CN111414647A - 一种基于区块链技术防篡改的数据共享系统及方法 - Google Patents

一种基于区块链技术防篡改的数据共享系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链技术防篡改的数据共享系统及方法，包括以下步骤：根据P2P节点数据结构对原始数据进行处理，生成若干P2P节点数据；根据共识机制验证每一个所述P2P节点数据接入区块链，并将其将存储在P2P区块链网络单元中的各个P2P节点，然后生成可分享资源访问链接；访问者接入所述P2P区块链网络单元并利用所述可分享资源访问链接访问所述P2P节点数据，验证访问者身份，通过验证的访问者可以查看或下载所述P2P节点数据。本发明，基于区块链技术建立P2P服务节点，实现数据的分布式存储，由于区块链技术的共识机制，可保证上链的数据稳定保存而不会被篡改或丢失。本发明通过可分享资源访问链接可直接搜索查询或下载数据，操作简单，使用方便。

Description

一种基于区块链技术防篡改的数据共享系统及方法
技术领域
本发明涉及数据安全技术领域，具体涉及一种基于区块链技术防篡改的数据共享系统及方法。
背景技术
随着当前物联网智能设备的快速发展，不同设备间跨云端的文件分享，已成为最常见的功能之一。文件的分享模式，已经从最初的web上传下载，qq等即时聊天工具分享、云端云存储分享逐渐被更方便的二维码扫码分享所替代。但更便捷的传输模式，也滋生了数据安全的问题。对敏感资料的安全授权分享，尤其是资料传输中的防篡改等问题，成为众多访问者重点关注的问题。如何在便捷传输的情况下，又能保证数据的安全授权与防篡改，成为数据共享领域专家着重要解决的问题。
针对传输中的安全授权和防篡改，传统的做法主要有以下几种方案：
方案1：对传输文件进行自身加密，比如Word文件的加密，即访问者在生成文档时，通过访问者的密码，随机生成16字节的加盐(salt)，与访问者输入的密码一起通过哈希算法生成秘钥。然后使用秘钥对文件加密，解密时通过读取salt明文和访问者的密码输入计算出秘钥，与读取的密文共同揭秘后计算MD5，并与读取到的MD5解密后进行对比，一致则认为密码正确。
方案2：通过授权服务器进行授权管理，授权服务器在访问者使用前，先对已有期望授权的访问者进行服务器的注册登记，记录每个访问访问者的识别信息，如人脸信息、手机号或身份证信息等，在文件分享时，上传云端生成分享文件后，对每个试图访问的访问者进行授权验证，通过对比识别信息是否在授权列表内，在授权列表的访问者才可以授权访问该文件。
虽然现有技术都能在一定程度上起到安全授权和防篡改的作用，但其不足之处也显著存在：
方案1中，不仅要在发送文件前进行加密处理生成新的加密文件，在收到文件后还需要进行解密处理，同时，文件的加密和解密依赖于文件工具本身或第三方加密工具，使用过程中操作繁琐复杂；在安全性上，此类加密方法并不能防御暴力破解法、字典库破解法、攻击密钥法等成熟的加密文件破解方法，具有明显的缺陷。
方案2中，整个架构存在多个风险点，首先独立的授权服务器存在被攻击和仿冒的可能性，从而导致整个授权机制被绕过；其次，恶意攻击者可能通过仿冒识别信息、篡改授权服务器数据等方式进行文件的非法获得。
有鉴于此，需要对现有的数据分享系统进行改进，以提高数据分享系统的安全性和使用便捷性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有数据分享系统安全性低、操作过程复杂繁琐的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于区块链技术防篡改的数据分享方法，包括以下步骤：
根据P2P节点数据结构对原始数据进行处理，生成若干P2P节点数据，所述P2P节点数据包含有访问者信息和该节点的Hash值；
根据共识机制验证每一个所述P2P节点数据接入区块链，并将其将存储在P2P区块链网络单元中的各个P2P节点，然后生成包含ResourceID的可分享资源访问链接；
访问者接入所述P2P区块链网络单元并利用所述可分享资源访问链接访问所述P2P节点数据，验证访问者身份，通过验证的访问者可以查看或下载所述P2P节点数据。
在本方案中，还包括以下步骤：
原始数据拥有者，可修改所述原始数据和/或所述P2P节点数据中的访问者信息，修改后生成新的P2P节点数据；
根据共识机制验证新的P2P节点数据接入区块链，并将其将存储在各个P2P节点，生成新的可分享资源访问链接。
在本方案中，所述修改可共享的放篡改P2P节点数据内容包括但不限于：所述修改访问者信息包括但不限于：添加/删除访问者ID和添加/删除数据访问密码。
在本方案中，所述P2P节点数据的数据结构包括：
ResourceID:由一定长度的随机字符组成，具有匿名属性不可追溯，作为区块链中识别P2P节点数据区块的唯一标识；
OwnerID:由一定长度的字符组成，作为区块链中识别数据拥有者(Owner)的标识；
AccessID:由一定长度的字符组成，作为区块链中识别数据访问者(Access)的标识；
Data:需要共享的原始数据,原始数据为需要分享的文件数据或文件数据的存放地址；
TimeStamp:所述P2P节点数据上传至区块链的时间戳信息；
DataSize:原始数据的文件大小；
ReserveData:保留数据字段，暂无定义；
Hash:所述P2P节点数据的Hash值，用于数据校验。
在本方案中，所述Hash值通过包括但不限于AES-128Advanced EncryptionStandard 128或SHA-256Secure Hash Algorithm 256获得。
在本方案中，所述原始数据拥有者设置访问类型为通用访问者访问或指定访问者访问，通用访问者直接查询/下载数据，其AccessID设为“general”的保留字段；指定访问者需要通过指定访问者ID和数据访问密码查询/下载数据其AccessID设为指定访问者ID。
一种基于区块链技术防篡改的数据分享系统，包括：
原始数据处理单元，存储需要共享的原始数据，原始数据拥有者通过所述原始数据处理单元设置访问密码和分配访问权限，生成P2P节点数据后上传至P2P区块链网络单元保存，并生成可分享资源访问链接；
P2P区块链网络单元，针对所述P2P节点数据生成区块接入区块链，并在各个P2P节点中保存；
数据访问及处理单元，识别访问者的身份，访问者通过所述数据访问及处理单元完成查询/下载数据，原始数据拥有者通过所述数据访问及处理单元修改所述P2P节点数据内容和访问者信息，上传至所述P2P区块链网络单元中，生成新的可分享资源访问链接。
在本方案中，所述区块链的类型包括公有链、联盟链或私有链。
在本方案中，原始数据处理单元为智能电视、大屏会议一体机或PC手机等具有一定计算处理能力的设备，并安装有可访问P2P区块链网络单元的应用APP。
在本方案中，原始数据访问及处理单元为智能电视、大屏会议一体机或PC手机等具有一定计算处理能力的设备，并安装有可访问P2P区块链网络单元的应用APP、第三方应用服务或浏览器。
与现有技术相比，本发明提供的基于区块链技术防篡改的数据分享系统及其方法，基于区块链技术实现，通过区块链技术的共识机制，上链的数据可永久保存分布在各P2P网络服务节点中，除非攻击者攻破足够多的服务节点后统一修改原数据，否则攻击者不能实现篡改数据，可有效提高分享数据的安全性；本发明中，访问者通过生成的可分享资源访问链接对P2P节点数据进行查询下载，不需要额外的加密或解密操作，简化了操作程序，方便快捷。
附图说明
图1为本发明中基于区块链技术防篡改的数据分享系统的示意图；
图2为本发明中P2P节点数据结构的示意图；
图3为本发明中基于区块链技术防篡改的数据分享方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种基于区块链技术防篡改的数据分享系统及其方法，通过建立去中心化的P2P网络(对等网络)拓扑结构，将处理后的P2P节点数据上传至各个P2P节点进行分布式存储，基于区块链技术实现共享数据的防篡改存储。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。
如图1所示，本发明提供的基于区块链技术防篡改的数据分享系统包括原始数据处理单元10、P2P区块链网络单元20和数据访问及处理单元30。
原始数据处理单元10存储了需要共享的原始数据，原始数据拥有者通过原始数据处理单元10设置访问密码和分配访问权限。原始数据处理单元10根据P2P节点数据结构对原始数据进行处理，生成P2P节点数据。原始数据处理单元10根据区块链网络协议与P2P区块链网络单元20连接，将生成的P2P节点数据上传到P2P区块链网络单元的各个P2P节点中存储，生成可分享资源访问链接。
其中，如图2所示，P2P节点数据结构包括：
1)ResourceID:由一定长度的随机字符组成，是区块链中识别P2P节点数据区块的唯一标识，具有匿名属性不可追溯。
2)OwnerID:由一定长度的字符组成，是区块链中识别原始数据拥有者(Owner)的标识。
3)AccessID:由一定长度的字符组成，是区块链中识别数据访问者(Access)的标识。
原始数据拥有者(Owner)选择访问类型为通用访问者访问或指定访问者访问，通用访问者直接查询/下载数据，其AccessID设为“general”的保留字段；指定访问者需要通过指定访问者ID和数据访问密码查询/下载数据其AccessID设为指定访问者ID。
一般情况下，原始数据拥有者可在缺省状态下直接设置访问类型为通用访问者；任何连入P2P区块链网络单元10的访问者，在合法获得包含ResourceID的可分享资源访问链接后都可以直接查询/下载数据(一般不需要另外输入数据访问密码)。原始数据拥有者也可在生成P2P节点数据时根据需求设置访问类型为指定访问者访问，逐一分配指定访问者ID；连入P2P区块链网络单元10的对应指定访问者，在合法获得分享的ResourceID后方可查询/下载数据(一般可能需要另外输入数据访问密码)。
4)Data:为原始数据,原始数据为需要分享的文件数据或文件数据的存放地址。
5)TimeStamp:为P2P节点数据上传至区块链的时间戳信息。
6)DataSize:为原始数据的文件大小(byte size)。
7)ReserveData:为保留数据字段，暂无定义。
8)Hash:为该P2P节点数据的Hash值，用于数据校验。Hash值可以通过包括但不限于AES-128Advanced Encryption Standard 128或SHA-256Secure Hash Algorithm 256等算法获得。
在P2P节点数据结构中，ResourceID在全局中唯一存在，生成后不可更改；OwnerID和AccessID由访问者生成，并且在全局中唯一存在。
可分享资源访问链接包括二维码或HTTP链接等，用于访问P2P节点内的分享的P2P节点数据资源。
原始数据处理单元10可以通过智能电视、大屏会议一体机、PC或手机等具有一定计算处理能力的设备实现，并且安装了可访问P2P区块链网络单元的应用APP。
P2P区块链网络单元20承载多个P2P节点，并具有连接网络及存储数据的功能，可以针对每个上传的P2P节点数据生成一个区块，并通过相应的区块链共识机制(支持工作证明(PoW)、权益证明(PoS)，委托权益证明(DPoS)等共识机制)认证后添加分布至整个区块链中，并在各个P2P节点中进行分布式存储，其中，区块链类型可以是公有链(Public)、联盟链(Consortium)或者私有链(Private)。
数据访问及处理单元30通过P2P区块链网络协议与P2P区块链网络单元连接，访问者通过数据访问及处理单元30完成身份识别后，通过包含ResourceID的可分享资源访问链接访问该P2P节点数据，进行查询或下载数据。
当访问者身份为原始数据拥有者(Owner)身份时，访问者可以通过数据访问及处理单元30对P2P节点数据进行修改，包括添加/删除访问者ID(AccessID)、添加/删除数据访问密码以及修改原始数据。数据访问及处理单元30根据访问者的修改操作生成新的P2P节点数据，并上传至P2P区块链网络单元中的P2P节点中存储，生成新的可分享资源访问链接。
数据访问及处理单元30可以通过智能电视，大屏会议一体机，PC，手机等具有一定计算处理能力的设备实现，并且安装了可访问P2P区块链网络单元的应用APP、第三方应用服务(如微信、钉钉、QQ等)或浏览器。
如图3所示，本发明的提供的基于区块链技术防篡改的数据分享方法包括以下步骤：
根据P2P节点数据结构对原始数据进行处理，生成若干P2P节点数据，P2P节点数据包含有访问者信息和该节点的Hash值；
根据共识机制验证每一个所述P2P节点数据接入区块链，并将其将存储在P2P区块链网络单元中的各个P2P节点，然后生成包含ResourceID的可分享资源访问链接；
访问者接入所述P2P区块链网络单元并利用可分享资源访问链接访问P2P节点数据，验证访问者身份，通过验证的访问者可以查看或下载所述P2P节点数据。
具体流程如下：
001：访问者打开原始数据处理单元10，获取原始数据并根据可共享的P2P节点数据结构要求启动生成P2P节点数据；
其中，原始数据为需要分享的文件数据或是文件数据的保存地址。
002：访问者连接至P2P区块链网络单元20并发送处理完的P2P节点数据上链请求(包括ResourceID等信息)；
003：P2P区块链网络单元20根据自身区块链协议要求对新区块进行校验，在成功通过共识机制验证后，将新区块加入区块链中(P2P节点数据将通过区块链协议分布式存储至各个P2P节点)；
004：P2P区块链网络单元20向原始数据处理单元10返回添加新区块成功的响应消息；
005：原始数据处理单元10根据ResourceID生成可简单访问区块链上存储的P2P节点数据资源的访问链接(包括但不限于二维码，HTTP链接，图片识别等不同形态)；
006：访问者打开数据访问及处理单元30，并在完成身份识别后成功接入P2P区块链网络单元；具体的，数据访问及处理单元30验证访问者ID，确认访问者身份为原始数据拥有者身份还是访问者身份，原始数据拥有者访问者和访问者都有查看/下载该P2P节点数据的权限。
007：访问者使用已获取到的可分享资源访问链接在P2P区块链网络单元中搜索该P2P节点数据；
008：P2P区块链网络单元20在通过秘钥校验后允许访问者下载数据，其中秘钥校验为现有区块链技术的非对称加密算法。
本发明的提供的基于区块链技术防篡改的数据分享方法还包括以下步骤：
原始数据拥有者，可修改所原始数据和/或P2P节点数据中的访问者信息，修改后生成新的P2P节点数据；
根据共识机制验证新的P2P节点数据接入区块链，并将其将存储在各个P2P节点，生成新的可分享资源访问链接。。
具体流程如下：
009：当数据访问及处理单元30验证访问者为原始数据拥有者身份时，则该访问者可根据自身的需求修改可共享的P2P节点数据内容，包括添加/删除访问者ID(AccessID)、添加/删除数据访问密码以及修改原始数据等；
010：访问者连接至P2P区块链网络单元20并发送处理完的新P2P节点数据上链请求(包括新ResourceID等信息)；
011：P2P区块链网络单元20根据自身区块链协议要求需对新区块进行校验，在成功通过共识机制验证后方可将新区块加入区块链中(新P2P节点数据将通过区块链协议分布式存储至各个P2P节点)；
012：P2P区块链网络单元20向原始数据处理单元返回添加新区块成功的响应消息；
013：数据访问及处理单元30根据新ResourceID生成可简单访问区块链上存储的P2P节点数据资源的新访问链接。
与现有技术相比，本发明提供的基于区块链技术防篡改的数据分享系统及方法，使用区块链技术建立P2P服务节点，通过根据原始数据和P2P节点数据结构生成P2P节点数据并将P2P节点数据上链，使P2P节点数据分布式永久地存储在P2P节点中，由于攻击者必须攻破足够多的服务节点后统一修改原数据以及之后上链的所有数据才能实现篡改数据，因此，可有效防止攻击者篡改数据。此外，去中心化的分布式P2P网络服务节点可以承受较高强度的网络故障，当多个P2P节点下线或故障时，访问者仍可以通过其他网点进行访问数据，从而保证数据分享系统的持续稳定运行。
在本发明中，访问者身份包括拥有者和访问者，拥有者访问者可以根据自身需要修改P2P节点数据内容，并在修改后生成新的P2P节点数据并保存在各P2P节点中，访问者通过验证ResourceID等信息核实访问者的访问权限，确保数据访问的安全可控。
在本发明中，原始数据为需要分享的文件数据或文件数据的保存地址，当原始数据文件较大时，可以通过将原始文件数据的保存地址在各个P2P节点分布式存储，可以有效防止攻击者篡改保存的数据，提高数据的安全性。
本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于区块链技术防篡改的数据分享方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据P2P节点数据结构对原始数据进行处理，生成若干P2P节点数据，所述P2P节点数据包含有访问者信息和该节点的Hash值；
根据共识机制验证每一个所述P2P节点数据并接入区块链网络单元，存储在所述P2P区块链网络单元中的各个P2P节点，然后生成包含ResourceID的可分享资源访问链接；
访问者接入所述P2P区块链网络单元并利用所述可分享资源访问链接访问所述P2P节点数据，验证访问者身份，通过验证的访问者可以查看或下载所述P2P节点数据。
2.根据权利要求1所述的基于区块链技术防篡改的数据分享方法，其特征在于，还包括以下步骤：
原始数据拥有者，可修改所述原始数据和/或所述P2P节点数据中的访问者信息，修改后生成新的P2P节点数据；
根据共识机制验证新的P2P节点数据并接入区块链网络单元，存储在各个P2P节点，生成新的可分享资源访问链接。
3.根据权利要求2所述的基于区块链技术防篡改的数据分享方法，其特征在于，所述修改访问者信息包括但不限于：添加/删除访问者ID和添加/删除数据访问密码。
4.根据权利要求1所述的基于区块链技术防篡改的数据分享方法，其特征在于，所述P2P节点数据的数据结构包括：
ResourceID:由一定长度的随机字符组成，具有匿名属性不可追溯，作为区块链中识别P2P节点数据区块的唯一标识；
OwnerID:由一定长度的字符组成，作为区块链中识别数据拥有者的标识；
AccessID:由一定长度的字符组成，作为区块链中识别数据访问者的标识；
Data:需要共享的原始数据,所述原始数据为需要分享的文件数据或文件数据的存放地址；
TimeStamp:所述P2P节点数据上传至区块链的时间戳信息；
DataSize:原始数据的文件大小；
ReserveData:保留数据字段，暂无定义；
Hash:所述P2P节点数据的Hash值，用于数据校验。
5.根据权利要求4所述的基于区块链技术防篡改的数据分享方法，其特征在于，所述Hash值通过包括但不限于AES-128Advanced Encryption Standard 128或SHA-256SecureHash Algorithm 256获得。
6.根据权利要求4所述的基于区块链技术防篡改的数据分享方法，其特征在于，所述原始数据拥有者设置访问类型为通用访问者访问或指定访问者访问，通用访问者直接查询/下载数据，其AccessID设为“general”的保留字段；指定访问者需要通过指定访问者ID和数据访问密码查询/下载数据，其AccessID设为指定访问者ID。
7.一种基于区块链技术防篡改的数据分享系统，其特征在于，包括：
原始数据处理单元，存储需要共享的原始数据，原始数据拥有者通过所述原始数据处理单元设置访问密码和分配访问权限，生成P2P节点数据后上传至P2P区块链网络单元保存，并生成可分享资源访问链接；
P2P区块链网络单元，针对所述P2P节点数据生成区块接入区块链，并在各个P2P节点中保存；
数据访问及处理单元，识别访问者的身份，访问者通过所述数据访问及处理单元完成查询/下载数据，原始数据拥有者通过所述数据访问及处理单元修改所述P2P节点数据内容和访问者信息，上传至所述P2P区块链网络单元中，生成新的可分享资源访问链接。
8.根据权利要求7所述的基于区块链技术防篡改的数据分享系统，其特征在于，所述区块链的类型包括公有链、联盟链或私有链。
9.根据权利要求7所述的基于区块链技术防篡改的数据分享系统，其特征在于，所述原始数据处理单元为智能电视、大屏会议一体机或PC手机等具有一定计算处理能力的设备，并安装有可访问P2P区块链网络单元的应用APP。
10.根据权利要求7所述的基于区块链技术防篡改的数据分享系统，其特征在于，所述原始数据访问及处理单元为智能电视、大屏会议一体机或PC手机等具有一定计算处理能力的设备，并安装有可访问P2P区块链网络单元的应用APP、第三方应用服务或浏览器。
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