CN112749165B - 一种基于区块链的电子数据交换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于区块链的电子数据交换方法，包括数据存储子系统、区块链节点、外部数据接口子系统，实现基于区块链的电子数据读取、电子数据写入；所述外部数据接口子系统调用区块链节点，利用基于ASCII码位移的方法，对数据存储子系统上的数据实现电子数据读取，并保证读取的完整性、不可篡改性，利用区块链一致性的广播机制，实现对电子数据写入。

Description

一种基于区块链的电子数据交换方法
技术领域
本发明属于计算机领域，提供一种基于区块链的电子数据交换方法。
背景技术
传统的电子数据交换技术大都采用中心化的数据交换系统，中心都是大型服务器，需要严格维护；中心服务器被攻击的安全风险高，一旦中心服务器不可用，整个系统都将不可用；中心化服务器的负载非常重，数据交换的速度往往不能保障。急需一种利用区块链技术的去中心化、信息不可篡改的特点，有效地保证获取的电子数据不被篡改，并对数据的完整性进行验证。
发明内容
有鉴于此，为了达到上述方案的效果，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的一种基于区块链的电子数据交换方法。
为达到上述效果，本发明的的技术方案为：一种基于区块链的电子数据交换方法，包含以下内容：步骤K1、数据读取模块使用基于规范标准码位移的加密方法对数据存储子系统的数据进行加密后，发送密文；基于规范标准码位移的加密方法如下：a1、待读取的数据初始信息为P，P记为X1X2...Xk-1Xk，其中k为自然数，k表示待发送数据的数据长度；Xi表示传输数据中的每一位数字、字母或者标点符号，i为自然数，为1到k之间的任一自然数；a2、初始化长为128位的密钥S，S是对数据信息进行ASCI I码位移加密的密钥；初始化长为128位的密钥S＝C0C1C2…C126C127；令Ci＝n，i为0到127之间的任一自然数,n为0到7之间的任一随机产生的自然数，n大于0，则表示循环右移n位，n＝0则不发生循环位移；a3、将字符X转为ASCI I码的转换算法记为A(X)，X为某个字符,A(X)的转换算法为计算机通信中标准的ASCI I码与字符的转换算法，每一个转换后的ASCI I都是小于128的二进制编码，则传输信息X1X2...Xk-1Xk经过ASCI I码转换后变为P＝A(X1)A(X2)...A(Xk-1)A(Xk)；该公式表示传输信息经过ASCI I码转换后的二进制数据；a4、将P中的每一个ASCI I编码A(Xi)进行循环右移n位，记为Wn(A(Xi)),该公式表示ASCI I码循环位移n位后的编码,n为密钥S中对应的Ci的值，针对每一位数字、英文字母或者标点符号所在的未知，对于S中所有的Wn(A(Xi))，由Wn(A(Xi))＝Wn(A(Xi))+Ci，Ci作为校验位。考虑到密钥只有128位，交换的数据大概率超过128个字符，对字符所在位置对128做取余操作，于是S＝(Wn(A(X1))+C1)(Wn(A(X2))+C2)...(Wn(A(Xk-1))+C(k-1)％128)(Wn(A(Xk))+Ck％128)，该公式表示加密后的密文，每一个字符会根据自身位置再做一次加法，使得每一个字符加密后的密文为ASCI I码循环右移n位后再加上字符位置对128取余后的得到的二进制编码；a5、将密文及密钥S发送给区块链节点；步骤K2：解密收到的数据，区块链接收到加密后的密文及密钥，并进行解密操作，解密操作与加密过程相反，按照公式一(Wn(A(X1))+C1-C1)...(Wn(A(X2))+C2-C2)...(Wn(A(Xk)+Ck％128-Ck％128)，公式一表示将密文的每一个二进制编码首先减去校验位Ck％128，得到
Wn(A(X1))Wn(A(X2))...Wn(A(Xk-1))Wn(A(Xk))，Wn(A(X1))Wn(A(X2))...Wn(A(Xk-1))Wn(A(Xk))表示加密后的ASCI I密文，然后再将每一个ASCI I编码循环左移n位，就得到接收数据ASCI I码；并包含数据存储子系统、区块链节点、外部数据接口子系统，实现基于区块链的电子数据读取、电子数据写入；数据存储子系统是存储数据，依据区块链节点的指令读取数据、写入数据的系统；区块链节点是区块链的单元，包括第1区块节点、第2区块节点，...，第m区块节点，其中m为区块链的节点个数，为自然数；区块链节点包含数据读取模块、数据写入模块、数据哈希索引表；数据读取模块响应数据读取请求，并从数据存储子系统进行读取数据的模块；数据写入模块响应外部的数据写入请求，并将数据写入数据子存储系统的模块；数据哈希索引表是将数据存储子系统中的数据的哈希值存储在一个哈希表中，该表在所有区块链节点中都是相同的；外部数据接口子系统是外部向区块链节点发起数据交换请求的系统；电子数据读取的步骤包括：步骤一：发送读取请求，外部数据接口子系统将读取数据的请求发送至区块链节点；步骤二：区块链节点的接收到读取请求后，计算读取请求的数据的哈希值，在数据哈希索引表中进行查询读取请求的数据的哈希值，若找到了对应的哈希值，则响应该数据读取请求，否则，告诉外部数据接口子系统，读取请求无法响应；步骤三：验证接收到的数据，使用哈希算法计算接收到的数据的哈希值，并与哈希索引表中的哈希值进行对比，若一致，则数据完整性未被破坏，接收的数据有效，若不一致，则接收数据错误，返回步骤K1；步骤四、区块链节点将验证后的数据发送给外部数据接口；电子数据写入的步骤包括：步骤一：发送写入请求，外部数据接口子系统将写入数据的请求发送至区块链节点；步骤二：区块链节点的数据写入模块计算写入请求的数据的哈希值，在数据哈希索引表中进行查询哈希值，若找到了对应的哈希值，则告诉外部数据接口子系统，请求的数据已存在；若无法找到，则将该数据写入存储系统，并将写入数据的哈希值添加到数据哈希索引表中；步骤三：将新的数据哈希索引表中在区块链节点中发起更新，并逐个引导区块链节点更新数据哈希索引表；步骤四：当所有的区块链节点更新完成数据哈希索引表后，告诉外部数据接口，写入请求已完成。
具体实施方法
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：
实施例：本实施例具体说明了基于区块链的物联网数据记录系统的应用场景。
所述基于区块链的电子数据交换方法包含数据存储子系统、区块链节点、外部数据接口子系统，实现基于区块链的电子数据读取、电子数据写入；
所述数据存储子系统是存储数据，依据区块链节点的指令读取数据、写入数据的系统；
所述区块链节点是区块链的单元，包括第1区块节点、第2区块节点，...，第m区块节点，其中m为区块链的节点个数，为自然数；所述区块链节点包含数据读取模块、数据写入模块、数据哈希索引表；所述数据读取模块响应数据读取请求，并从数据存储子系统进行读取数据的模块；所述数据写入模块响应外部的数据写入请求，并将数据写入数据子存储系统的模块；并所述数据哈希索引表是将数据存储子系统中的数据的哈希值存储在一个哈希表中，该表在所有区块链节点中都是相同的；
所述外部数据接口子系统是外部向区块链节点发起数据交换请求的系统；
所述电子数据读取的步骤包括：
步骤一：发送读取请求，外部数据接口子系统将读取数据的请求发送至区块链节点；
步骤二：区块链节点的接收到读取请求后，计算所述读取请求的数据的哈希值，在数据哈希索引表中进行查询所述读取请求的数据的哈希值，若找到了对应的哈希值，则响应该数据读取请求，否则，告诉外部数据接口子系统，所述读取请求无法响应；
步骤三、数据读取模块使用基于规范标准码位移的加密方法对数据存储子系统的数据进行加密后，发送密文；所述基于规范标准码位移的加密方法如下：
1、待读取的数据初始信息为P，P记为X1X2...Xk-1Xk，其中所述k为自然数，k表示待发送数据的数据长度；Xi表示传输数据中的每一位数字、字母或者标点符号，所述i为自然数，为1到k之间的任一自然数；
2、初始化长为128位的密钥S，所述S是对数据信息进行ASC I I码位移加密的密钥；初始化长为128位的密钥S＝C0C1C2…C126C127；令Ci＝n，所述i为0到127之间的任一自然数,n为0到7之间的任一随机产生的自然数，n大于0，则表示循环右移n位，n＝0则不发生循环位移；
3、将字符X转为ASCI I码的转换算法记为A(X)，所述X为某个字符,A(X)的转换算法为计算机通信中标准的ASCI I码与字符的转换算法，每一个转换后的ASCI I都是小于128的二进制编码，则传输信息X1X2...Xk-1Xk经过ASCI I码转换后变为P＝A(X1)A(X2)...A(Xk-1)A(Xk)；该公式表示传输信息经过ASCI I码转换后的二进制数据；
4、将P中的每一个ASCI I编码A(Xi)进行循环右移n位，记为Wn(A(Xi)),该公式表示ASCI I码循环位移n位后的编码,n为密钥S中对应的Ci的值，针对每一位数字、英文字母或者标点符号所在的未知，对于S中所有的Wn(A(Xi))，由Wn(A(Xi))＝Wn(A(Xi))+Ci，Ci作为校验位。考虑到密钥只有128位，交换的数据大概率超过128个字符，对字符所在位置对128做取余操作，于是S＝(Wn(A(X1))+C1)(Wn(A(X2))+C2)...(Wn(A(Xk-1))+C(k-1)％128)(Wn(A(Xk))+Ck％128)，该公式表示加密后的密文，每一个字符会根据自身位置再做一次加法，使得每一个字符加密后的密文为ASCI I码循环右移n位后再加上字符位置对128取余后的得到的二进制编码。
5、将密文及密钥S发送给区块链节点
步骤四：解密收到的数据，区块链接收到加密后的密文及密钥，并进行解密操作，解密操作与加密过程相反，按照公式(Wn(A(X1))+C1-C1)...(Wn(A(X2))+C2-C2)...(Wn(A(Xk)+Ck％128-Ck％128)，该公式表示将密文的每一个二进制编码首先减去校验位Ck％128，得到Wn(A(X1))Wn(A(X2))...Wn(A(Xk-1))Wn(A(Xk))，该公式表示加密后的ASCI I密文，然后再将每一个ASCI I编码循环左移n位，就得到接收数据ASCI I码；
步骤五：验证接收到的数据，使用哈希算法计算接收到的数据的哈希值，并与哈希索引表中的哈希值进行对比，若一致，则数据完整性未被破坏，接收的数据有效，若不一致，则接收数据错误，返回步骤三；
步骤六、区块链节点将验证后的数据发送给外部数据接口；
所述电子数据写入的步骤包括：
步骤一：发送写入请求，外部数据接口子系统将写入数据的请求发送至区块链节点；
步骤二：所述区块链节点的数据写入模块计算所述写入请求的数据的哈希值，在数据哈希索引表中进行查询所述哈希值，若找到了对应的哈希值，则告诉外部数据接口子系统，所述请求的数据已存在；若无法找到，则将该数据写入存储系统，并将所述写入数据的哈希值添加到数据哈希索引表中；
步骤三：将新的数据哈希索引表中在区块链节点中发起更新，并逐个引导区块链节点更新数据哈希索引表；
步骤四：当所有的区块链节点更新完成数据哈希索引表后，告诉外部数据接口，写入请求已完成。
有益成果：本发明提供了一种基于区块链的电子数据交换方法，以区块链技术和网络通信为支撑，开发出一种全新的去中心化的电子数据交换技术。基于区块链节点的一致性，实现数据的分布式访问，大大减少服务器的网络堵塞，通过基于ASC I I码位移的技术实现了数据读取的安全性和完整性。

Claims (1)

1.一种基于区块链的电子数据交换方法，其特征在于，包含有：步骤K1、数据读取模块使用基于规范标准码位移的加密方法对数据存储子系统的数据进行加密后，发送密文；所述基于规范标准码位移的加密方法如下：a1、待读取的数据初始信息为P，P记为X1X2...Xk- 1Xk，其中所述k为自然数，k表示待发送数据的数据长度；Xi表示传输数据中的每一位数字、字母或者标点符号，所述i为自然数，为1到k之间的任一自然数；a2、初始化长为128位的密钥S，所述S是对数据信息进行ASCII码位移加密的密钥；初始化长为128位的密钥S＝C0C1C2…C126C127；令Ci＝n，所述i为0到127之间的任一自然数,n为0到7之间的任一随机产生的自然数，n大于0，则表示循环右移n位，n＝0则不发生循环位移；a3、将字符X转为ASCII码的转换算法记为A(X)，所述X为某个字符,A(X)的转换算法为计算机通信中标准的ASCII码与字符的转换算法，每一个转换后的ASCII都是小于128的二进制编码，则传输信息X1X2...Xk-1Xk经过ASCII码转换后变为P＝A(X1)A(X2)...A(Xk-1)A(Xk)；该公式表示传输信息经过ASCII码转换后的二进制数据；a4、将P中的每一个ASCII编码A(Xi)进行循环右移n位，记为Wn(A(Xi)),该公式表示ASCII码循环位移n位后的编码,n为密钥S中对应的Ci的值，针对每一位数字、英文字母或者标点符号所在的未知，对于S中所有的Wn(A(Xi))，由Wn(A(Xi))＝Wn(A(Xi))+Ci，Ci作为校验位；考虑到密钥只有128位，交换的数据大概率超过128个字符，对字符所在位置对128做取余操作，于是S＝(Wn(A(X1))+C1)(Wn(A(X2))+C2)...(Wn(A(Xk-1))+C(k-1)％128)(Wn(A(Xk))+Ck％128)，该公式表示加密后的密文，每一个字符会根据自身位置再做一次加法，使得每一个字符加密后的密文为ASCII码循环右移n位后再加上字符位置对128取余后的得到的二进制编码；a5、将密文及密钥S发送给区块链节点；步骤K2：解密收到的数据，区块链接收到加密后的密文及密钥，并进行解密操作，解密操作与加密过程相反，按照公式一
(Wn(A(X1))+C1-C1)...(Wn(A(X2))+C2-C2)...(Wn(A(Xk)+Ck％128-Ck％128)，公式一表示将密文的每一个二进制编码首先减去校验位Ck％128，得到
Wn(A(X1))Wn(A(X2))...Wn(A(Xk-1))Wn(A(Xk))，Wn(A(X1))Wn(A(X2))...Wn(A(Xk-1))Wn(A(Xk))
表示加密后的ASCII密文，然后再将每一个ASCII编码循环左移n位，就得到接收数据ASCII码；并包含数据存储子系统、区块链节点、外部数据接口子系统，实现基于区块链的电子数据读取、电子数据写入；所述数据存储子系统是存储数据，依据区块链节点的指令读取数据、写入数据的系统；所述区块链节点是区块链的单元，包括第1区块节点、第2区块节点，...，第m区块节点，其中m为区块链的节点个数，为自然数；所述区块链节点包含数据读取模块、数据写入模块、数据哈希索引表；所述数据读取模块响应数据读取请求，并从数据存储子系统进行读取数据的模块；所述数据写入模块响应外部的数据写入请求，并将数据写入数据子存储系统的模块；所述数据哈希索引表是将数据存储子系统中的数据的哈希值存储在一个哈希表中，该表在所有区块链节点中都是相同的；所述外部数据接口子系统是外部向区块链节点发起数据交换请求的系统；所述电子数据读取的步骤包括：步骤一：发送读取请求，外部数据接口子系统将读取数据的请求发送至区块链节点；步骤二：区块链节点的接收到读取请求后，计算所述读取请求的数据的哈希值，在数据哈希索引表中进行查询所述读取请求的数据的哈希值，若找到了对应的哈希值，则响应该数据读取请求，否则，告诉外部数据接口子系统，所述读取请求无法响应；步骤三：验证接收到的数据，使用哈希算法计算接收到的数据的哈希值，并与哈希索引表中的哈希值进行对比，若一致，则数据完整性未被破坏，接收的数据有效，若不一致，则接收数据错误，返回步骤K1；步骤四、区块链节点将验证后的数据发送给外部数据接口；所述电子数据写入的步骤包括：步骤一：发送写入请求，外部数据接口子系统将写入数据的请求发送至区块链节点；步骤二：所述区块链节点的数据写入模块计算所述写入请求的数据的哈希值，在数据哈希索引表中进行查询所述哈希值，若找到了对应的哈希值，则告诉外部数据接口子系统，所述请求的数据已存在；若无法找到，则将该数据写入存储系统，并将所述写入数据的哈希值添加到数据哈希索引表中；步骤三：将新的数据哈希索引表中在区块链节点中发起更新，并逐个引导区块链节点更新数据哈希索引表；步骤四：当所有的区块链节点更新完成数据哈希索引表后，告诉外部数据接口，写入请求已完成。
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