CN110941682A - 一种高效安全的去中心化数据链服务与存储方式 - Google Patents

一种高效安全的去中心化数据链服务与存储方式 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高效安全的去中心化数据链服务与存储方式该去中心化数据链服务与存储方式是一个能够存储目标数据的分布式存储系统，其包括：目标数据采集子系统和区块链存储子系统；目标数据采集子系统包括多个数据感知节点和汇聚节点，数据感知节点用于获取待监测位置的目标数据，汇聚节点用于汇聚各数据感知节点感测的目标数据并转发至区块链存储子系统；区块链存储子系统，用于给接收到的数据提供分布式存储方式。本发明的目的在于提供一种高效安全的去中心化数据链服务与存储方式，通过将目标数据进行分布式存储，从而能够避免中心化存储的集中式风险，保障了目标数据的安全性。

Description

一种高效安全的去中心化数据链服务与存储方式
技术领域
本发明涉及一种计算机存储技术领域，具体涉及一种高效安全的去中心化数据链服务与存储方式。
背景技术
目前在相关技术中，数据存储方式主要是传统数据库存储方式，这种存储方式的优势在于：实现了良好的数据共享和高度集中的管理控制，但是这种存储方式会存在如下缺点：一方面，数据文件不易扩充和移植，有很大的程序依懒性；另一方面，数据高度集中易造成信息篡改、隐私泄露等隐患，因此，亟需提供一种新的数据存储方式以克服传统数据库存储方式的缺点。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种高效安全的去中心化数据链服务与存储方式。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种高效安全的去中心化数据链服务与存储方式，所述去中心化数据链服务与存储方式是一个能够存储目标数据的分布式存储系统，其包括：目标数据采集子系统和区块链存储子系统；
所述目标数据采集子系统包括多个数据感知节点和汇聚节点，所述数据感知节点用于获取待监测位置的目标数据，所述汇聚节点用于汇聚各数据感知节点感测的目标数据并转发至所述区块链存储子系统；
所述区块链存储子系统，用于给接收到的数据提供分布式存储方式，部署以太坊区块链的私有链，建立特定产品的系统运作规则，即智能合约，从而保证整个区块链的真实性和去中心化。
在一种可选的实施方式中，所述区块链存储子系统用于：数据存储、数据检测、数据追溯，具体地：所述数据存储是所述接收到的数据通过非加密对称的形式存储于一笔交易，每一笔交易包含数字签名、智能合约地址、时间戳记录，在区块链网络中，挖矿通过Merkle Tree的方式对交易进行验证；
所述数据检测，用于根据当前数据特征值匹配区块链数据账本中特定的加密数据；
所述数据追溯，通过检测某一时间段某一特定指标的历史记录，获取区块链交易的数据信息。
在一种可选的实施方式中，，多个所述数据感知节点和汇聚节点形成一个分簇结构的无线传感器网络。
在一种可选的实施方式中，在簇形成时，从多个所述数据感知节点中选举出N个簇首节点，而其他数据感知节点加入到与之通信距离最近的簇首节点中，成为相应簇首节点的簇成员节点，其中，N为预设的最优簇首节点数。
在一种可选的实施方式中，在簇形成时，从多个所述数据感知节点中选举出N个簇首节点，具体是：
所述数据感知节点和汇聚节点部署完成后，所述汇聚节点向全网发送分簇指令，接收到分簇指令的数据感知节点计算自身能成为簇首节点的优势值，并发送至所述汇聚节点；所述汇聚节点将接收到的优势值进行降序排列，从中选择排序靠前的N个数据感知节点作为簇首节点；
其中，数据感知节点Si能够成为簇首节点的优势值可通过下式计算得到：
Figure BDA0002326970500000021
式中，P(Si)为数据感知节点Si能够成为簇首节点的优势值，MSi为数据感知节点Si的感知范围内的数据感知节点数，E1为数据感知节点用于通信的每单位时间的能量损耗值，E2为数据感知节点用于计算和传输每单位时间内的能量损耗值，Eres(Si)为数据感知节点Si的当前剩余能量值，Eth为预设的数据感知节点能够担任簇首节点所需的最低能量阈值，d(Si,Sm)为数据感知节点Si和数据感知节点Sm之间的空间距离，d(Si,Sink)为数据感知节点Si和汇聚节点之间的空间距离，数据感知节点Sm是数据感知节点Si的感知范围内的数据感知节点，Tcurrent为当前环境温度值，T0(Si)为数据感知节点Si所需的理想环境值，ε为环境损耗因子；
Figure BDA0002326970500000022
为符号函数，当
Figure BDA0002326970500000023
时，
Figure BDA0002326970500000024
当
Figure BDA0002326970500000025
时，
Figure BDA0002326970500000026
其中，α为路径损耗系数。
本发明的有益效果为：本发明的目的在于提供一种高效安全的去中心化数据链服务与存储方式，该去中心化数据链服务与存储方式是一种能够存储目标数据的系统，通过将目标数据进行分布式存储，从而能够避免中心化存储的集中式风险，保障了目标数据的安全性。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的去中心化数据链服务与存储方式的框架结构图。
附图标记：目标数据采集子系统10，区块链存储子系统20。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
图1示出了一种高效安全的去中心化数据链服务与存储方式，该去中心化数据链服务与存储方式是一个能够存储目标数据的分布式存储系统，其包括：目标数据采集子系统10和区块链存储子系统20；
所述目标数据采集子系统10包括多个数据感知节点和汇聚节点，所述数据感知节点用于获取待监测位置的目标数据，所述汇聚节点用于汇聚各数据感知节点感测的目标数据并转发至所述区块链存储子系统20；
所述区块链存储子系统20，用于给接收到的数据提供分布式存储方式，部署以太坊区块链的私有链，建立特定产品的系统运作规则，即智能合约，从而保证整个区块链的真实性和去中心化。
在一种可选的实施方式中，所述区块链存储子系统20用于：数据存储、数据检测、数据追溯，具体地：所述数据存储是所述接收到的数据通过非加密对称的形式存储于一笔交易，每一笔交易包含数字签名、智能合约地址、时间戳记录，在区块链网络中，挖矿通过Merkle Tree的方式对交易进行验证；
所述数据检测，用于根据当前数据特征值匹配区块链数据账本中特定的加密数据；
所述数据追溯，通过检测某一时间段某一特定指标的历史记录，获取区块链交易的数据信息。
本发明实施例的有益效果为：本发明实施例的目的在于提供一种高效安全的去中心化数据链服务与存储方式，该去中心化数据链服务与存储方式是一种能够存储目标数据的系统，通过将目标数据进行分布式存储，从而能够避免中心化存储的集中式风险，保障了目标数据的安全性。
在一种可选的实施方式中，，多个所述数据感知节点和汇聚节点形成一个分簇结构的无线传感器网络。
在一种可选的实施方式中，在簇形成时，从多个所述数据感知节点中选举出N个簇首节点，而其他数据感知节点加入到与之通信距离最近的簇首节点中，成为相应簇首节点的簇成员节点，其中，N为预设的最优簇首节点数。
在一种可选的实施方式中，在簇形成时，从多个所述数据感知节点中选举出N个簇首节点，具体是：
所述数据感知节点和汇聚节点部署完成后，所述汇聚节点向全网发送分簇指令，接收到分簇指令的数据感知节点计算自身能成为簇首节点的优势值，并发送至所述汇聚节点；所述汇聚节点将接收到的优势值进行降序排列，从中选择排序靠前的N个数据感知节点作为簇首节点；
其中，数据感知节点Si能够成为簇首节点的优势值可通过下式计算得到：
Figure BDA0002326970500000041
式中，P(Si)为数据感知节点Si能够成为簇首节点的优势值，MSi为数据感知节点Si的感知范围内的数据感知节点数，E1为数据感知节点用于通信的每单位时间的能量损耗值，E2为数据感知节点用于计算和传输每单位时间内的能量损耗值，Eres(Si)为数据感知节点Si的当前剩余能量值，Eth为预设的数据感知节点能够担任簇首节点所需的最低能量阈值，d(Si,Sm)为数据感知节点Si和数据感知节点Sm之间的空间距离，d(Si,Sink)为数据感知节点Si和汇聚节点之间的空间距离，数据感知节点Sm是数据感知节点Si的感知范围内的数据感知节点，Tcurrent为当前环境温度值，T0(Si)为数据感知节点Si所需的理想环境值，ε为环境损耗因子；
Figure BDA0002326970500000042
为符号函数，当
Figure BDA0002326970500000043
时，
Figure BDA0002326970500000044
当
Figure BDA0002326970500000045
时，
Figure BDA0002326970500000046
其中，α为路径损耗系数。
有益效果：在对目标数据进行存储时，首先是如何获取目标数据，本发明上述实施例基于无线传感器网络对目标数据进行采集，无需布线，节约了成本。为了进一步降低成本，本发明上述实施例采用了分簇结构的无线传感器网络，这么做避免了所有数据感知节点直接与汇聚节点进行直接通信，降低了数据传输方面的能量损耗，从而均衡了整个无线传感器网络寿命，保障目标数据能够准确被采集以及传输至区块链存储子系统20中进行存储，其中，在确定簇首节点时，考虑了各数据感知节点的当前剩余能量值、其感知范围内数据感知节点与其之间的空间距离以及环境等方面的影响，从而能够对各数据感知节点能否担任簇首节点的优势值进行准确估算，选择出更为合适的数据感知节点作为簇首节点，进而保障目标数据的准确采集和传输。
本发明实施例的有益效果为：本发明实施例的目的在于提供一种高效安全的去中心化数据链服务与存储方式，该去中心化数据链服务与存储方式是一种能够存储目标数据的系统，通过将目标数据进行分布式存储，从而能够避免中心化存储的集中式风险，保障了目标数据的安全性。
本发明提供的去中心化数据链服务与存储方式还具有如下有益效果：
1.降低成本
去中心化存储能够发挥共享经济的优势，主要是利用用户剩余的硬盘空余空间和没有使用的上传带宽。这样就可以充分地利用这些资源，使存储资源的拥有者获得收益的同时，也节省了中心化存储的建设成本。
2.隐私性增强
将存储的目标数据被分割成小块，经过加密后才会分散存储在众多结点上，能够避免中心化存储的集中式风险，即便某一块数据被泄露，也只是部分而非全部数据。
3.速度更快
文件在下载的过程中，分片后的数据会进行重组，而且分片的数据来源于多个存储空间提供者，多点下载使去中心化存储的速度远大于中心化存储的速度。另外，中心化存储只会部署几个核心机房。而去中心化存储，到处都是存储供应商，采用就近传输原则，速度也会更快。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种高效安全的去中心化数据链服务与存储方式，其特征在于，所述去中心化数据链服务与存储方式是一个能够存储目标数据的分布式存储系统，其包括：目标数据采集子系统和区块链存储子系统；
所述目标数据采集子系统包括多个数据感知节点和汇聚节点，所述数据感知节点用于获取待监测位置的目标数据，所述汇聚节点用于汇聚各数据感知节点感测的目标数据并转发至所述区块链存储子系统；
所述区块链存储子系统，用于给接收到的数据提供分布式存储方式，部署以太坊区块链的私有链，建立特定产品的系统运作规则，即智能合约，从而保证整个区块链的真实性和去中心化。
2.根据权利要求1所述的去中心化数据链服务与存储方式，其特征在于，所述区块链存储子系统用于：数据存储、数据检测、数据追溯，具体地：所述数据存储是所述接收到的数据通过非加密对称的形式存储于一笔交易，每一笔交易包含数字签名、智能合约地址、时间戳记录，在区块链网络中，挖矿通过Merkle Tree的方式对交易进行验证；
所述数据检测，用于根据当前数据特征值匹配区块链数据账本中特定的加密数据；
所述数据追溯，通过检测某一时间段某一特定指标的历史记录，获取区块链交易的数据信息。
3.根据权利要求1所述的去中心化数据链服务与存储方式，其特征在于，多个所述数据感知节点和汇聚节点形成一个分簇结构的无线传感器网络。
4.根据权利要求3所述去中心化数据链服务与存储方式，其特征在于，在簇形成时，从多个所述数据感知节点中选举出N个簇首节点，而其他数据感知节点加入到与之通信距离最近的簇首节点中，成为相应簇首节点的簇成员节点，其中，N为预设的最优簇首节点数。
5.根据权利要求4所述的去中心化数据链服务与存储方式，其特征在于，在簇形成时，从多个所述数据感知节点中选举出N个簇首节点，具体是：
所述数据感知节点和汇聚节点部署完成后，所述汇聚节点向全网发送分簇指令，接收到分簇指令的数据感知节点计算自身能成为簇首节点的优势值，并发送至所述汇聚节点；所述汇聚节点将接收到的优势值进行降序排列，从中选择排序靠前的N个数据感知节点作为簇首节点；
其中，数据感知节点Si能够成为簇首节点的优势值可通过下式计算得到：
Figure FDA0002326970490000021
式中，P(Si)为数据感知节点Si能够成为簇首节点的优势值，
Figure FDA0002326970490000027
为数据感知节点Si的感知范围内的数据感知节点数，E1为数据感知节点用于通信的每单位时间的能量损耗值，E2为数据感知节点用于计算和传输每单位时间内的能量损耗值，Eres(Si)为数据感知节点Si的当前剩余能量值，Eth为预设的数据感知节点能够担任簇首节点所需的最低能量阈值，d(Si，Sm)为数据感知节点Si和数据感知节点Sm之间的空间距离，d(Si，Sink)为数据感知节点Si和汇聚节点之间的空间距离，数据感知节点Sm是数据感知节点Si的感知范围内的数据感知节点，Tcurrent为当前环境温度值，T0(Si)为数据感知节点Si所需的理想环境值，ε为环境损耗因子；
Figure FDA0002326970490000022
为符号函数，当
Figure FDA0002326970490000023
时，
Figure FDA0002326970490000024
当
Figure FDA0002326970490000025
时，
Figure FDA0002326970490000026
其中，α为路径损耗系数。
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