CN112182110A - 一种基于区块链的市民数据可信共享方法及系统 - Google Patents

一种基于区块链的市民数据可信共享方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于区块链的市民数据可信共享方法及系统，该方法包括以下步骤；采集市民数据；按结构化数据、半结构化数据、非结构化数据三大类对市民数据进行分类和处理；根据市民数据处理的结果生成异构信息网络图；将异构信息网络图进行同态加解密处理，生成密文异构信息网络图数据；根据密文异构信息网络图数据生成区块并加入链。本发明通过同态加密机制，实现了对市民数据的可信加密，克服了传统的市民数据简单共享，缺乏安全保护机制的缺点；最后通过对密文异构信息网络图生成区块，加密链中进行市民数据共享传输，解决了政府多部门的市民数据无法可信共享的难题。

Description

一种基于区块链的市民数据可信共享方法及系统
技术领域
本发明涉及数据共享技术领域，尤其涉及一种基于区块链的市民数据可信共享方法及系统。
背景技术
目前，市民数据主要通过统一的政府公共数据开放共享平台进行数据信息交换和共享，政府数据开放共享平台的主要功能包括信息资源目录管理、元数据管理和数据质量管理等内容，通过政府数据开放共享平台使得政府各部门的数据实现互联互通、数据共享。
在政府的市民数据共享的推进过程中，存在着“不愿共享”、“不敢共享”、“不能共享”三个难题。许多政府部门不愿意将本部门本系统的市民数据拿出来与其他部门共享。
对于现有的市民数据的共享来说，只有一个可持续运行的可信的共享方法，才能促进政府各部门多源异构市民数据的互联互通的实现，才能持续推动多部门市民数据的安全可信的共享利用，但是已有的技术无论是采用数据治理功能来实现数据的统一化表示，还是通过对市民数据的标准化处理来实现市民数据的共享，都存在着严重的缺陷，一是缺乏对多源异构化的市民数据的统一的可信表示，二缺乏对市民数据的安全保障，无法实现可信共享。
目前市民数据资源主要包括原生性数据、数字化档案数据和混合性数据。如何将这些状态各异的数据进行整合与共享,避免数据浪费；同时市民数据结构日趋复杂,包括线下市民活动产生的数据、传统政务系统生成的数据,以及政务新媒体产生的数据等。这些数据呈现出结构化、半结构化和非结构化相互交汇融合等特征。现有的技术措施只能处理结构化市民数据，无法处理非结构化或者半结构化市民数据，但是越来越多的“非结构化数据”市民数据开始大规模应用，包括社交媒体、电子邮件、文本、音频、视频、照片、网络日志等，而现有的数据治理无法实现对这些非结构化市民数据或者半结构化市民数据的统一可信表示。
其次，目前的技术无法对市民数据共享过程中提供安全保障，传统的数据治理仅仅包括了信息资源目录管理、元数据管理和数据质量管理，而缺乏对于市民数据的安全保障，在跨部门的数据共享过程中，由于共享机制的不安全，从而导致在计算过程中的数据泄露问题，因此现有数据共享机制无法为市民数据的可信共享提供安全保障。
再次，即使市民数据通过联盟链进行数据共享，但是在联盟链上缺乏一套合适的安全机制，也会造成在联盟链上传输时，所有市民数据的大范围数据泄密的问题。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种基于区块链的市民数据可信共享方法及系统。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于区块链的市民数据可信共享方法，包括以下步骤；
A、采集市民数据；
B、按结构化数据、半结构化数据、非结构化数据三大类对市民数据进行分类和处理；
C、根据市民数据处理的结果生成异构信息网络图；
D、将异构信息网络图进行同态加解密处理，生成密文异构信息网络图数据；
E、根据密文异构信息网络图数据生成区块并加入链。
进一步的，所述异构信息网络图包括结构化市民数据v1、半结构化市民数据v2、非结构化市民数据v3。
进一步的，所述异构信息网络图的向量表达为G＝(V,E)；
其中G代表所有的市民数据；V代表单个的市民数据集，E代表V之间不同的关系。
一种基于区块链的市民数据可信共享系统，包括：
数据采集模块：用于从节点采集数据；
数据处理模块：用于按结构化数据、半结构化数据、非结构化数据三大类对数据进行分类和处理；
异构信息网络生成模块；用于根据数据处理结果生成异构信息网络图；
同态加解密模块：用于对异构信息网络图进行同态加解密处理，生成密文异构信息网络图数据；
区块共享模块：用于将密文异构信息网络图数据生成块，连同相应的时间戳写入区块链中。
进一步的，所述数据处理模块包括用于对市民数据进行解析的数据解析器和对数据进行转换的数据转换器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1，本发明在实现对结构化市民数据、半结构化市民数据、非结构化市民数据的统一表示的基础上，利用异构信息网络图的优点，实现了将结构化市民数据、半结构化市民数据、非结构化市民数据的统一关联性表示；
2，本发明通过同态加密机制，实现了对市民数据的可信加密；其利用同态加密的特性，在加密后可直接对密文进行相应的算术运算,其运算结果与明文域中对应的运算结果一致的原理，克服了传统的市民数据简单共享，缺乏安全保护机制的缺点；
3、最后通过对密文异构信息网络图生成区块，加入区块链中进行市民数据共享传输，解决了政府多部门的市民数据无法可信共享的难题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1为本发明实施例中的基于区块链的市民数据可信共享的流程图；
图2为本发明实施例中数据处理图；
图3为本发明实施例中生成的异构信息网络图；
图4为本发明实施例中的市民数据同态加密过程图；
图5为本发明实施例中的市民数据同态解密过程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本实施例公开的基于区块链的市民数据可信共享方法，包括以下步骤；
A、采集市民数据；
B、按结构化数据、半结构化数据、非结构化数据三大类对市民数据进行分类和处理；
C、根据市民数据处理的结果生成异构信息网络图；
D、将异构信息网络图进行同态加解密处理，生成密文异构信息网络图数据；
E、根据密文异构信息网络图数据生成区块并加入链，从而实现市民数据的可信共享。
基于上述市民数据可信共享方法的实现，本发明公开一种基于区块链的市民数据可信共享系统，该系统包括：
数据采集模块：用于从节点采集数据；
数据处理模块：用于按结构化数据、半结构化数据、非结构化数据三大类对数据进行分类和处理；
异构信息网络生成模块；用于根据数据处理结果生成异构信息网络图；
同态加解密模块：用于对异构信息网络图进行同态加解密处理，生成密文异构信息网络图数据；
区块共享模块：用于将密文异构信息网络图数据生成块，连同相应的时间戳写入区块链中，实现市民数据可信共享。
其中，数据处理模块包括用于对市民数据进行解析的数据解析器和对数据进行转换的数据转换器。
区块链技术，被称为分布式记账技术，是一种由若干台计算设备共同参与“记账”，一起维护一份完整的分布式数据库的新兴技术。由于区块链技术具有去中心化、不可篡改、共识维护、公开透明、全程留痕、可以追溯等特征。每台计算设备都可以公开透明的参与“记账”和分布式数据库的共同维护，并且各计算设备之间可以快速的进行数据同步和共享，因此使得区块链技术在众多的数据共享领域具有广泛的应用。
同态加密提供了一种对加密数据进行处理的功能，除了能实现基本的加密操作之外，还能实现密文间的多种计算功能，即先计算后解密可等价于先解密后计算。也就是说，其他人可以对加密数据进行处理，但是处理过程不会泄露任何原始内容。同时，拥有密钥的用户对处理过的数据进行解密后，得到的正好是处理后的结果。
本发明在实现对结构化市民数据、半结构化市民数据、非结构化市民数据的统一表示的基础上，利用异构信息网络图的优点，实现了将结构化市民数据、半结构化市民数据、非结构化市民数据的统一关联性表示；然后通过同态加密机制，实现了对市民数据的可信加密，利用同态加密的特性，在加密后可直接对密文进行相应的算术运算,其运算结果与明文域中对应的运算结果一致的原理，克服了传统的市民数据简单共享，缺乏安全保护机制的缺点，再对密文异构信息网络图生成区块，加密链中进行市民数据共享传输。
实施例2
基于实施例1，本实施例公开一方法的具体实施方式，如图1所示，包括以下步骤：
S101，从政府部门节点采集数据；该市民数据包括市民的基本信息、通信信息、日志信息、社交行为信息。
S102，对采集的数据进行数据处理；
如图2所示，S102具体包括：
S10201，数据输入到数据解析器，将政府各部门采集的市民数据进行数据解析，按照结构化数据、半结构化数据、非结构化数据三大类进行数据解析和分类；
S10202，将市民数据解析完的数据输入到数据转换器，将解析的数据按照异构信息网络图的要求进行数据转换，等待输入到异构信息网络图。
S103，根据S102处理后的数据的类型和特征生成异构信息网络图；
如图3所示，该异构信息网络图包括结构化市民数据v1、半结构化市民数据v2、非结构化市民数据v3。其中结构化市民数据v1可以存储各种结构化市民数据，比如v4、v5等，其中半结构化市民数据v2可以存储各种半结构化市民数据，比如v6、v7等，其中非结构化市民数据v3可以存储各种非结构化市民数据，比如v8、v9等。
因此，市民数据可以用异构信息网络来表示，即市民数据可以用一个有向图G＝(V,E)来表示。
其中，V是市民数据节点类型，E是边类型，其中G代表所有的市民数据；V代表单个的市民数据集，E代表V之间不同的关系；
用映射函数φ:V→A来表示每一个v∈V属于节点类型集合A:φ(v)∈A，
用映射函数ψ:E→R表示每条边e∈E属于边的类型集合R:ψ(e)∈R；
在这个异构信息网络中，|A|>1或者|R|>1。
在图3所示的异构信息网络中，其中v0节点代表整个市民数据，v1代表结构化的市民数据，v2代表半结构化数据的市民，v3代表非结构化数据的市民数据；其中结构化市民数据v1又由v4市民的基本信息数据组成，半结构化市民数据v2又由v6市民的通信信息和v7市民的日志信息组成，而非结构化市民数据数据v3又由v8市民的社交行为信息组成。
S104，将生成的异构信息网络图进行同态加解密处理，生成密文异构信息网络图数据，确保市民数据的安全可信。
如图4所示，市民数据生成的原始异构信息网络图数据，通过同态加解密模块，实现了同态加密，生成了密文异构信息网络图数据。
同态加密的同态性，假设一个加密系统的加密函数与解密函数分别为
Figure BDA0002722106880000061
与
Figure BDA0002722106880000062
其中
Figure BDA0002722106880000063
与C分别为明文空间与密文空间。
令
Figure BDA0002722106880000064
和
Figure BDA0002722106880000065
分别为定义在明文空间和密文空间上的代数运算或算术运算。则加密方案的同态性定义为：给定任意的两个
Figure BDA0002722106880000066
如果一个加密系统的加密函数与解密函数满足代数关系
Figure BDA0002722106880000067
或
Figure BDA0002722106880000068
则称该加密系统具有同态性。
如图5所示，基于密文异构信息网络图数据经过同态加解密模块(步骤S104)，实现同态解密，生成了原始异构信息网络图数据。
同时，密文异构信息网络图数据通过联合计算，实现了对加密的市民数据的密文计算，最后得到对于该市民数据的计算结果，由于采用了同态加密机制，通过密文计算的计算结果和通过明文异构信息网络图数据计算的结果是一致的，由于在整个计算过程中，都是采用密文计算，因此实现了市民数据的可信共享。如果政府其它部门需要原始数据，则可以通过同态加解密模块(步骤S104)，实现同态解密后，使用生成的原始异构信息网络图数据。
在同态加解密过程中，利用其同态加密的特性：在加密后可直接对密文进行相应的算术运算，其运算结果与明文域中对应的运算结果一致.其概率特性表现为：对于相同的明文，可通过不同的加密过程得到不同的密文，从而保证了密文的语义安全。
S105，将生成的密文异构信息网络图数据，连同相应的时间戳写入区块链中，生成区块。
本发明充分利用了区块链和不可篡性和同态加密的特有属性，在充分确保市民数据的可信和表达不同结构市民数据的同时，实现了市民数据的安全可信共享，解决了政府多部门的市民数据无法可信共享的难题。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于区块链的市民数据可信共享方法，其特征在于：包括以下步骤；
A、采集市民数据；
B、按结构化数据、半结构化数据、非结构化数据三大类对市民数据进行分类和处理；
C、根据市民数据处理的结果生成异构信息网络图；
D、将异构信息网络图进行同态加解密处理，生成密文异构信息网络图数据；
E、根据密文异构信息网络图数据生成区块并加入链。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的市民数据可信共享方法，其特征在于：所述异构信息网络图包括结构化市民数据v1、半结构化市民数据v2、非结构化市民数据v3。
3.根据权利要求1或2所述的基于区块链的市民数据可信共享方法，其特征在于：所述异构信息网络图的向量表达为G＝(V,E)；
其中G代表所有的市民数据；V代表单个的市民数据集，E代表V之间不同的关系。
4.一种基于区块链的市民数据可信共享系统，其特征在于，包括：
数据采集模块：用于从节点采集数据；
数据处理模块：用于按结构化数据、半结构化数据、非结构化数据三大类对数据进行分类和处理；
异构信息网络生成模块；用于根据数据处理结果生成异构信息网络图；
同态加解密模块：用于对异构信息网络图进行同态加解密处理，生成密文异构信息网络图数据；
区块共享模块：用于将密文异构信息网络图数据生成块，连同相应的时间戳写入区块链中。
5.根据权利要求4所述的基于区块链的市民数据可信共享系统，其特征在于：所述数据处理模块包括用于对市民数据进行解析的数据解析器和对数据进行转换的数据转换器。
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