CN112084164A - 一种基于区块链与星际文件系统的数据存证方法及系统 - Google Patents

一种基于区块链与星际文件系统的数据存证方法及系统 Download PDF

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黄志炜
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Abstract

本发明通过接收用户上传的待存证数据，采集待存证数据的存证关键信息，并且将待存证数据上传至星际文件系统；利用星际文件系统对待存证数据进行校验，通过校验后，星际文件系统对待存证数据进行分片并存储到不同节点，对待存证数据在星际文件系统中的各分片生成哈希值；基于智能合约将哈希值和存证关键信息用区块链交易记录的形式保存在交易记录详情信息中，建立用户和相关数据的对应映射关系，并将交易记录详情信息分别存储至区块链和数据库中。通过区块链的去中心化特性，结合星际文件系统的分布式的存储特性以及加密强度有效实现了更高的防篡改能力。

Description

一种基于区块链与星际文件系统的数据存证方法及系统
技术领域
本发明涉及计算数据安全技术领域，尤其是一种基于区块链与星际文件系统的数据存证方法及系统。
背景技术
在传统的电子存证平台中，数据一般采用集中式的存储，平台的运营方通过自己的信用进行背书，或联合公证机构增加其权威性。尽管如此，在技术本质上仍未有效解决防篡改的问题。随着区块链技术应用探索的深入，其去中心化、防篡改及可追溯有效的解决了传统存证平台的痛点。采用区块链的电子存证平台可以通过组建联盟链的方式，联合司法鉴定、审计、公证、仲裁等权威机构进行多方存证服务，从技术及权威上根本性解决传统电子存证平台的诸多问题。
智能合约(Smart Contract)是一种旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议。智能合约允许在没有第三方的情况下进行可信交易，这些交易可追踪且不可逆转。在支持智能合约的区块链平台上，任何人都能通过智能合约的方式建立和使用通过区块链技术运行的去中心化应用。
星际文件系统(InterPlanetary File System，缩写IPFS)是一个旨在创建持久且分布式存储和共享文件的网络传输协议。该技术是一种内容可寻址的对等超媒体分发协议。在IPFS网络中的节点将构成一个分布式文件系统。IPFS的工作机制是将整个文件进行拆散，然后储存在不同节点。需要数据的时候，通过文件的索引，从原来存储的位置找回来。
目前基于区块链技术的可信存证方案大多是在原有的存证机制上引入区块链思想。当前电子数据的形式比较混乱，不能有效地统一数据格式，使数据存储的过程更加繁琐。电子数据存储中存在很大的数据安全隐患，中心化的存储方式可能会造成数据被篡改和遗失等风险，使得整个系统不完全可信。而本发明将区块链与星际文件系统结合，利用联盟链的方式进行存证过程记账，利用星际文件系统进行文件拆分存储，更进一步提高存证的安全性及容错性。
发明内容
本发明提出了一种基于区块链与星际文件系统的数据存证方法及系统，以解决上文提到的现有技术的缺陷。
在一个方面，本发明提出了一种基于区块链与星际文件系统的数据存证的方法，该方法包括以下步骤：
S1：接收用户上传的待存证数据，采集待存证数据的存证关键信息，并且将待存证数据上传至星际文件系统；
S2：对待存证数据进行校验，通过校验后，星际文件系统对待存证数据进行分片并存储到不同节点，对待存证数据在星际文件系统中的各分片生成哈希值并发送；
S3：接收哈希值，基于智能合约将哈希值和存证关键信息用区块链交易记录的形式保存在交易记录详情信息中，建立用户和相关数据的对应映射关系，并将交易记录详情信息分别存储至区块链和数据库中。
以上方法将区块链与星际文件系统相结合，利用联盟链的方式，基于智能合约进行存证过程记账，将用户与数据的对应映射关系存入区块链中，同时利用星际文件系统进行文件拆分存储，通过区块链结合星际文件系统的分布式的存储特性以及加密强度可以有效实现更高的防篡改能力。
在具体的实施例中，存证关键信息包括：用户信息、待存证数据的摘要信息和上传时间戳。存证关键信息用于结合数据分片的哈希值建立用户和相关数据的对应映射关系，便于后续证明文件唯一性及通过存证关键信息查找数据分片的哈希值。
在具体的实施例中，步骤S2中生成哈希值的同时还包括星际文件系统获取储存待存证数据的分片的位置信息，并将位置信息发送。
在具体的实施例中，位置信息包括待存证数据在星际文件系统中存储的IP地址和路径。
在具体的实施例中，步骤S3中还包括基于智能合约将位置信息保存在对应分片的哈希值所在的交易记录详情信息中。将数据分片的位置信息对应哈希值存入区块链，便于后续通过哈希值快速查找相应的数据在星际文件系统中所在的位置。
在具体的实施例中，接收用户上传的待存证数据后，需要向系统发送校验请求，对用户的身份信息进行校验，若校验通过，则允许用户进行存证操作。在存证前对用户的身份进行校验，进一步提高了存证的安全性及容错性。
在具体的实施例中，步骤S2中的校验包括验证待存证数据的唯一性，当星际文件系统中不存在与待存证数据相同的数据，则通过校验。
在具体的实施例中，用户和相关数据的对应映射关系包括：用户ID对应于用户待存证数据在星际文件系统中的分片哈希值、待存证数据的上传时间戳和摘要信息。利用哈希值和用户待存证数据的存证关键信息形成数据与用户的对应映射关系，便于后续对用户存证数据进行查找。
根据本发明的第二方面，提出了一种基于区块链与星际文件系统的数据取证的方法，该方法包括以下步骤：
A1：响应用户的取证请求，根据用户信息从数据库中提取用户待取证数据的交易记录详情信息；
A2：通过智能合约和交易记录详情信息提取存储在区块链上的用户待取证数据的哈希值；
A3：利用哈希值在星际文件系统中进行检索，得到待取证数据。
以上方法结合区块链与星际文件系统，根据事先存储在传统数据库中的交易记录详情信息，通过智能合约，对待取证的数据进行高效快速地查找，并保证了数据查找的有效性和可靠性。
在具体的实施例中，响应用户的取证请求后，需要向系统发送校验请求，对用户的身份信息进行校验，若校验通过，则允许用户进行取证操作。
在具体的实施例中，本发明中提到的区块链为一种具有智能合约功能的区块链。通过将存证的关键功能以智能合约的方式写入区块链，更进一步增加了存证的安全性及容错性。
根据本发明的第三方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被计算机处理器执行时实施上文的方法。
根据本发明的第四方面，提出了一种基于区块链与星际文件系统的数据存证的系统，该系统包括：
用户数据上传模块：配置用于接收用户上传的待存证数据，采集待存证数据的存证关键信息，并且将待存证数据上传至星际文件系统；
星际文件系统存证模块：配置用于对待存证数据进行校验，通过校验后，星际文件系统对待存证数据进行分片并存储到不同节点，对待存证数据在星际文件系统中的各分片生成哈希值并发送；
区块链存证模块：配置用于接收哈希值，基于智能合约将哈希值和存证关键信息用区块链交易记录的形式保存在交易记录详情信息中，建立用户和相关数据的对应映射关系，并将交易记录详情信息分别存储至区块链和数据库中。
根据本发明的第五方面，提出了一种基于区块链与星际文件系统的数据取证的系统，该系统包括：
交易记录详情信息提取模块：配置用于响应用户的取证请求，根据用户信息从数据库中提取用户待取证数据的交易记录详情信息；
区块链取证模块：配置用于通过智能合约和交易记录详情信息提取存储在区块链上的用户待取证数据的哈希值；
星际文件系统取证模块：配置用于利用哈希值在星际文件系统中进行检索，得到待取证数据。
本发明通过接收用户上传的待存证数据，采集待存证数据的存证关键信息，并且将待存证数据上传至星际文件系统，对待存证数据进行分片存储，并对各分片生成相应的哈希值，基于智能合约将哈希值和存证关键信息用区块链交易记录的形式保存在交易记录详情信息中，建立用户和相关数据的对应映射关系，并将交易记录详情信息分别存储至区块链和数据库中。将区块链与星际文件系统相结合，利用联盟链的方式，基于智能合约进行存证过程记账，将用户与数据的对应映射关系存入区块链中，同时利用星际文件系统进行文件拆分存储，通过区块链结合星际文件系统的分布式的存储特性以及加密强度可以有效实现更高的防篡改能力。
附图说明
包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明的一个实施例的基于区块链与星际文件系统的数据存证方法的流程图；
图2是本发明的一个实施例的基于区块链与星际文件系统的数据取证方法的流程图；
图3是本发明的一个具体实施例的基于区块链与星际文件系统的数据存证和取证方法的流程图；
图4是本发明的一个具体实施例的基于区块链与星际文件系统的数据存证系统的功能架构图；
图5是本发明的一个具体实施例的数据存证至区块链的结果图；
图6是本发明的一个具体实施例的数据存证至星际文件系统的结果图；
图7是本发明的一个具体实施例的完成数据存证后的存证记录浏览结果图；
图8是本发明的一个实施例的基于区块链与星际文件系统的数据存证系统的框架图；
图9是本发明的一个实施例的基于区块链与星际文件系统的数据取证系统的框架图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
根据本发明的一个实施例的基于区块链与星际文件系统的数据存证方法，图1示出了根据本发明的实施例的基于区块链与星际文件系统的数据存证方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
S101：接收用户上传的待存证数据，采集待存证数据的存证关键信息，并且将待存证数据上传至星际文件系统。
在具体的实施例中，采用一种用户前端与用户和星际文件系统进行交互，包括：
接收用户上传的待存证数据；
接收用户填写的存证单据；
从存证单据中提取用户待存证数据的存证关键信息；
将待存证数据上传至星际文件系统；
接收星际文件系统返回的哈希值和其他数据。
在具体的实施例中，存证单据为一种用于存证关键信息收集的受理单，存证关键信息包括存证的地点、备注信息、用户信息、待存证数据的摘要信息和上传时间戳。
在具体的实施例中，接收用户上传的待存证数据后，需要向系统发送校验请求，对用户的身份信息进行校验，若校验通过，则允许用户进行存证操作。
S102：对待存证数据进行校验，通过校验后，星际文件系统对待存证数据进行分片并存储到不同节点，对待存证数据在星际文件系统中的各分片生成哈希值并发送。
在优选的实施例中，生成哈希值的同时还包括从星际文件系统获取储存待存证数据的分片的位置信息，并将位置信息发送。
在具体的实施例中，位置信息包括待存证数据在星际文件系统中存储的IP地址和路径。
在具体的实施例中，利用星际文件系统对待存证数据进行校验包括验证待存证数据的唯一性，当星际文件系统中不存在与待存证数据相同的数据，则通过校验。
在具体的实施例中，用户和相关数据的对应映射关系包括：用户ID对应于用户待存证数据在星际文件系统中的分片哈希值、待存证数据的上传时间戳和摘要信息。
S103：接收哈希值，基于智能合约将哈希值和存证关键信息用区块链交易记录的形式保存在交易记录详情信息中，建立用户和相关数据的对应映射关系，并将交易记录详情信息分别存储至区块链和数据库中。
在具体的实施例中，采用数据存证平台与用户前端进行交互，接收由用户前端发送的待存证数据的哈希值以及其他相关数据，并对区块链的智能合约功能进行调用，将生成的交易记录详情信息分别存储至区块链和数据库中。
在优选的实施例中，数据存证平台通过智能合约将位置信息保存在对应分片的哈希值所在的交易记录详情信息中。
在具体的实施例中，本发明中提到的区块链为一种具有智能合约功能的区块链。
根据本发明的一个实施例的基于区块链与星际文件系统的数据取证方法，图2示出了根据本发明的实施例的基于区块链与星际文件系统的数据取证方法的流程图。如图2所示，该方法包括以下步骤：
A201：响应用户的取证请求，根据用户信息从数据库中提取用户待取证数据的交易记录详情信息。
在具体的实施例中，当用户前端响应用户的取证请求后，需要向数据存证平台发送校验请求，对用户的身份信息进行校验，若校验通过，则允许用户进行取证操作，此时，由数据存证平台向数据库发送数据提取的请求。
A202：通过智能合约和交易记录详情信息提取存储在区块链上的用户待取证数据的哈希值。
在具体的实施例中，数据存证平台通过调用区块链的智能合约功能对交易记录详情信息进行解析，提取用户待取证数据的哈希值。
A203：利用哈希值在星际文件系统中进行检索，得到待取证数据。
在具体的实施例中，利用数据存证平台调用星际文件系统，实现步骤A203中的操作，并将得到的待取证数据和交易记录详情信息中的区块链数据发送至用户前端与用户进行交互。
图3示出了本发明的一个具体实施例的基于区块链与星际文件系统的数据存证和取证方法的流程图，用户前端采用Web前端301，数据存证平台采用Web服务器302，区块链采用以太坊区块链平台，具体方法包括以下步骤：
S301：Web前端301录入用户填写的存证单据，并接收用户上传的存证文件303，采集存证文件303的存证关键信息；
S302：Web前端301将存证文件303上传至星际文件系统304；
S303：星际文件系统304对存证文件303进行校验，通过校验后，星际文件系统304对存证文件303进行分片并存储到不同节点，对存证文件303在星际文件系统304中的各分片生成哈希值，并将哈希值返回给Web前端301；
S304：Web前端301将星际文件系统304所返回的哈希值和存证关键信息发送至Web服务器302；
S305：Web服务器302基于智能合约将哈希值和存证关键信息用以太坊交易记录的形式保存在交易记录详情信息中，将交易记录详情信息存储到以太坊区块链305上；
S306：Web服务器302将交易记录详情信息保存至数据库306；
S307：当用户进行取证操作时，Web服务器302响应用户的取证请求，从数据库306中提取用户待取证数据的哈希值以及交易记录详情信息；
S308：Web服务器302通过智能合约和交易记录详情信息提取存储在以太坊区块链305上的待取证数据的哈希值；
S309：Web服务器302利用哈希值在星际文件系统304中进行检索，得到待取证数据；
S310：星际文件系统304将待取证数据发送至Web服务器302；
S311：Web服务器302将待取证数据和交易记录详情信息发送至Web前端301与用户进行交互。
虽然上文采用以太坊区块链平台进行区块链存证，以此为例解释了本发明所提出的数据存证方法的工作原理，但是本领域技术人员应当清楚，还可以采用以太坊区块链平台以外的其他具有智能合约功能的区块链产品来实现本发明所提出的方案。
图4示出了本发明的一个具体实施例的基于区块链与星际文件系统的数据存证系统的功能架构图，系统包括：
应用层401：该层包括各类面向外部的应用，包括存证App404、Web应用405和面向管理员的管理维护系统406；
逻辑层402：封装各类的业务功能模块，包括身份验证模块407、文件存证模块408、文件出证模块409、数据查询模块410、权限管理模块411、系统设置模块412和日志记录模块413等。
数据存储层403：部署多节点的私有IPFS网络414，用于分布式地存储存证文件；区块链部分采用联盟区块链415进行多方记账，如司法鉴定中心与公证处联合记账；数据库416用于存储其它常规业务信息。
图5示出了本发明的一个具体实施例的数据存证至区块链的结果图，图6示出了本发明的一个具体实施例的数据存证至星际文件系统的结果图，由图可知待存证文件上传到星际文件系统后返回的哈希值已成功被写入到区块链中，并生成了相应的储存数据信息，包括从区块链读取到的哈希值、该交易记录详情信息的哈希值、该交易记录详情信息的区块链哈希值、该交易记录详情信息消耗的gas和浏览器访问地址。
图7是本发明的一个具体实施例的完成数据存证后的存证记录浏览结果图，图中展示了存证文件的ID与其所储存在区块链的地址、储存在星际文件系统中的地址、储存时间和储存用户的对应关系。
图8示出了本发明的一个实施例的基于区块链与星际文件系统的数据存证系统的框架图。该系统包括用户数据上传模块801、星际文件系统存证模块802和区块链存证模块803。
在具体的实施例中，用户数据上传模块801被配置用于接收用户上传的待存证数据，采集待存证数据的存证关键信息，并且将待存证数据上传至星际文件系统。星际文件系统存证模块802被配置用于对待存证数据进行校验，通过校验后，星际文件系统对待存证数据进行分片并存储到不同节点，对待存证数据在星际文件系统中的各分片生成哈希值并发送。区块链存证模块803被配置用于接收哈希值，基于智能合约将哈希值和存证关键信息用区块链交易记录的形式保存在交易记录详情信息中，建立用户和相关数据的对应映射关系，并将交易记录详情信息分别存储至区块链和数据库中。通过以上模块的共同作用，使区块链与星际文件系统的分布式的存储特性以及加密强度相结合，有效实现了更高的防篡改能力。
图9示出了本发明的一个实施例的基于区块链与星际文件系统的数据取证系统的框架图。该系统包括交易记录详情信息提取模块901、区块链取证模块902和星际文件系统取证模块903。
在具体的实施例中，交易记录详情信息提取模块901被配置用于响应用户的取证请求，根据用户信息从数据库中提取用户待取证数据的交易记录详情信息。区块链取证模块902被配置用于通过智能合约和交易记录详情信息提取存储在区块链上的用户待取证数据的哈希值。星际文件系统取证模块903被配置用于利用哈希值在星际文件系统中进行检索，得到待取证数据。通过以上模块的共同作用，结合区块链与星际文件系统，根据事先存储在传统数据库中的交易记录详情信息，通过智能合约，对待取证的数据进行高效快速地查找，并保证了数据查找的有效性和可靠性。
本发明的实施例还涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被计算机处理器执行时实施上文中的方法。该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。需要说明的是，本申请的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读介质或者是上述两者的任意组合。
本发明将区块链与星际文件系统相结合，利用星际文件系统对存证文件进行拆分存储，同时利用联盟链的方式，基于智能合约进行存证过程记账，以区块链交易记录的形式存储关键存证信息，将用户与数据的对应映射关系存入区块链中，最后将其他重要业务信息存入数据库中，便于后续取证过程的查找。通过区块链的去中心化特性，结合星际文件系统的分布式的存储特性以及加密强度有效实现了更高的防篡改能力。基于以上存证的方法，在取证过程中从数据库中提取区块链交易记录，通过智能合约解析出目标文件的哈希值，再通过哈希值在星际文件系统中搜索到目标文件。实现了对目标文件进行高效快速地查找，并保证了数据查找的有效性和可靠性。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (15)

1.一种基于区块链与星际文件系统的数据存证方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：接收用户上传的待存证数据，采集待存证数据的存证关键信息，并且将待存证数据上传至星际文件系统；
S2：对所述待存证数据进行校验，通过校验后，星际文件系统对所述待存证数据进行分片并存储到不同节点，对所述待存证数据在星际文件系统中的各分片生成哈希值并发送；
S3：接收所述哈希值，基于智能合约将所述哈希值和所述存证关键信息用区块链交易记录的形式保存在交易记录详情信息中，建立用户和相关数据的对应映射关系，并将所述交易记录详情信息分别存储至区块链和数据库中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存证关键信息包括：用户信息、所述待存证数据的摘要信息和上传时间戳。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中生成所述哈希值的同时还包括星际文件系统获取储存所述待存证数据的分片的位置信息，并将所述位置信息发送。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述位置信息包括所述待存证数据在所述星际文件系统中存储的IP地址和路径。
5.根据权利要求1和3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括基于智能合约将所述位置信息保存在对应分片的哈希值所在的所述交易记录详情信息中。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收用户上传的待存证数据后，需要向系统发送校验请求，对用户的身份信息进行校验，若校验通过，则允许用户进行存证操作。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中的校验包括验证所述待存证数据的唯一性，当星际文件系统中不存在与所述待存证数据相同的数据，则通过校验。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户和相关数据的对应映射关系包括：用户ID对应于所述用户待存证数据在星际文件系统中的分片哈希值、待存证数据的上传时间戳和摘要信息。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区块链为一种具有智能合约功能的区块链。
10.一种基于区块链与星际文件系统的数据取证方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1：响应用户的取证请求，根据用户信息从数据库中提取用户待取证数据的交易记录详情信息；
A2：通过智能合约和所述交易记录详情信息提取存储在区块链上的所述用户待取证数据的哈希值；
A3：利用所述哈希值在星际文件系统中进行检索，得到所述待取证数据。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述响应用户的取证请求后，需要向系统发送校验请求，对用户的身份信息进行校验，若校验通过，则允许用户进行取证操作。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述区块链为一种具有智能合约功能的区块链。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被计算机处理器执行时实施权利要求1至12中任一项所述的方法。
14.一种基于区块链与星际文件系统的数据存证系统，其特征在于，包括：
用户数据上传模块：配置用于接收用户上传的待存证数据，采集待存证数据的存证关键信息，并且将待存证数据上传至星际文件系统；
星际文件系统存证模块：配置用于对所述待存证数据进行校验，通过校验后，星际文件系统对所述待存证数据进行分片并存储到不同节点，对所述待存证数据在星际文件系统中的各分片生成哈希值并发送；
区块链存证模块：配置用于接收所述哈希值，基于智能合约将所述哈希值和所述存证关键信息用区块链交易记录的形式保存在交易记录详情信息中，建立用户和相关数据的对应映射关系，并将所述交易记录详情信息分别存储至区块链和数据库中。
15.一种基于区块链与星际文件系统的数据取证系统，其特征在于，包括：
交易记录详情信息提取模块：配置用于响应用户的取证请求，根据用户信息从数据库中提取用户待取证数据的交易记录详情信息；
区块链取证模块：配置用于通过智能合约和所述交易记录详情信息提取存储在区块链上的所述用户待取证数据的哈希值；
星际文件系统取证模块：配置用于利用所述哈希值在星际文件系统中进行检索，得到所述待取证数据。
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