CN109598144A - 一种质谱数据资产管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种质谱数据资产管理系统，包括应用管理层、区块链层和分布式存储层；所述应用管理层，用于提供用户与底层区块链交互的接口，封装了注册登录模块、上传模块、文件管理模块；区块链层，属于具有不可篡改特性的去中心化平台，采用基于公有链模型的共识机制，用于记录文件状态信息；分布式存储层，用于存储用户拥有的质谱文件数据。本发明还公开了一种质谱数据资产管理方法，包括步骤用户注册并登录系统；数据所有者将文件加密后上传。本发明利用非对称加密和对称加密相结合的技术，使得用户原始数据只有当前数据所有者能够获取，保证数据的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及软件系统设计领域，特别涉及一种基于区块链的质谱数据资产管理系统及方法。
背景技术
目前，业内常用质谱技术通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物，目前已经广泛应用于化学、化工、环境、能源、医药、运动医学、临床检验、生命科学、材料科学等各个领域，对科学发展具有至关重要的作用。
质谱技术作为现代科学的核心技术，在各个领域的研究上面却面临着一些问题：首先，质谱仪是进行质谱分析的仪器，即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。但是质谱仪器种类多价格昂贵，许多科研人员只能购买或使用其中的一部分，并且数据的来源不够广泛，不利于实验，这对科学研究的发展是一个极大的阻力；其次，在数据交易的市场上，某些机构(医疗机构)可能会出售自身拥有的质谱数据以换取利益，然而，自身拥有这些数据却并不是真正属于自身的，而很可能是病人的隐私数据，数据的交易没有经过数据来源者的同意，因此需要对质谱数据的安全交易进行保护。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种质谱数据资产管理系统及方法，此系统及方法可实现数据的安全读写与访问控制，确保用户对数据的所有权，具有安全可靠、保证信息真实不被篡改等优点。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种质谱数据资产管理系统，包括应用管理层、区块链层和分布式存储层；
所述应用管理层，用于提供用户与底层区块链交互的接口，封装了注册登录模块、上传模块、文件管理模块；
区块链层，属于具有不可篡改特性的去中心化平台，采用基于公有链模型的共识机制，用于记录文件状态信息；
分布式存储层，用于存储用户拥有的质谱文件数据，该层通过区块链上保存的路由信息与区块链层相分离，提升存储层的性能与可扩展性。
优选的，所述应用管理层还包括查询模块、交易模块、下载模块，用于购买者购买查询质谱文件数据。
更进一步的，所述文件状态信息由以下信息组成：上一条文件状态信息的位置、上一条文件状态信息的哈希值、状态类型、文件名、文件描述、文件存储路由、文件哈希值、定价、数据产生者、支付信息、数据所有者签名列表、时间戳、当前文件状态信息的哈希值，产生质谱数据的机构用户依据区块中数据产生者条目信息周期性审核本机构产生的质谱数据，如发现文件状态信息中的文件哈希值与机构产生的原始数据不一致，则判定数据内容被篡改，将状态类型更新为“撤销”。
优选的，所述分布式存储层为第三方存储或本地存储或P2P网络。
一种质谱数据资产管理方法，包括如下步骤：
S1、用户注册并登录系统；
S2、数据所有者将文件加密后上传；
所述步骤S1的具体过程如下：
S1.1、用户在本地产生公私钥对和主密钥；
S1.2、用户使用系统的注册模块，将私钥绑定真实身份的唯一ID；
S1.3、用户使用公私钥对登录系统；
所述步骤S2的具体过程如下：
S2.1、数据所有者使用系统的文件上传模块，输入文件的相关信息，包括文件名、文件描述、定价；
S2.2、数据所有者使用主密钥和该文件的哈希值生成文件加密密钥，加密密钥＝hash(主密钥+hash(文件))，并使用该加密密钥对文件进行加密；
S2.3、系统依据用户指定的存储形式或系统自动选择的最佳方式存储数据文件，生成条目信息和文件存储路由。
优选的，所述步骤S2.3具体的文件状态信息包括：上一条文件状态信息的位置和上一条文件状态来自于前续上传文件的位置和状态；新上传文件的状态类型为“新建”；文件名、文件描述、定价由用户输入，定价的格式为价格/期限，如“30元/年”；文件哈希值为文件原始数据的哈希值；支付信息为空；当前所有者签名列表至少包括一名当前所有者信息；时间戳为文件状态信息的产生时间；当前文件状态信息哈希值为该文件状态信息哈希后的值。
优选的，所述步骤S2.3中，依次根据存储容量、性能、可靠性三项指标，系统从云存储、本地存储和P2P存储中选择最佳方式存储数据文件。
优选的，数据所有者上传文件后，其他用户购买文件；数据所有者利用购买者的公钥对文件加密后，更新原存储的文件；其他用户下载并使用私钥解密数据。
更进一步的，所述其他用户购买文件的具体过程如下：
其他用户检索区块链，查询符合描述条件的文件；
选定文件后对该文件进行购买，生成新的文件信息块；
所述数据所有者更新原存储的文件的具体过程如下：
数据所有者检索区块链，根据最新的文件状态信息验证购买者是否已被授权，具体根据数据所有者列表中历史购买者拥护的期限与当前时间进行比对进行验证；
通过验证后，数据原所有者使用购买者的公钥将文件重新加密后上传至原存储路由；
所述其他用户下载并使用私钥解密数据的具体过程如下：
其他用户对所购买的文件进行下载，系统会根据最新的文件状态信息中所有者列表和当前时间是否在授权期限以内判断该用户是否有下载权限，下载后利用自身私钥解密，获得明文文件。
更进一步的，所述步骤购买指定文件生成的新的文件信息块中的具体文件状态信息更新如下：状态类型为“授权”：文件名、文件描述、文件存储路由、定价可由购买者更新，但是文件哈希值、数据产生者不可修改；支付信息格式为“购买者B支付给原所有者A人民币X元”；所有者签名列表增加一条记录，内容为购买者的签名和根据支付信息计算出来的授权期限；时间戳为文件状态信息的产生时间；当前文件状态信息哈希值为最新状态信息哈希后的值；其中，授权期限＝支付金额/定价。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明利用非对称加密和对称加密相结合的技术，使得用户原始数据只有当前数据所有者能够获取，保证数据的安全性。
2、本发明文件的授权、支付信息和所有者都写入不可篡改的区块链账本中，保证了数据的所有权并且便于管理。存储层与区块链层分离，也提升了数据资产管理系统面对大数据的服务性能。
3、本发明利用区块中的支付信息项记载交易记录、数据所有者列表项记载购买者对数据文件的授权期限，提升了数据的使用效率。
4、本发明文件的存储方只能看到加密后的文件，无法得知文件具体内容。其他用户若没有在授权者签名列表里或所有权期限失效，则无法解密访问质谱数据。文件加密密钥的传输利用非对称加密算法传送，即使信息被窃取也无法解密，保证加密密钥的安全。对于文件纠纷，通过追溯区块链的每一个文件状态信息，能够快速追究责任。
附图说明
图1是本发明质谱数据资产管理系统框架图；
图2是本发明质谱数据资产管理方法流程图；
图3是本发明质谱数据资产管理方法的文件上传流程图；
图4是本发明质谱数据资产管理方法的文件查询、购买流程图；
图5是本发明质谱数据资产管理系统的文件状态信息格式图；
图6是本发明质谱数据资产管理系统的文件状态信息哈希值示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图详细描述本发明提供的实施例，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，一种基于区块链的质谱数据资产管理方法，提倡数据由数据来源者拥有，该方法基于一种质谱数据资产管理系统，该系统包括应用管理层、区块链层和分布式存储层，其中所述的应用管理层，用于提供用户与底层区块链交互的接口，封装了注册模块登录模块、上传模块、文件管理模块、查询模块、交易模块、下载模块；所述的区块链层，包含若干相互连接的区块，区块之中又包含若干文件状态信息，其中文件状态信息又包括：上一条文件状态信息的位置、上一条文件状态信息的哈希值、状态类型、文件名、文件描述、文件存储路由、文件哈希值、定价、数据产生者、支付信息、数据所有者签名列表、时间戳、当前文件状态信息哈希值，这些信息存储在区块链账本之中，能保证文件相关信息的不可篡改与交易透明性；所述的文件原始哈希值用于确保数据的正确性；所述的数据所有者使用数据所有者的私钥进行数字签名，保证对数据的所有权；所述的区块链层，采用基于公有链模型的共识机制；所述的分布式数据存储层，用于存储用户文件加密后的数据，该层通过区块链上保存的路由信息与区块链层相分离，提升存储层的性能与可扩展性，本实施例中包括云存储、本地NAS存储、P2P存储。产生质谱数据的机构用户依据区块中数据产生者条目信息周期性审核本机构产生的质谱数据，如发现文件状态信息中的文件哈希值与机构产生的原始数据不一致，则判定数据内容被篡改，将状态类型更新为“撤销”。
其中应用管理层的注册模块、登录模块、文件管理模块、查询模块、交易模块、下载模块能提供质谱数据的上传、查询、交易、下载和撤销的客户端操作。
如图2-5所示，一种质谱数据资产管理方法，包括以下步骤：
S1、用户，即质谱数据所有者(机构或者个人)首先使用应用的注册模块，在本地产生公私钥和主密钥后上传，为了利于监管，注册时需绑定唯一标识的真实身份信息，本实施例绑定身份证；
S2、用户进入系统后，通过系统的文件管理模块，将要上传的文件通过系统上传至第三方云存储，也可上传至本地或者P2P网络等指定的地方。同时，将文件状态信息写入区块链，文件状态信息包括：上一条文件状态信息的位置、上一条文件状态信息的哈希值、状态类型、文件名、文件描述、文件存储路由、文件哈希值、定价、数据产生者、支付信息、数据所有者签名列表、时间戳、当前文件状态信息的哈希值；其中的文件原始哈希值能够用于文件正确性的验证，防止篡改；其中的相关索引信息如文件名、文件描述、定价，能够优化文件的查询性能；数据提交至区块链系统后，数据质量由系统中的数据产生机构用户来保证，其定期审核区块中文件哈希值信息，确保与原始数据一致，如被篡改，数据将被撤销；
S3、其他用户使用系统首先可以通过文件的相关信息查询到满足查询信息的文件和数据所有者，之后可以对特定文件进行购买，系统的交易模块将会更新文件状态信息，具体是修改文件状态信息中的授权者列表和支付信息，同时，完成文件状态信息更新后，购买者向数据原所有者发起获取文件下载请求；
S4、数据原所有者收到请求后通过最新的文件状态信息，判断购买者是否在授权者列表中，若是，则用购买者公钥加密文件并更新原路由存储的文件；
S5、文件购买者按需下载数据后，使用自身私钥解密后取得明文文件。
本方案利用非对称加密和对称加密相结合的技术，使得用户原始数据只有当前数据所有者能够获取，保证数据的安全性。另外，文件的授权、支付信息和所有者都写入不可篡改的区块链账本中，保证了数据的所有权并且便于管理。存储层与区块链层分离，也提升了数据资产管理系统面对大数据的服务性能。
具体来说，文件的存储方只能看到加密后的文件，无法得知文件具体内容。其他用户若没有在授权者签名列表里或所有权期限失效，则无法解密访问质谱数据。文件加密密钥的传输利用非对称加密算法传送，即使信息被窃取也无法解密，保证加密密钥的安全。对于文件纠纷，通过追溯区块链的每一个文件状态信息，能够快速追究责任。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种质谱数据资产管理系统，其特征在于，包括应用管理层、区块链层和分布式存储层；
所述应用管理层，用于提供用户与底层区块链交互的接口，封装了注册登录模块、上传模块、文件管理模块；
区块链层，属于具有不可篡改特性的去中心化平台，采用基于公有链模型的共识机制，用于记录文件状态信息；
分布式存储层，用于存储用户拥有的质谱文件数据。
2.根据权利要求1所述的质谱数据资产管理系统，其特征在于，所述应用管理层还包括查询模块、交易模块、下载模块，用于购买者购买查询质谱文件数据。
3.根据权利要求2所述的质谱数据资产管理系统，其特征在于，所述文件状态信息由以下信息组成：上一条文件状态信息的位置、上一条文件状态信息的哈希值、状态类型、文件名、文件描述、文件存储路由、文件哈希值、定价、数据产生者、支付信息、数据所有者签名列表、时间戳、当前文件状态信息的哈希值。
4.根据权利要求1所述的质谱数据资产管理系统，其特征在于，所述分布式存储层为第三方存储或本地存储或P2P网络。
5.一种质谱数据资产管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、用户注册并登录系统；
S2、数据所有者将文件加密后上传；
所述步骤S1的具体过程如下：
S1.1、用户在本地产生公私钥对和主密钥；
S1.2、用户使用系统的注册模块，将私钥绑定真实身份的唯一ID；
S1.3、用户使用公私钥对登录系统；
所述步骤S2的具体过程如下：
S2.1、数据所有者使用系统的文件上传模块，输入文件的相关信息，包括文件名、文件描述、定价；
S2.2、数据所有者使用主密钥和该文件的哈希值生成文件加密密钥，加密密钥＝hash(主密钥+hash(文件))，并使用该加密密钥对文件进行加密；
S2.3、系统依据用户指定的存储形式或系统自动选择的最佳方式存储数据文件，生成条目信息和文件存储路由。
6.根据权利要求5所述的质谱数据资产管理方法，其特征在于，所述步骤S2.3具体的文件状态信息包括：上一条文件状态信息的位置和上一条文件状态来自于前续上传文件的位置和状态；新上传文件的状态类型为“新建”；文件名、文件描述、定价由用户输入，定价的格式为价格/期限；文件哈希值为文件原始数据的哈希值；支付信息为空；当前所有者签名列表至少包括一名当前所有者信息；时间戳为文件状态信息的产生时间；当前文件状态信息哈希值为该文件状态信息哈希后的值。
7.根据权利要求5所述的质谱数据资产管理方法，其特征在于，所述步骤S2.3中，依次根据存储容量、性能、可靠性三项指标，系统从云存储、本地存储和P2P存储中选择最佳方式存储数据文件。
8.根据权利要求5所述的质谱数据资产管理方法，其特征在于，数据所有者上传文件后，其他用户购买文件；数据所有者利用购买者的公钥对文件加密后，更新原存储的文件；其他用户下载并使用私钥解密数据。
9.根据权利要求8所述的质谱数据资产管理方法，其特征在于，所述其他用户购买文件的具体过程如下：
其他用户检索区块链，查询符合描述条件的文件；
选定文件后对该文件进行购买，生成新的文件信息块；
所述数据所有者更新原存储的文件的具体过程如下：
数据所有者检索区块链，根据最新的文件状态信息验证购买者是否已被授权，具体根据数据所有者列表中历史购买者拥护的期限与当前时间进行比对进行验证；
通过验证后，数据原所有者使用购买者的公钥将文件重新加密后上传至原存储路由；
所述其他用户下载并使用私钥解密数据的具体过程如下：
其他用户对所购买的文件进行下载，系统会根据最新的文件状态信息中所有者列表和当前时间是否在授权期限以内判断该用户是否有下载权限，下载后利用自身私钥解密，获得明文文件。
10.根据权利要求9所述的质谱数据资产管理方法，其特征在于，所述购买选定文件生成的新的文件信息块中的具体文件状态信息更新如下：状态类型为“授权”：文件名、文件描述、文件存储路由、定价可由购买者更新，但是文件哈希值、数据产生者不可修改；支付信息格式为“购买者B支付给原所有者A人民币X元”；所有者签名列表增加一条记录，内容为购买者的签名和根据支付信息计算出来的授权期限；时间戳为文件状态信息的产生时间；当前文件状态信息哈希值为最新状态信息哈希后的值；其中，授权期限＝支付金额/定价。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190409 |