CN110851127B - 一种基于区块链的通用存证方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于区块链的通用存证方法，该方法通过设计合理的与区块链对接的智能合约存储结构来处理不同类型的存证请求，将不同的存证请求都经过特定的处理转换成特定的格式存储到区块链中以实现通用存证目的。本发明的方法提供了合约设计的存储结构以及存储关系，包括数据实体和权限实体，支持单笔存证和批量存证，并提供权限设定来进行权限控制，进一步保证链上数据的安全性。本发明的通用存证方法支持基于通用合约模板，根据业务需求，在合约或上层应用定制化相关方法，大大适用了不同的存证需求，同时节省了开发者的工作量。

Description

一种基于区块链的通用存证方法

技术领域

本发明属于智能合约的设计和开发技术领域，尤其涉及一种基于区块链的通用存证方法。

背景技术

谈到区块链技术，人们往往会先联想到比特币，因为区块链技术最初是作为比特币的底层框架技术出现的，其是一种新型去中心化协议，可追溯，信息不可伪造和篡改，能安全地存储数字货币交易或其他数据，区块链上的交易确认由区块链上的所有节点共同完成，由共识算法保证其一致性，区块链上维护一个公共的账本，用于存储区块链网络上所有用户的余额，公共账本位于存储区块上任何节点可见，从而保证其不可伪造和篡改。

与传统的存证方式相比，电子化数据存证最大的优势是覆盖范围广、处理方便，无论人们身处何地，都可以快速进行数据存储，如签署合同，特别是对于那些需要同时签署大量合同的企业，电子合同带来的便利更为显著。然而传统的中心化电子存证服务提供商在经济利益的驱使下，中心化存储的电子数据存在被篡改、被删除的可能性。因此，中心化存储的电子数据司法效力不强，在多个判例中不被承认司法有效性。

而通过基于区块链进行电子存证，将中心化存储替换为区块链存储。将需要存证的文件生成数据指纹，随后将数据指纹存入区块链，由于区块链具有不可篡改的特性，即使是存证公司也无法修改已存入区块链的数据，从而大大加强了存证的真实可信程度。同时，为增加存证的司法效力，可以对接国家背书的司法鉴定中心和公证处，整合提供司法鉴定、网络仲裁和律师服务，快速出具司法鉴定报告和公证书，从而确保存证数据的法律效力。

区块链本质上是一个去中心化的数据库，是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可纂改和不可伪造的分布式账本。广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。区块链上存储的数据需由全网节点共同维护，可以有效地在缺乏信任的节点之间传递价值。

因为区块链其特殊的链式数据存储结构，使得直接基于区块链实现结构化数据的增删改查操作变得困难，而使用智能合约可以将结构化数据上链并实现相关的操作。

区块链智能合约从本质上讲是区块链上的可执行语言，其工作原理类似于其它计算机程序语句，以这种方式与真实世界的资产等数据进行交互。智能合约往往用Solidity高级语言(与Javascript类似的专用语言)编写。

结构化数据也称作行数据，是由二维表结构来逻辑表达和实现的数据，严格地遵循数据格式与长度规范，主要通过关系型数据库进行存储和管理。如果将二维表结构数据和智能合约中的存储结构建立一一映射，即可通过智能合约将结构化数据在区块链上进行存储和管理。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于区块链的通用存证方法。本发明极大地提高了基于区块链的存证系统的开发效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于区块链的通用存证方法，包括如下步骤：

(1)提供结构化数据的通用智能合约模板；所述通用智能合约模板包括存储结构信息和操作函数的定义；所述的存储结构信息包括存证数据实体和权限实体；所述的数据实体包括存证编号、交易hash、时间戳、所属者公钥、存证类别的数据定义；所述的权限实体包括授权用户列表、角色列表、排除用户列表的数据定义；所述的对操作函数的定义包括定义通用智能合约模板的存储结构体和返回结构，插入、更新多条数据的函数，定义单笔存证数据上链的函数，定义按指定字段查询的函数和定义权限操控函数；

(2)根据步骤(1)所述的通用智能合约模板编写对应的函数代码，具体为：根据所述的通用智能合约模板，编写与其中操作函数对应的服务端智能合约的调用函数；根据所述的通用智能合约模板中定义的操作函数，在智能合约中定义所需要的存储结构和索引映射，同时利用所述的存储结构和索引映射编写实现增加、删除、修改和查询功能的函数；

(3)根据所述的通用智能合约模板编写服务端调用智能合约通用模板函数的执行代码，具体为：根据所述步骤(2)在智能合约中定义的存储结构，在执行代码中添加相应的存储结构，根据所述的通用智能合约模板中定义的操作函数，在执行代码中调用步骤(2)得到的实现增加、删除、修改和查询功能的函数。

进一步地，对步骤(1)中所述的通用智能合约模板数据属性的定义包括字段名、字段名说明、字段类型、字段类型说明。

进一步地，对步骤(1)中所述的通用智能合约模板存储结构的声明包括存储结构的结构体名、结构体名说明、结构体字段名、结构体字段名说明、结构体字段类型、结构体字段长度、结构体字段小数位数。

进一步地，步骤(2)中，所述的实现增加、删除、修改和查询功能的函数和服务端智能合约的调用函数的函数名一致；所述的实现增加、删除、修改和查询功能的函数由通用智能合约模板存储结构信息中的操作函数决定。

进一步地，步骤(2)中，所述的服务端智能合约的调用函数调用智能合约时，返回的数据类型为字符串类型，且需解析成服务端对应的数据类型。

进一步地，步骤(3)中，根据所述服务端智能合约的调用函数选择执行通用智能合约模板中的操作函数。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明的方法基于区块链的通用存证规范，该规范使得基于区块链的存证项目的设计更简单，更易于维护和拓展；

(2)本方法由开发者定义的通用存储结构信息的智能合约和配套的服务端代码，简单易用，能支持常用的存证数据增删改查功能，不需要开发者处理智能合约和服务端两者之间的适配问题，并且提供根据特殊需求在基于通用合约模板，在合约或上层应用制定相关方法，大大减少了开发者的工作量。

具体实施方式

下面根据优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的基于区块链的通用存证方法的原理是根据开发者提供的通用存证结构化数据的存储信息，将存证数据与智能合约存储结构建立一一对应关系，通过设计智能合约函数对智能合约存储结构进行存储和管理，从而实现对存证数据的存储和管理。具体步骤如下：

(1)提供结构化数据的存储结构信息，所述的信息包括对结构体类型、结构体存储内容和操作函数的数据的定义；其中，结构体类型的定义包括结构体名、结构体名说明、结构体成员名、结构体成员名说明。结构体存储内容的定义包括结构体名、结构体名说明、结构体字段名、结构体字段名说明、结构体字段类型、结构体字段长度、结构体字段小数位数。操作函数的定义包括定义存储结构、插入、更新多条数据的函数，定义单笔存证数据上链的函数，定义按指定字段查询的函数和定义权限操控函数。

结构体类型包含权限结构体和存证数据结构体，权限结构体中包含权限判断类型、授权用户列表、授权的角色列表和用户黑名单字段；存证数据结构体包含存证编号、存证hash、存证时间戳和所有权字段。并拥有存证映射和存证授权映射，根据用户id查询其存证列表和对应的授权列表。

操作函数有更新权限函数、存储存证数据函数、存证数据查询、查询某存证是否存在等几个通用方法，还有一些增删改查以及组装存证信息结构体和处理存证数据、判断权限的内部方法。

(2)根据存储结构信息编写的智能合约代码，其包括：根据不同用户情况设计的权限结构体和通用存证数据结构体，在智能合约中定义相应的结构体；根据通用存证方法的基本功能所对应的操作函数，在智能合约中定义所需要的存储结构和索引存储映射，同时生成利用存储结构和索引实现增加、删除、修改和查询功能的函数；

智能合约中提供存证对应的授权列表，用于存证的权限管理；提供通过存证编号进行索引实体映射；提供通过编号进行索引存证实体映射；提供用户的存证列表映射。

在建立了结构化数据与智能合约存储结构一一对应关系之后，即可通过智能合约函数对智能合约存储结构进行操作，实现对结构化数据的存储和管理。

下面介绍智能合约函数的设计。

首先是结构体的设计，包括以下部分：

1)权限结构体，结构体成员有uint类型的权限类型、mapping映射类型的授权用户、mapping映射类型的授权角色列表以及mapping映射类型的黑名单，可以配合角色列表一起使用。对权限结构体的保存函数实现了根据处理类型，如添加存证注册权限的时候，如果授权列表长度不为0，则将这些授权的用户地址设置为有权限查询此存证并存于权限结构体中，如果设置的是黑名单，则设置黑名单映射存于权限结构体中，操作成功会返回成功标识。

2)存证数据结构体，结构体成员有bytes32类型的存证编号、bytes32类型的hash值、uint类型的时间戳、address类型的所有权地址、int类型的标识。对存证结构体，存储存证数据函数实现了以角色列表作为主键进行数据存储，存储存证数据的时候会关联权限，并关联每个调用者与存证数据的映射，操作结束后会返回成功标识。

下面介绍在智能合约函数的通用设计方法。

存证更新权限函数的设计，包括以下部分：

1)函数入参有uint dealType,bytes32[]bytes32Array,address[]addressArray,uint[]uintArray四个参数，第一个参数是处理类型，如添加权限或删除权限，后面3个数组包含角色id、权限地址列表以及权限数量。单独将权限方法抽取出来，减少了函数之间的耦合性，也使得函数可以复用。

2)函数回参有返回代码。返回代码是一个常量，权限相关的常量有成功SUCCESS、无权限NOAUTH、权限级别PERMISSION_USER和PERMISSION_ROLE，更新权限类型ADD和DELETE，是否需要进行权限判断NOT_NEED_AUTH和NEED_AUTH。

3)区块链用户的权限控制。根据操作函数中指定的用户角色控制可调用该函数的用户，并保证调用者的状态是正常的。如果函数调用者不符合规定的用户角色，则返回NOAUTH，否则会根据不同权限情况返回对应的数据和SUCCESS。

存证数据写入函数的设计，包括以下部分：

1)函数入参有bytes32[]bytes32Array,address[]addressArray,uint[]uintArray三个数组，第一个是角色列表，作为主键，第二个是角色列表对应的角色地址，第三个则是角色数量。将数据存证的时候会调用权限函数来设定权限，然后将存证数据上链存储。

2)函数回参有返回代码。逻辑同存证更新权限函数的设计2)。

3)区块链用户的权限控制。逻辑同存证更新权限函数的设计3)。

存证数据查询函数的设计，包括以下部分：

1)函数入参有uint[]uintArray,bytes32[]bytes32Array两个数组，uintArray将0:serType,1:start,2:end,3：page；4：pageSize；5:是否进行权限判断这些数据封装成数组，bytes32Array传递的是调用此函数用户的角色，根据uintArray里面不同的选择进而做不同的判断。

2)函数回参有返回代码和uint total、uint[]_uintArrayReturn、int[]_intArrayReturn、address[]_addressArrayReturn、bytes32[]_bytes32ArrayReturn 6个返回值，此函数开始会将返回数据的数值进行一次初始化。

3)初始化返回值。将全局返回数组变量_uintArrayReturn、_intArrayReturn、_addressArrayReturn、_bytes32ArrayReturn清空。

查询某存证是否存在函数的设计，包括以下部分：

1)函数入参有uint[]uintArray,bytes32[]bytes32Array两个数组，unitArray将0:serType,1:是否进行权限判断封装成数组传递进来，bytes32Array封装0:编号，1:权限角色为一个数组，根据是否需要权限来进行相应的查询处理。

2)函数回参有返回代码uint,uint[],int[],address[],bytes32[]，如果需要权限判断且调用此函数的用户无权限的话，返回NOAUTH,new uint[](0),new int[](0),new address[](0),new bytes32[](0)，否则返回SUCCESS,_uintArrayReturn,_intArrayReturn,_addressArrayReturn,_bytes32ArrayReturn。

3)初始化存储相关参数。逻辑同存证数据查询函数的设计

内部通用函数的设计，包括以下部分：

1)初始化返回值数组函数。每次调用此方法，会将全局数组的长度置为0，已到达初始化效果。

2)删除数组元素函数。入参有address[]storage array,address element，第一个参数是地址数组，第二个参数是需要删除的地址元素，方法中获取数组长度，遍历数组，如果数组中某位值等于需要删除的元素，则将此位的数据替换为数组最后一位的数据，然后将数组长度减一。

3)权限判断函数。入参有bytes32 role,Auth storage auth，前者表示调用者的角色信息，后者即为权限结构体，方法中会根据权限结构体里面的权限类型来分别进行判断有权限则返回SUCCESS，否则返回NOAUTH。

4)删除权限函数，入参包括Auth storage auth,address[]addressArray,bytes32[]bytes32Array,uint_start,uint_len，第一个参数为权限结构体，第二个参数为用户地址数组，第三个参数为角色数组，第四个为删除权限起始位置，第五个参数为删除权限终止位置。可以按照用户地址来删除权限，也可以按照用户角色来删除权限，函数里会根据不同的类型来相应的处理auth结构体里面的数据。

5)存储和获取存证数据函数，存储函数入参为Evidence[]storage array,Evidence[]element，第一个参数为存证结构体，第二个则是需要存证的元素，调用此函数时，会将element里面的数据push到array里，将数据存储到区块链中。而获取存证数据函数入参为bytes32[]storage array,uint index,uint elementLength，此函数会根据index和elementLength这两个参数来遍历从array数组中获取对应数据返回。

至此智能合约的设计结束，下面说明自动生成调用智能合约的服务端代码。

(3)根据所述的智能合约编写调用智能合约的服务端代码，其包括：根据智能合约中需要返回的数据，在服务端代码中添加相应的实体类接收并封装，根据所述的智能合约中定义的操作函数，在服务端代码中添加调用相应智能合约方法的函数。

服务端代码包括通用枚举类、实体类和合约调用类。根据智能合约中定义的结构体存储类型，编写对应的java端实体类。对于合约调用类，编写一个通用的和智能合约交互的函数，调用对应智能合约函数的时候，封装对应的参数并和调用的函数名一起传递并执行，调用通用合约交互函数的上层函数的函数名和智能合约的函数名一一对应。

可以发现提升开发者效率的关键之处在于，本方法提供了通用的区块链存证方案，而不需要让开发者对不同的存证案例都进行开发，省去了开发者对存证项目的开发工作量。

开发者将智能合约部署到区块链上之后，需要通过服务端调用智能合约中的函数，本方法也提供了服务端代码中调用智能合约的部分，满足绝大部分存证需求，方便快捷。

对于服务端代码中调用智能合约的函数，开发者只需要在需要调用的地方添加函数，将需要传入的数据封装好一个交易实体，根据方法名调用通用智能合约交互函数即可调用智能合约中方法。智能合约方法返回后的参数通过解析，转化为对应的实体类。所以开发者只需要对实体类进行处理即可，而对智能合约中相关数据结构和函数透明，方便了服务端的开发工作。

上述具体实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和原则要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于区块链的通用存证方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）提供结构化数据的通用智能合约模板；所述通用智能合约模板包括存储结构信息和操作函数的定义；所述的存储结构信息包括存证数据结构体和权限结构体；所述的数据结构体包括存证编号、交易hash、时间戳、所属者公钥、存证类别的数据定义；所述的权限结构体包括授权用户列表、角色列表、排除用户列表的数据定义；所述的操作函数的定义包括定义通用智能合约模板的存储结构体和返回结构，插入、更新多条数据的函数，定义单笔存证数据上链的函数，定义按指定字段查询的函数和定义权限操控函数；

1）权限结构体，结构体成员有uint类型的权限类型、mapping映射类型的授权用户、mapping映射类型的授权角色列表以及mapping映射类型的黑名单，可以配合角色列表一起使用；对权限结构体的保存函数实现了根据处理类型，如果授权列表长度不为0，则将这些授权的用户地址设置为有权限查询此存证并存于权限结构体中，如果设置的是黑名单，则设置黑名单映射存于权限结构体中，操作成功会返回成功标识；

2）存证数据结构体，结构体成员有bytes32类型的存证编号、bytes32类型的hash值、uint类型的时间戳、address类型的所有权地址、int类型的标识；对存证结构体，存储存证数据函数实现了以角色列表作为主键进行数据存储，存储存证数据的时候会关联权限，并关联每个调用者与存证数据的映射，操作结束后会返回成功标识；

（2）根据步骤（1）所述的通用智能合约模板编写对应的函数代码，具体为：根据所述的通用智能合约模板，编写与其中操作函数对应的服务端智能合约的调用函数；根据所述的通用智能合约模板中定义的操作函数，在智能合约中定义所需要的存储结构和索引映射，同时利用所述的存储结构和索引映射编写实现增加、删除、修改和查询功能的函数；

通过智能合约函数对智能合约存储结构进行操作，实现对结构化数据的存储和管理；

所述智能合约函数的通用设计方法包括存证更新权限函数的设计，该设计包括以下部分：

1）函数入参有uint dealType, bytes32[] bytes32Array, address[]addressArray, uint[] uintArray四个参数，第一个参数是处理类型，后面3个数组包含角色id、权限地址列表以及权限数量；单独将权限方法抽取出来，减少了函数之间的耦合性，也使得函数可以复用；

2）函数回参有返回代码；返回代码是一个常量，权限相关的常量有成功SUCCESS、无权限NOAUTH、权限级别PERMISSION_USER和PERMISSION_ROLE，更新权限类型ADD和DELETE，是否需要进行权限判断NOT_NEED_AUTH和NEED_AUTH；

3）区块链用户的权限控制；根据操作函数中指定的用户角色控制可调用该函数的用户，并保证调用者的状态是正常的；如果函数调用者不符合规定的用户角色，则返回NOAUTH，否则会根据不同权限情况返回对应的数据和SUCCESS；

（3）根据所述的通用智能合约模板编写服务端调用智能合约通用模板函数的执行代码，具体为：根据所述步骤（2）在智能合约中定义的存储结构，在执行代码中添加相应的存储结构，根据所述的通用智能合约模板中定义的操作函数，在执行代码中调用步骤（2）得到的实现增加、删除、修改和查询功能的函数。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的通用存证方法，其特征在于，对步骤（1）中所述的通用智能合约模板数据属性的定义包括字段名、字段名说明、字段类型、字段类型说明。

3.根据权利要求1所述的基于区块链的通用存证方法，其特征在于，对步骤（1）中所述的通用智能合约模板存储结构的声明包括存储结构的结构体名、结构体名说明、结构体字段名、结构体字段名说明、结构体字段类型、结构体字段长度、结构体字段小数位数。

4.根据权利要求1所述的基于区块链的通用存证方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的实现增加、删除、修改和查询功能的函数和服务端智能合约的调用函数的函数名一致；所述的实现增加、删除、修改和查询功能的函数由通用智能合约模板存储结构信息中的操作函数决定。

5.根据权利要求1所述的基于区块链的通用存证方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的服务端智能合约的调用函数调用智能合约时，返回的数据类型为字符串类型，且需解析成服务端对应的数据类型。

6.根据权利要求1所述的基于区块链的通用存证方法，其特征在于，步骤（3）中，根据所述服务端智能合约的调用函数选择执行通用智能合约模板中的操作函数。