CN111079162A - 一种基于区块链的数据加密方法、解密方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链的数据加密方法、解密方法及系统，所述加密方法包括：接收数据上链请求，获取待上链数据，所述待上链数据由多个数据项组成，每个数据项均包括一对标识数据和内容数据；对于待上链数据中的每个数据项，分别对标识数据和内容数据进行非可逆加密和可逆加密，得到待上链数据的密文，上链存储。本发明针对每个数据项的加密密钥均不相同，提供了数据的安全性。

Description

一种基于区块链的数据加密方法、解密方法及系统

技术领域

本发明属于区块链技术领域，尤其涉及一种基于区块链的数据加密方法、解密方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

基于区块链技术进行数据的存储，利用区块链去中心化、防篡改的特点保障数据的安全性，已经在很多行业开始使用。据发明人了解，目前在区块链数据上链存储方面，至少存在以下问题：

依托于区块链本身的机制，区块链上的数据是以附加在交易中，并且以16进制进行数据存储的。加入区块链的节点，都可以访问到上链的数据，并且很容易将16进制数据转为普通文本，造成数据泄露。

为了保护数据安全，防止数据泄露，目前的数据加密方法通常是使用固定密钥进行一次加密，并且采用可逆加密算法，如果密钥被破解或者泄露后，存在数据全部泄露的风险。

目前在区块链中只是进行数据存储，没有有效的机制进行数据检索，而对于加密后的数据，加密保存会妨碍快速对齐数据，更难以采用传统的方式进行检索。

目前业务数据在数据库等其他介质中的存储一般都是直接存储，但是在区块链这种需要依赖广播机制进行数据同步时，原始数据的存储占用空间较大，会对效率影响较大。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于区块链的数据加密方法、解密方法及系统，通过针对每个数据项分别进行加密，提供了破解难度，保证了数据的安全。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种基于区块链的数据加密方法，包括以下步骤：

接收数据上链请求，获取待上链数据，所述待上链数据由多个数据项组成，每个数据项均包括一对标识数据和内容数据；

对于待上链数据中的每个数据项，分别对标识数据和内容数据进行非可逆加密和可逆加密，得到待上链数据的密文，上链存储。

进一步地，得到待上链数据的密文后，还对密文进行压缩，得到压缩密文。

进一步地，得到压缩密文后，还对压缩密文进行可逆加密，将加密后的压缩密文上链存储。

进一步地，对于待上链数据中的每个数据项，加密方法具体包括：

对标识数据进行非可逆加密，得到标识数据密文；

以标识数据密文追加固定密钥作为加密密钥，对内容数据进行可逆加密。

一个或多个实施例提供了一种应用所述数据加密方法的数据解密方法，包括以下步骤：

接收数据访问请求，所述访问请求中包括待查询数据项中的标识数据；

响应所述数据访问请求，获取相应的链上数据密文；同时对该标识数据进行非可逆加密，得到相应的标识数据密文；

基于该标识数据密文，从链上数据密文中获取其所在数据项的内容数据密文；

对内容数据密文进行解密，得到待查询的数据内容。

进一步地，若链上数据密文经加密和/或压缩处理，还相应的进行解密和/或解压处理。

进一步地，对内容数据密文进行解密包括：

以标识数据密文追加固定密钥作为解密密钥，对内容数据进行解密。

一个或多个实施例提供了一种基于区块链的数据加密系统，包括：

数据获取模块，接收数据上链请求，获取待上链数据，所述待上链数据由多个数据项组成，每个数据项均包括一对标识数据和内容数据；

数据加密模块，对于待上链数据中的每个数据项，分别对标识数据和内容数据进行非可逆加密和可逆加密，得到待上链数据的密文，上链存储。

一个或多个实施例提供了一种基于区块链的数据解密系统，所述区块链上的数据基于所述的加密方法进行加密，所述系统包括：

待查询数据获取模块，接收数据访问请求，所述访问请求中包括待查询数据项中的标识数据；

数据解密模块，响应所述数据访问请求，获取相应的链上数据密文，同时对该标识数据进行非可逆加密，得到相应的标识数据密文；基于该标识数据密文，从链上数据密文中获取其所在数据项的内容数据密文；对内容数据密文进行解密，得到待查询的数据内容。

一个或多个实施例提供了一种服务器，执行所述数据加密方法，和/或所述数据解密方法。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明将一条健康数据以一个JSON串的形式存储，每个数据项均包括key值和value值，对于每个数据项的key值和value值分别进行不可逆加密和可逆加密，并且，每个数据项中，均以key值的密文作为value值的加密密钥，保证了每个数据项的密钥均不相同，并且，由于key值的加密采用不可逆加密，即使在数据上链存储的过程中发送数据泄露，也能有效保证数据的安全，其他人员无法识别泄露的数据，保护了居民的隐私。

本发明在进行数据加密的基础上，还进行了数据压缩，解决了数据在区块链或其他存储介质的存储效率低和传播效率慢的问题，降低了数据对磁盘和带宽的占用率。

本发明在数据上链之前，还进行了数据的二次加密，进一步提高数据安全性。

通过本发明所述加密方法加密上链的数据，依然能够采用传统的检索方法进行检索，用户给出某一数据项的key值，即可查询到该数据项相应的value值，并且，数据访问时，链上数据需统一转换成业务系统数据，数据的解密在转换过程中进行，不影响业务流程中数据读取的效率。

本发明提供了完整的数据加密和解密机制，在保证数据存储安全和传输安全的情况下，将数据进行加密存储，由于是加密数据，是无意义不可识别的，解密过程能够将密文转化为明文，让数据变成可识别有意见的业务数据，能够有效支撑业务流程的进行，保证数据的可用性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例中基于区块链的数据加密方法流程图；

图2为本发明实施例中基于区块链的数据解密方法流程图；

图3为本发明实施例中各数据项加密的流程图；

图4为本发明实施例中基于访问请求的数据项解密的流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例公开了一种基于区块链的数据加密方法，应用于医疗健康平台中的医疗数据上链过程中，区域健康平台分层次进行建设，包括省级平台、地市级平台、区县级平台，平台通过制定数据标准逐级进行数据上传汇集，最终存储至区块链。所述方法包括以下步骤：

步骤1：接收数据上链请求，获取待上链数据，所述待上链数据由多个数据项组成，每个数据项均包括一对标识数据和内容数据；

所述待上链数据包括但不限于健康数据摘要信息、用户访问授权信息、数据访问信息等。其中，

健康数据摘要信息包括：摘要的标识信息和摘要内容；其中，摘要内容包括：健康事件的标识信息(如检查报告、检验报告)、事件发生时间和地点(如科室名称)，原始数据的存放地址，以及数据来源医疗机构的标识信息(如机构ID)、名称。所述健康事件包括拍片、化验、体检等，所述事件的划分和编号是预先设定的。

用户访问授权信息包括：授权访问的健康数据摘要的标识信息、授权时间、授权人员信息、授权过期时间等。授权人员信息包括人员姓名、年龄和身份证号等基本信息。

数据访问信息包括：访问的健康数据摘要的标识信息、数据用途、访问时间、访问人员，访问人员所属企业等。访问人员信息包括人员姓名、年龄和身份证号等基本信息。

本领域技术人员可以理解，对上述健康数据摘要信息、用户访问授权信息、数据访问信息中的数据按照标识数据和内容数据进行分组，即可得到一条待上链的数据。

获取待上链的数据后，还对数据进行预处理，将所述数据中的数据项串联成一条数据。并且，每条待上链数据中的每个数据项均包括标识信息和内容信息。本实施例中，每条待上链数据采用JSON串的形式进行存储。待上链的数据中的标识数据(key值)，即对于该条待上链的数据能够起到标识作用的数据；内容数据(value值)，即具体的数据内容，并且，一个数据项具有一个key值和一个value值，二者一一对应。

步骤2：对于待上链数据中的每个数据项，分别对标识数据和内容数据进行非可逆加密和可逆加密，得到待上链数据的密文；

对于健康数据摘要信息，标识数据包括摘要的标识信息，摘要中健康事件的标识信息、事件发生时间，以及数据来源机构的标识信息。

对于用户访问授权信息，标识数据包括：授权访问的健康数据摘要的标识信息、授权时间、授权过期时间和授权人员的姓名、年龄和身份证号。

对于数据访问信息，标识数据包括：健康数据摘要的标识信息、访问时间和访问人员的姓名、年龄和身份证号。

采用不同加密方式对每个数据项中的标识数据(key值)和内容数据(value值)进行加密。其中，对于key值采用非可逆加密方式，加密后密文无法识别，并无法通过解密还原为明文。对value值采用可逆加密，并以key值加密后的密文与固定秘钥公共组成新的秘钥，使用新的秘钥对value值进行加密。

本实施例中，对于每个数据项，均通过以下步骤进行加密：

步骤2.1：对标识数据进行非可逆加密采用MD5加密方法，得到标识数据密文；

步骤2.2：以标识数据密文追加固定密钥作为加密密钥，对内容数据进行可逆加密，具体地，可采用AES加密方法。

通过上述加密方法，得到整条待上链数据的密文，每个数据项在加密时密钥均不同。

步骤3：对所述待上链数据的密文进行数据压缩，得到压缩密文；

业务数据在经过key值和value值的加密后，进行数据压缩，减小数据大小，提高数据上链保存和传播的效率。

步骤4：对压缩密文进行可逆加密，并将加密后的压缩密文上链。

对压缩后的数据进行统一加密，加密为采用规定秘钥的可逆加密。并将数据以16进制形式保存到区块链中。

基于上述加密方法，相应地，本实施例还提供了一种解密方法，包括：

步骤5：接收数据访问请求，所述访问请求中包括待查询数据项中的标识数据；

步骤6：响应所述数据访问请求，获取链上相应的经加密的压缩密文，并依次对其进行解密和解压，得到相应的链上数据密文；同时对该标识数据进行非可逆加密，得到相应的标识数据密文；

在数据访问时，分别按照16进制转转字符串，字符串解密，字符串解压缩形式获取到key值和value值加密的内容。

步骤7：基于该标识数据密文，从链上数据密文中获取其所在数据项的内容数据密文；

步骤8：对内容数据密文进行解密，得到待查询的数据内容。

具体地，基于该标识数据密文追加固定密钥作为解密密钥，对内容数据密文进行解密，获取数据内容。

实施例二

本实施例的目的是基于实施例一所述的加密和解密方法，提供相应的加密和解密系统。

基于实施例一所述的加密方法，本实施例提供了一种基于区块链的数据加密系统，包括：

数据获取模块，接收数据上链请求，获取待上链数据，所述待上链数据由多个数据项组成，每个数据项均包括一对标识数据和内容数据；

数据加密模块，对于待上链数据中的每个数据项，分别对标识数据和内容数据进行非可逆加密和可逆加密，得到待上链数据的密文，上链存储。

基于实施例一所述的解密方法，本实施例提供了一种基于区块链的数据解密系统，所述系统包括：

待查询数据获取模块，接收数据访问请求，所述访问请求中包括待查询数据项中的标识数据；

数据解密模块，响应所述数据访问请求，获取相应的链上数据密文，同时对该标识数据进行非可逆加密，得到相应的标识数据密文；基于该标识数据密文，从链上数据密文中获取其所在数据项的内容数据密文；对内容数据密文进行解密，得到待查询的数据内容。

实施例三

本实施例的目的是提供一种服务器，执行实施例一中的数据加密方法，和/或数据解密方法。

服务器接收来自客户端的待上链数据，执行加密和压缩后上链存储；或者接收来自客户端的数据访问请求，根据待查询数据项的标识数据获取相应的内容数据。

本领域技术人员可以理解，数据加密方法和解密方法可以在一个服务器中执行，也可以分别在两个服务器中执行。

以上实施例二和三中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。

以上一个或多个实施例具有以下技术效果：

本发明将一条健康数据以一个JSON串的形式存储，每个数据项均包括key值和value值，对于每个数据项的key值和value值分别进行不可逆加密和可逆加密，并且，每个数据项中，均以key值的密文作为value值的加密密钥，保证了每个数据项的密钥均不相同，并且，由于key值的加密采用不可逆加密，即使在数据上链存储的过程中发送数据泄露，也能有效保证数据的安全，其他人员无法识别泄露的数据，保护了居民的隐私。

本发明在进行数据加密的基础上，还进行了数据压缩，解决了数据在区块链或其他存储介质的存储效率低和传播效率慢的问题，降低了数据对磁盘和带宽的占用率。

本发明在数据上链之前，还进行了数据的二次加密，进一步提高数据安全性。

通过本发明所述加密方法加密上链的数据，依然能够采用传统的检索方法进行检索，用户给出某一数据项的key值，即可查询到该数据项相应的value值，并且，数据访问时，链上数据需统一转换成业务系统数据，数据的解密在转换过程中进行，不影响业务流程中数据读取的效率。

本发明提供了完整的数据加密和解密机制，在保证数据存储安全和传输安全的情况下，能够识别数据和业务意义，能够有效支撑业务流程的进行，保证数据的可用性。

本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于区块链的数据加密方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收数据上链请求，获取待上链数据，所述待上链数据由多个数据项组成，每个数据项均包括一对标识数据和内容数据；

对于待上链数据中的每个数据项，分别对标识数据和内容数据进行非可逆加密和可逆加密，得到待上链数据的密文，上链存储。

2.如权利要求1所述的一种基于区块链的数据加密方法，其特征在于，得到待上链数据的密文后，还对密文进行压缩，得到压缩密文。

3.如权利要求2所述的一种基于区块链的数据加密方法，其特征在于，得到压缩密文后，还对压缩密文进行可逆加密，将加密后的压缩密文上链存储。

4.如权利要求1所述的一种基于区块链的数据加密方法，其特征在于，对于待上链数据中的每个数据项，加密方法具体包括：

对标识数据进行非可逆加密，得到标识数据密文；

以标识数据密文追加固定密钥作为加密密钥，对内容数据进行可逆加密。

5.一种应用如权利要求1-4任一项所述数据加密方法的数据解密方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收数据访问请求，所述访问请求中包括待查询数据项中的标识数据；

响应所述数据访问请求，获取相应的链上数据密文；同时对该标识数据进行非可逆加密，得到相应的标识数据密文；

基于该标识数据密文，从链上数据密文中获取其所在数据项的内容数据密文；

对内容数据密文进行解密，得到待查询的数据内容。

6.如权利要求5所述的数据解密方法，其特征在于，若链上数据密文经加密和/或压缩处理，还相应的进行解密和/或解压处理。

7.如权利要求5所述的数据解密方法，其特征在于，对内容数据密文进行解密包括：

以标识数据密文追加固定密钥作为解密密钥，对内容数据进行解密。

8.一种基于区块链的数据加密系统，其特征在于，包括：

数据获取模块，接收数据上链请求，获取待上链数据，所述待上链数据由多个数据项组成，每个数据项均包括一对标识数据和内容数据；

数据加密模块，对于待上链数据中的每个数据项，分别对标识数据和内容数据进行非可逆加密和可逆加密，得到待上链数据的密文，上链存储。

9.一种基于区块链的数据解密系统，其特征在于，所述区块链上的数据基于如权利要求1-4任一项所述的加密方法进行加密，所述系统包括：

待查询数据获取模块，接收数据访问请求，所述访问请求中包括待查询数据项中的标识数据；

数据解密模块，响应所述数据访问请求，获取相应的链上数据密文，同时对该标识数据进行非可逆加密，得到相应的标识数据密文；基于该标识数据密文，从链上数据密文中获取其所在数据项的内容数据密文；对内容数据密文进行解密，得到待查询的数据内容。

10.一种服务器，其特征在于，执行如权利要求1-4任一项所述数据加密方法，和/或如权利要求5-7任一项所述数据解密方法。

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