CN111611554A - 基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统及方法 - Google Patents

Abstract

基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统及方法，它属于图档文件的流转与追溯技术领域。本发明解决了传统的图档流转与追溯系统对图档文件共享的可信性、安全性以及交易的可追溯性尚不完善的问题。本发明将所有参与企业对于图档文件的交易、图档文件的加解密等记录全方位地存储到区块链中，既能保证图档文件交易记录的可追溯性，也能保证图档文件交易记录在区块链中永久性保存。由于系统中加入了对图档文件的加解密，将解密图档文件的私钥存放在区块链中，提高了图档文件共享的安全性和可信性，并且私钥的交易记录同样可以追溯、不可篡改，进一步提高了图档文件的安全性。本发明可以应用于图档文件的流转与追溯领域。

Description

基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统及方法

技术领域

本发明属于图档文件的流转与追溯技术领域，具体涉及一种基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统及方法。

背景技术

在轨道交通装备设计的整个过程中，存在着如二维图纸、三维模型、规格说明、仿真结果、审批文档等一系列种类繁多、格式互异的图档文件，大量图档文件往往散落在各企业或者部门，这导致企业协同过程中图档流转滞后，而图档的散落无序也增加了相关人员获取目标图档的难度。为了解决企业之间图档流转滞后和散落无序的问题，图档管理系统将对图档进行统一收集和管理，并提供基本的上传、分类、检索、浏览、下载、更新、删除等功能。同时系统对图档的各类操作提供严格的权限控制；无论是对图档的上传、浏览、下载、删除等各类操作，都需要经过严格的权限验证，权限不足则予以拒绝。

在现有电子环境与技术条件下，电子文件存在着易更改性、虚拟性，以数据形式表现的电子文件难以确保在未来的保存、迁移、利用中的真实性得到持续性维护等局限。电子数据是一种特殊资产，具有“看过或复制即被拥有”特性，其数据本身易篡改且不留痕迹，容易导致数据资产所有权模糊，唯一性无法确认，进而使得数据资产被非法访问、修改或占有，损害数据所有者的利益与积极性。同时，轨道交通装备因为其行业的特殊性，企业内部的图档保密级别较高，而传统的图档流转与追溯系统对于图档文件共享的可信性、安全性以及交易的可追溯性仍有尚不完善之处。因此，需要寻找一种新的方法来设计系统以提高企业间共享的图档文件的安全性、保密性。

发明内容

本发明的目的是为解决传统的图档流转与追溯系统对图档文件共享的可信性、安全性以及交易的可追溯性不完善，导致图档文件共享的可信性、安全性以及交易的可追溯性差的问题，而提出了一种基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统及方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：基于本发明的一个方面：

一种基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统，所述系统包括客户端、区块链网络和数据库三个部分，其中：

客户端用于用户与系统之间的交互，将用户对图档文件添加的描述信息以及图档文件上传时的时间戳信息进行封装，获得封装好的结构体对象；

结构体对象经过逐层传递后被封装成交易请求，并发送到区块链网络；交易请求与区块链网络中部署的智能合约相对应，且将交易请求信息分别作为对应智能合约的参数；

区块链网络由部署了区块链的节点组成；

按照每一个区块产生的先后顺序，将各区块通过哈希指针依次连接形成区块链；所述每一个区块均用于存储企业图档文件的权限、私钥和历史交易信息；

每一个企业对应形成一个权利对等的节点；获取到各个企业的网络地址后，将区块链网络配置好，确保客户端与区块链网络的正常通信，系统创建通道后将智能合约实例化安装到区块链网络中的每一个节点；

客户端需要根据具体的业务逻辑来调用区块链网络中部署的智能合约，智能合约接收来自客户端的参数并执行，以完成相应的业务逻辑；

若某个节点的区块链存储信息增加，系统将为区块链网络中的所有节点自动同步区块链信息，保持全网账本信息一致；

数据库用于存储图档文件在计算机存储空间中存放的路径，客户端对数据库进行查询以获得图档文件在计算机存储空间中的存储位置；

进一步地，所述客户端利用SDK与区块链网络进行交互，对于具体的业务逻辑，客户端将利用SDK接口来调用区块链网络中部署的智能合约；

进一步地，所述客户端需要根据具体的业务逻辑来调用区块链网络中部署的智能合约，所述业务逻辑具体包括新增图档文件交易、查询图档文件交易的历史记录、存储图档文件操作权限、查询图档文件操作权限、存储图档文件私钥和查询图档文件私钥；

进一步地，所述区块链网络中的每一个节点需要经过身份认证后再加入到区块链网络中；

由证书颁发机构为加入的节点颁发证书，证书颁发机构可在企业之间选定；

更进一步地，所述智能合约安装并运行在docker环境中。

基于本发明的另一个方面：一种基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统的图档文件流转与追溯方法，所述方法具体为：

企业将拥有的图档文件存储在自身的计算机存储空间中，数据库用于存储图档文件在计算机存储空间中存放的路径，区块链中保存着企业图档文件的相关权限和私钥；

当企业之间需要进行图档文件的流转时，对于企业A和企业B，若企业A向企业B请求一份图档文件，则企业A需要在客户端进行请求操作；

客户端向企业B发出企业A的请求，同时将交易请求进行封装传递，并调用区块链网络中部署的相应智能合约，将交易请求信息永久保存到区块链中；

以企业A的id为键形成一个交易的结构体对象，结构体对象中包含一个和交易状态相关的变量，变量用于标志当前交易进行的状态；

客户端继续调用权限验证的智能合约，从区块中查询请求的图档文件的权限；

若请求验证不通过，则客户端提示企业A不具备向企业B请求该图档文件的权限，请求失败；

若请求验证通过，则客户端调用取出私钥的智能合约，从区块中查询图档文件的私钥并返回，客户端将对数据库进行查询以获得图档文件在计算机存储空间中的存储位置，从存储位置中取出图档文件；

取出图档文件后，企业B将查询到的私钥以及取出的图档文件通过客户端一并发送给企业A，企业A将图档文件进行解密并查看；

企业B向企业A发送私钥的同时，客户端将再次调用智能合约将发送图档文件的交易记录存储到区块中，将交易结构体对象中的变量进行修改，修改后的变量表示当前新的交易状态；

进一步地，所述变量用于标志当前交易进行的状态，当前交易进行的状态具体包括以下三种情况：

1)、请求方请求某个图档文件，但是被请求方还没有回应；

2)、被请求方已经回应并且将相关的图档文件发送给了请求方，但是请求方还没有确认；

3)、请求方确认收到了请求的图档文件；

更进一步地，所述以企业A的id为键形成一个交易的结构体对象，智能合约还会记录企业A的交易目标对象企业B的用户id；

对于企业B来说，在区块链网络中存在着一个结构体对象，该结构体对象用来存储所有请求交易企业B图档文件和私钥的企业id，即该结构体对象用来存储请求企业B图档文件和私钥的企业id列表；

在需要查询某个图档文件交易时，需要查询拥有该图档文件的企业的id列表，或者需要查询所有请求该图档文件的企业id列表，再根据请求方id和被请求方id的组合对该图档文件交易进行精确查询。

本发明的有益效果是：本发明提出了一种基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统及方法，本发明将所有参与企业对于图档文件的交易、图档文件的加解密等记录全方位地存储到区块链中，既能保证图档文件交易记录的可追溯性，也能保证图档文件交易记录在区块链中永久性保存，并且区块链网络中的每个企业都拥有交易记录的副本。

由于系统中加入了对图档文件的加解密，将解密图档文件的私钥存放在区块链中，提高了图档文件共享的安全性和可信性，并且私钥的交易记录同样可以追溯、不可篡改，进一步提高了图档文件的安全性。

附图说明

图1为本发明的基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统示意图；

图中Block代表区块；

图2为本发明的基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统中关于图档文件流转业务的时序图。

具体实施方式

区块链是一种分布式、去中心化的数据库，区块链中存储区块链网络节点中共享的交易记录。区块链的实质是不同的节点共同参与的分布式数据库，是一个开放式的公共账本。区块链系统将交易数据包形成区块，中间有一个加密的哈希值计算，按照发生时间先后的顺序从前往后依次连接起来，形成区块链。区块链系统的基本特性是去中心化，基于密码学原理，与传统的支付方式不同，在这个系统中不存在一个中心支付清算系统，而是允许任何两个有交易意愿的节点进行直接交易不必通过可信任的第三方，任一节点的损坏都不会影响到整个网络的运行，这种去中心化的系统具有交易效率高、维护成本低、义务连续性高等优点。由于区块链账本是分布式的，任何人都可以获取系统中的公开数据。数据在区块链网络中存储依靠的主要媒介是若干个区块组成的链状结构，这些区块都包含了时间戳，使得在区块链网络中发生的交易能够容易被追溯。由于修改区块链中的区块数据需要非常巨大的计算资源，单个节点修改账本的难度非常大，并且区块链网络中的每个节点都拥有全网一致的账本，即便是某个节点修改了账本，只要半数以上的账本数据保持一致就能保证整个区块链网络账本的一致性。在可信问题方面，区块链技术基于数学算法进行信用创造机制的重构，将社会对制度、契约等传统的信任转移到对技术、机器的信任上。

区块链按照网络准入权限，将区块链种类划分为公有链、联盟链以及私有链。公有链对全网公开，任何节点可以加入区块链，无权限限制，公有链可以发行虚拟货币以激励矿工进行挖矿来维持整个系统的持续有效运行。比特币系统和以太坊系统就是典型的公有区块链系统。联盟链是一种具有身份准入机制的区块链，一个节点必须经过身份认证才能加入到区块链网络中；私有链是一种网络准入权限掌握在某个特定组织手里的区块链，节点想要加入区块链网络，需要获得组织的授权。联盟链的网络准入权限在多个组织手里，节点的加入同样需要获得组织的授权，属于一种去中心化程度较高的私有链。联盟链去中心化程度介于私有链和公有链之间，区块链中的数据不会公开，只限于联盟里的机构及用户才有权限访问，并由于联盟中的节点数不多，交易速度很快，弥补了公有链在实际应用时的缺点。

区块链的加密，不可篡改，交易可追溯等特点弥补了传统的图档系统中图档在流转时的安全性低，流转记录不可追溯等问题，为了保证轨道交通装备设计过程中图档的安全性、保密性，区块链技术为系统其提供强大的支持。基于此，本发明利用区块链技术来提供对轨道交通装备设计行业中图档资料等电子文件的可信验证和安全存储等方面的支持。利用区块链技术提供图档交易全过程，多信息永久记录、交易历史信息随时可查等功能。

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于联盟区块链的轨道交通装备设计图档流转与追溯系统包括：

客户端，将前端传来的数据如企业人员自行添加的描述信息、系统中图档上传时的时间戳信息等封装成能够进行传递的对象；

该对象在后端进行逐层传递，在发送给区块链网络之前被封装成与区块链网络中相应智能合约对应的交易请求；

交易请求作为智能合约的参数，发送到区块链网络，智能合约执行后将生成一个map结构，该map结构存储着图档的id和该图档的相关信息，map结构用来持久化存储交易的信息，便于将来的查询校对；

客户端利用SDK与区块链网络进行交互，客户端对于具体的业务逻辑将利用SDK接口来调用区块链网络中部署的智能合约；

客户端操作区块链网络以执行通道创建、通道配置、企业节点加入通道等功能；

当所有节点准备就绪后，客户端将智能合约实例化并安装到区块链网络中的每一个对等节点。

区块链中的每一个节点都运行着一套相同的智能合约，等待客户端的调用；

当区块链网络中的某一节点执行了一条智能合约后，会引发本地区块链中区块数据的变化，当所有节点通过共识机制达成信任后，区块链网络中的其他相关节点都将在本地独立执行该条智能合约，以保持自身本地账本与其他节点账本的一致性，智能合约的参数由发生交易的节点通过区块链网络进行传递；

区块链网络中的节点通过共识机制达成信任，一旦系统中的某项图档文件交易在区块链网络中达成共识，此项交易将会被永久写入区块链，保证图档文件交易记录的可追溯性；

当某个节点发生图档交易记录或者私钥交易记录时，客户端调用相关的智能合约，此时其他对等节点也将在本地账本副本独立执行交易；

每个节点都将使用相同的输入参数独立执行相应的智能合约，以更新它们账本的本地状态，基于此，所有对等节点最终将拥有完全相同的账本状态。

智能合约，智能合约运行在docker环境中，包含新增图档交易、查询图档交易历史记录、存储图档操作权限、查询图档操作权限、存储图档私钥、查询图档私钥等业务逻辑。

区块链，采用开发平台提供的区块链，每个区块中可能存储多笔交易记录，当交易记录数目等于区块的容量，系统将产生新的区块存放在本地的文件系统中；

按照区块产生的先后顺序，系统将区块从前至后依次连接起来形成区块链；

在平台提供的区块链中，存在着一种非关系型数据库，非关系型数据库中存储最后一次的交易记录，即保存了账本的当前状态值，可从数据库而非区块链中查询当前值；

在使用过程中，首先获取到轨道交通装备各个企业的网络地址，将区块链网络配置好，确保客户端与区块链网络的正常通信，然后系统创建通道并将智能合约实例化安装到区块链网络中的每一个节点，最终可以完成整个基于联盟区块链的轨道交通装备设计图档流转与追溯系统的部署。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一的进一步具体说明，将完整地阐述轨道交通装备各个企业的具体图档流转过程；

对于轨道交通装备中的设计图档，图档存储在图档拥有企业的服务器文件系统中，数据库中存储图档在文件系统中存放的路径，区块链中保存着企业图档的相关权限和私钥；

当企业之间需要进行图档的流转时，对于轨道交通装备企业A和B，企业A向企业B请求一份图档，企业A在客户端进行请求操作；

系统在向企业B发出请求的同时会将交易请求进行封装传递并调用相关的智能合约，将交易请求信息永久保存到区块链开发与运行平台中；

交易请求一旦被创建，就会以企业A的id为键，形成一个交易的结构体，结构体中包含多个和交易状态相关的标志位，系统基于标志位记录图档交易的进行状态；

创建交易请求后，为了验证企业A对于图档的相关操作权限，客户端继续调用权限验证的智能合约，从区块链开发与运行平台中查询请求的图档的权限；

如果验证通过，客户端调用取出私钥的智能合约，从区块链开发与运行平台中查询图档的私钥并返回，否则客户端提示企业A不具备相关权限，请求失败；

权限验证通过后，客户端将对数据库进行操作以查询图档在文件系统中的存储位置，从存储位置中取出图档；

取出图档后，企业B将查询到的私钥通以及取出的图档同过客户端一并发送给企业A，企业A此时可以将图档进行解密并查看；

私钥发送的同时，客户端将再次调用智能合约将发送图档的交易记录存储到区块链开发与运行平台，将交易结构体中的标志位进行修改，表示当前新的交易状态；

整个的轨道交通装备设计图档流转的过程中，区块链中会生成关于企业A的id的交易结构体对象，除此之外，智能合约还会记录下企业A的交易目标对象企业B的用户id；

对于企业B来说，在区块链中也会存在一个结构体对象用来存储所有请求交易其图档和私钥的企业id，即请求其图档和私钥的企业id列表；

在查询某个图档交易时，会首先查询图档拥有企业的id列表，或者查询所有请求该图档的企业id列表，随后就可以根据请求方id和被请求方id的组合对某个特定的图档交易进行精确查询；

同理，对于企业A的其他请求，客户端均可以通过调用相应的智能合约来实现。

本发明的上述算例仅为详细地说明本发明的计算模型和计算流程，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统，其特征在于，所述系统包括客户端、区块链网络和数据库三个部分，其中：

客户端用于用户与系统之间的交互，将用户对图档文件添加的描述信息以及图档文件上传时的时间戳信息进行封装，获得封装好的结构体对象；

结构体对象经过逐层传递后被封装成交易请求，并发送到区块链网络；交易请求与区块链网络中部署的智能合约相对应，且将交易请求信息分别作为对应智能合约的参数；

区块链网络由部署了区块链的节点组成；

按照每一个区块产生的先后顺序，将各区块通过哈希指针依次连接形成区块链；所述每一个区块均用于存储企业图档文件的权限、私钥和历史交易信息；

每一个企业对应形成一个权利对等的节点；获取到各个企业的网络地址后，将区块链网络配置好，确保客户端与区块链网络的正常通信，系统创建通道后将智能合约实例化安装到区块链网络中的每一个节点；

客户端需要根据具体的业务逻辑来调用区块链网络中部署的智能合约，智能合约接收来自客户端的参数并执行，以完成相应的业务逻辑；

若某个节点的区块链存储信息增加，系统将为区块链网络中的所有节点自动同步区块链信息，保持全网账本信息一致；

数据库用于存储图档文件在计算机存储空间中存放的路径，客户端对数据库进行查询以获得图档文件在计算机存储空间中的存储位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统，其特征在于，所述客户端利用SDK与区块链网络进行交互，对于具体的业务逻辑，客户端将利用SDK接口来调用区块链网络中部署的智能合约。

3.根据权利要求2所述的一种基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统，其特征在于，所述客户端需要根据具体的业务逻辑来调用区块链网络中部署的智能合约，所述业务逻辑具体包括新增图档文件交易、查询图档文件交易的历史记录、存储图档文件操作权限、查询图档文件操作权限、存储图档文件私钥和查询图档文件私钥。

4.根据权利要求3所述的一种基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统，其特征在于，所述区块链网络中的每一个节点需要经过身份认证后再加入到区块链网络中。

5.根据权利要求4所述的一种基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统，其特征在于，所述智能合约安装并运行在docker环境中。

6.基于权利要求1所述的一种基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统的图档文件流转与追溯方法，其特征在于，所述方法具体为：

企业将拥有的图档文件存储在自身的计算机存储空间中，数据库用于存储图档文件在计算机存储空间中存放的路径，区块链中保存着企业图档文件的相关权限和私钥；

当企业之间需要进行图档文件的流转时，对于企业A和企业B，若企业A向企业B请求一份图档文件，则企业A需要在客户端进行请求操作；

客户端向企业B发出企业A的请求，同时将交易请求进行封装传递，并调用区块链网络中部署的相应智能合约，将交易请求信息永久保存到区块链中；

以企业A的id为键形成一个交易的结构体对象，结构体对象中包含一个和交易状态相关的变量，变量用于标志当前交易进行的状态；

客户端继续调用权限验证的智能合约，从区块中查询请求的图档文件的权限；

若请求验证不通过，则客户端提示企业A不具备向企业B请求该图档文件的权限，请求失败；

若请求验证通过，则客户端调用取出私钥的智能合约，从区块中查询图档文件的私钥并返回，客户端将对数据库进行查询以获得图档文件在计算机存储空间中的存储位置，从存储位置中取出图档文件；

取出图档文件后，企业B将查询到的私钥以及取出的图档文件通过客户端一并发送给企业A，企业A将图档文件进行解密并查看；

企业B向企业A发送私钥的同时，客户端将再次调用智能合约将发送图档文件的交易记录存储到区块中，将交易结构体对象中的变量进行修改，修改后的变量表示当前新的交易状态。

7.根据权利要求6所述的一种基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统的图档文件流转与追溯方法，其特征在于，所述变量用于标志当前交易进行的状态，当前交易进行的状态具体包括以下三种情况：

1)、请求方请求某个图档文件，但是被请求方还没有回应；

2)、被请求方已经回应并且将相关的图档文件发送给了请求方，但是请求方还没有确认；

3)、请求方确认收到了请求的图档文件。

8.根据权利要求7所述的一种基于联盟区块链的图档文件流转与追溯系统的图档文件流转与追溯方法，其特征在于，所述以企业A的id为键形成一个交易的结构体对象，智能合约还会记录企业A的交易目标对象企业B的用户id；

对于企业B来说，在区块链网络中存在着一个结构体对象，该结构体对象用来存储所有请求交易企业B图档文件和私钥的企业id，即该结构体对象用来存储请求企业B图档文件和私钥的企业id列表；

在需要查询某个图档文件交易时，需要查询拥有该图档文件的企业的id列表，或者需要查询所有请求该图档文件的企业id列表，再根据请求方id和被请求方id的组合对该图档文件交易进行精确查询。

Images