强保护数据的版权，防止了数据的非法复制、转卖。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的网络拓扑图。

图2为本发明的交易记录区块链结构图。

图3为本发明的数据索引区块链结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

本实施例提供一种基于区块链的航天测控网数据交易方法，网络拓扑结构如图1所示。在网络拓扑中，通过构建由测控站、交易平台用户、业务中心共同维护和记账的交易记录区块链和数据索引区块链来保证交易双方的隐私安全和合法权益。其中，用户主要对卫星的应用提出业务需求，并购买业务需求的测控任务执行结果。测控业务中心主要负责测控任务规划管理、轨道计算与预报、卫星与载荷控制管理、数据处理、监视演示、数据存储、信息交换、系统接口仿真等。测控站主要负责对卫星跟踪测量、遥控指令/数据上注，同时接收传输卫星下传的遥测、数传数据等。交易平台主要作用是为了保障用户和测控业务中心交易双方交易的诚信、安全。

本实施例采取如下技术方案，一种基于区块链的航天测控网数据交易方法，其具体步骤如下：

1)成员认证与加入

交易平台由可信第三方进行管理与搭建。所有交易平台用户、测控业务中心都需要到交易平台进行认证，认证成功才能加入平台。成员加入以后，向交易平台发送自己的数字证书，交易平台将成员身份与数字证书对应，作为成员的身份证书。测控业务中心各个存储节点提交自己存储的产品、遥测遥控等数据索引信息(数据存放地址)，交易平台将数据索引信息汇总添加到由交易平台所有用户、测控业务中心各个存储节点、交易平台、测控站共同记账的数据索引区块链中。

2)用户提交订单

用户根据自己的业务需求提交订单，订单经过加密和数字签名发送给交易平台，交易平台收到信息后，对订单进行解密，并用用户公钥信息对数字签名进行验证来确认订单确系用户所发而且没有被篡改。订单的提交与建立往往是航天测控网任务调度过程的起点，订单的结束是航天测控网任务调度过程的终点。

3)订单处理

数据交易过程中主要涉及两种区块链的构建和维护，分别为交易记录区块链和数据索引区块链。交易记录区块链中记录了数据交易过程中产生的各类交易信息。数据索引区块链中则记录了测控任务数据的具体存储位置。交易记录区块中记录类型主要包括等待接单、测控业务中心已接单、测控业务中心拒绝接单、测控业务中心准备数据、数据已发送、数据已送达、订单取消、用户确认收到数据等几种类型。交易信息描述描述了用户具体的数据需求。购买方ID为购买方身份信息的Hash值，数据提供方ID为数据提供方的身份信息的Hash值，从Hash值无法反推出交易者的身份信息，从而保证了交易双方的隐私。通过记录提交者私钥签名可以验证交易记录是否被更改过，从而保证了交易记录的安全可靠，交易记录区块链结构如图2所示。

数据索引区块中数据描述描述了数据的详细信息(如数据来源、产生时间、观测目标等)，数据索引为数据存放的具体地址，数据内容Hash和数据提供者签名被用来防止第三方伪造和篡改记录信息，价格为数据的标价，如图3所示。

在用户将订单提交到交易平台后，交易平台将经过合法性验证的订单，加入到由交易平台、交易平台所有用户、测控业务中心和测控站共同记账的交易记录区块链中，然后再将用户订单发送给测控业务中心。测控业务中心收到订单后，可以主动选择是否接单，根据不同的选择结果，会产生不同的交易记录，并把这些交易记录添加到交易记录区块链中。测控业务中心验证订单信息是由交易平台发送而且没有被篡改后，根据订单信息查询数据索引区块链上是否有满足用户订单的数据的索引记录，如果有，根据索引记录中的索引信息从测控业务中心的存储节点获取数据，将获取数据信息与数据索引区块链上的数据信息进行比较，验证是否为数据索引链上声明的信息，验证成功后，将数据加密并数字签名后发送给用户，同时将数据已发送交易记录添加到交易信息区块链中。

如果数据索引区块链中没有满足用户订单的数据的索引记录，测控业务中心将数据准备类型的交易记录添加交易记录区块链中，并告知用户。测控业务中心根据用户订单中的需求，会综合考虑各个地面站设备状况、链路状况，生成满足接口规范的卫星跟踪接收任务、卫星测控任务、卫星数据接收任务等任务，调度各种任务的执行。同时监视各种任务的全流程状态，包括各个地面站是否返回任务接收确认、各站是否接受任务、是否进入任务准备阶段、是否进入任务执行阶段、任务执行是否结束、任务执行是否成功等状态。测控网业务中心和地面站(数量可以扩展)之间的传递的信息需要进行加密和签名，传递的信息主要包括第三方CA认证的公钥、测控任务信息、各种回执、任务执行情况、产品数据、指令等。任务执行完成后所有中间数据和任务结果等数据被存储到测控业务中心的各个存储节点上。测控业务中心将任务执行结果或产品数据按照指定的索引方式存放到指定的文件服务器上。在文件服务器上数据可以按照卫星>载荷类型>时间>产品格式>产品数据的方式存储。通过这种文件服务器IP+文件存储位置的数据索引方式，测控业务中心可以快速的定位到指定的数据。同时，测控业务中心需要将任务数据的数据索引提交到交易平台，交易平台验证审核通过后生成数据索引记录，并将数据索引记录添加到数据索引区块链中。数据索引区块中的数据索引记录不存储任务数据结果，仅仅提供数据结果的索引地址，这样减少了区块链中区块的大小，同时便于数据的查找。数据索引记录入链后，测控业务中心获取任务执行结果数据进行Hash运算与数据索引区块链上的数据信息Hash值进行比较，验证是否为数据索引区块链上声明的数据，验证成功后，将数据加密并签名后发送给用户。

在数据发送给用户的过程中引入DRM版权管理，来阻止数字内容的非法传播和限制用户使用数据的方式，如限制使用期限，数据能否复制等权力，以防数据被转卖。

4)数据接收

用户收到数据后，数据已送达类型的交易记录将被添加到交易记录区块链上，同时用户用自己的私钥解密数据，使用测控业务中心的公钥来验证数据的合法性，用户将原始数据信息进行Hash运算与从数据索引区块链上获取的数据信息的Hash值进行比较，验证数据是否为块链中声明的交易数据。

5)交易完成

数据被用户验证通过后，自动触发数据索引区块链上的智能合约，自动执行交易支付，完成交易，并将相关的交易记录信息添加到交易记录区块链上。

在整个交易过程中，根据订单在整个过程中的状态变化来，测控业务中心、交易平台和用户动态地更新和维护整个交易记录区块链。根据业务中心的数据索引提交与更新请求，交易平台动态地维护数据索引区块链。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于区块链的航天测控网数据交易方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、所有交易平台用户、测控业务中心和测控站向交易平台申请认证加入，认证成功才能加入交易平台；

步骤二、测控业务中心各个存储节点提交自己存储的数据索引信息给交易平台，交易平台将数据索引信息汇总添加到由交易平台、交易平台所有用户、测控业务中心和测控站共同维护和记账的数据索引区块链中；

步骤三、用户根据业务需求向交易平台提交订单，交易平台对订单进行合法性验证，将验证成功的订单加入到由交易平台、交易平台所有用户、测控业务中心和测控站共同维护和记账的交易记录区块链中，同时将该订单发送到测控业务中心；测控业务中心收到订单后，对该订单进行合法性验证，验证订单合法以后，测控业务中心根据订单信息查询数据索引区块链上是否有满足用户订单的数据索引记录，如果有，则根据数据索引记录中的数据索引信息从测控业务中心的存储节点获取交易数据，将其与数据索引区块链上的数据进行比较验证，通过验证后，将数据加密并数字签名后点对点发送给用户；如果没有，则测控业务中心根据订单中的需求，调度执行测控任务，任务完成后，向交易平台提交该任务数据的数据索引，经交易平台验证审核通过后生成数据索引记录，并将数据索引记录添加到数据索引区块链中，测控业务中心获取任务执行结果数据进行Hash运算与数据索引区块链上的数据信息Hash值进行比较验证，通过验证后，将数据加密并数字签名后点对点发送给用户；

步骤四、用户收到数据后，数据已送达的交易记录将被添加到交易记录区块链中，用户解密数据并对数据进行验证，验证成功后，自动执行交易支付，完成交易；并将交易记录添加到交易记录区块链中。

2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的航天测控网数据交易方法，其特征在于，所述步骤一中，加入交易平台的所有成员需要向交易平台发送自己的数字证书，交易平台将成员身份与数字证书对应，作为成员的身份证书。

3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的航天测控网数据交易方法，其特征在于，所述交易记录区块链中记录了数据交易过程中产生的各类交易信息，包括购买方ID、数据提供方ID和提交者私钥签名，购买方ID为购买方身份信息的Hash值，数据提供方ID为数据提供方身份信息的Hash值，从Hash值无法反推出交易者的身份信息，从而保证了交易双方的隐私；通过记录提交者私钥签名能够验证交易记录是否被更改过，从而保证了交易记录的安全可靠。

4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的航天测控网数据交易方法，其特征在于，所述数据索引区块链中记录了测控任务数据的具体存储位置，包括数据描述、数据索引、数据内容Hash和数据提供者签名；数据索引为数据存放的具体地址，数据内容Hash和数据提供者签名被用来防止第三方伪造和篡改记录信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的航天测控网数据交易方法，其特征在于，所述交易平台对用户提交的订单进行合法性验证具体为：用户订单经过加密和数字签名发送给交易平台，交易平台收到订单后，对订单进行解密，并用用户公钥信息对数字签名进行验证来确认订单确系用户所发且未被篡改；所述测控业务中心对订单进行合法性验证具体为：测控业务中心收到订单后，将其与从交易记录区块链上获取的用户订单信息进行对比，验证订单的合法性；所述用户对数据进行验证具体为：用户使用测控业务中心的公钥验证数据的合法性，用户对从测控业务中心接收到的数据进行Hash运算与从数据索引区块链上获取的数据信息的Hash值进行比较，验证数据是否为数据索引区块链中声明的交易数据。

6.根据权利要求1所述的一种基于区块链的航天测控网数据交易方法，其特征在于，在测控业务中心将数据发送给用户的过程中引入DRM版权管理，阻止数字内容的非法传播和限制用户使用数据的方式。