CN112966028A - 一种基于工业互联网标识的数据溯源系统、方法及装置 - Google Patents

一种基于工业互联网标识的数据溯源系统、方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于工业互联网标识的数据溯源系统、方法及装置，该系统包括：包括：业务应用层和基础设施层，业务应用层用于对注册用户进行身份验证，并根据验证通过用户的溯源查询指令展示数据溯源结果；基础设施层采用区块链架构，基础设施层包括接口层、智能合约子层和标识解析子层，基础设施层上存储有数据操作的记录信息；标识解析子层用于为用户分配工业互联网标识；接口层用于接收所述基础设置层的各个子层的数据结果，为业务应用层提供身份验证接口、智能合约调用接口以及数据传输接口。通过实施本发明，结合工业互联网标识技术和区块链技术，可以实现对数据的存储、更改、共享等环节的追溯，对于电力数据溯源具有重要作用。

Description

一种基于工业互联网标识的数据溯源系统、方法及装置
技术领域
本发明涉及数据溯源技术领域，具体涉及一种基于工业互联网标识的数据溯源系统、方法及装置。
背景技术
在大数据背景下，国网电力数据成为重要的数字资产。传统的数据溯源系统一般采用集中方式存储数据，这种方式主要存在两个缺点：一是溯源流程不规范，无法覆盖到溯源产品整个生命周期；二是溯源数据存储在数据库中，因而数据容易被人为修改，无法保证数据的不可篡改性。由此，现有的数据溯源系统存在单点故障、易受攻击等安全问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种基于工业互联网标识的数据溯源系统、方法及装置，以解决现有技术中现有的数据溯源系统存在单点故障、易受攻击等安全问题。
本发明提出的技术方案如下：
本发明实施例第一方面提供一种基于工业互联网标识的数据溯源系统，包括：业务应用层和基础设施层，所述业务应用层用于对注册用户进行身份验证，并根据验证通过用户的溯源查询指令展示数据溯源结果；所述基础设施层采用区块链架构，所述基础设施层包括接口层、智能合约子层和标识解析子层，所述基础设施层上存储有数据操作的记录信息；所述标识解析子层用于为用户分配工业互联网标识；所述接口层用于接收所述基础设置层的各个子层的数据结果，为所述业务应用层提供身份验证接口、智能合约调用接口以及数据传输接口。
可选地，该基于工业互联网标识的数据溯源系统还包括：网络层，所述网络层用于为数据溯源系统提供通信网络，所述数据操作的记录信息包括：数据存储在数据库的索引信息、操作时间、数据拥有者的工业物联网标识、操作者的工业物联网标识、操作类型、数据库所在位置、数据对应的数字签名。
可选地，所述基础设施层还包括：底层区块链，所述底层区块链用于基于椭圆曲线加密算法实现用户的身份认证，所述底层区块链还用于基于拜占庭容错共识机制进行智能合约的交易认证。
可选地，所述标识解析子层包括：国网顶级节点、二级节点、机构节点以及递归节点，所述标识解析子层还用于对用户的工业互联网标识进行解析，得到用户信息。
本发明实施例第二方面提供一种基于工业互联网标识的数据溯源方法，所述数据溯源方法应用于本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的基于工业互联网标识的数据溯源系统，所述方法包括：对请求数据溯源的用户进行身份验证；根据验证通过的用户发出的溯源查询指令调用基础设施层部署的智能合约；根据调用的智能合约向标识解析子层发出溯源查询请求；采用标识解析子层根据溯源查询请求中的索引信息在区块链上进行查询，得到查询结果；将验证通过的查询结果返回至用户。
可选地，该基于工业互联网标识的数据溯源方法还包括：根据标识解析子层对查询结果中的数据拥有者的工业互联网标识和操作者的工业互联网标识得到数据拥有者和操作者信息。
可选地，采用标识解析子层根据溯源查询请求中的索引信息在区块链上进行查询包括：递归节点根据索引信息查询本地缓存是否包含查询结果；当本地缓存未包含查询结果时，依次向国网顶级节点、二级节点以及机构节点发送查询请求，直至得到查询结果。
可选地，根据验证通过的用户发出的溯源查询指令调用基础设施层上部署的智能合约，包括：数据溯源的参与各方共同约定一份智能合约；将编译好的智能合约部署到基础设施层上，得到智能合约地址；根据验证通过的用户发出的溯源查询指令以及智能合约地址调用基础设施层上部署的智能合约，合约的执行记录在基础设施层上。
本发明实施例第三方面提供一种基于工业互联网标识的数据溯源装置，所述数据溯源装置应用于本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的基于工业互联网标识的数据溯源系统，所述装置包括：验证模块，用于对请求数据溯源的用户进行身份验证；合约调用模块，用于根据验证通过的用户发出的溯源查询指令调用基础设施层部署的智能合约；请求发送模块，用于根据调用的智能合约向标识解析子层发出溯源查询请求；查询模块，用于采用标识解析子层根据溯源查询请求中的索引信息在区块链上进行查询，得到查询结果；结果发送模块，用于将验证通过的查询结果返回至用户。
本发明实施例第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的基于工业互联网标识的数据溯源方法。
本发明提供的技术方案，具有如下效果：
本发明实施例提供的基于工业互联网标识的数据溯源系统、方法及装置，通过设置业务应用层和基础设施层，业务应用层为用户提供了查询以及数据溯源结果的可视化展示，在基础设施层中设置智能合约子层、标识解析子层以及接口层，其中部署的智能合约可以代理用户执行操作，标识解析子层采用工业互联网标识能够为用户分配唯一的工业互联网标识，便于数据的确权，接口层作为基础设施层和业务应用层之间的中间件，实现了基础设施层和业务应用层之间的连接。
本发明实施例提供的基于工业互联网标识的数据溯源系统、方法及装置，结合工业互联网标识技术和区块链技术，可以将用户对数据操作的全过程进行记录，从而便于采用该系统进行数据的溯源。由此，该数据溯源系统可以实现对数据的存储、更改、共享等环节的追溯，对于电力数据溯源具有重要作用。同时，避免了采用集中方式存储数据存在单点故障、易受攻击的安全问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的基于工业互联网标识的数据溯源系统的结构框图；
图2是根据本发明实施例的基于工业互联网标识的数据溯源方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的基于工业互联网标识的数据溯源装置的结构框；
图4是根据本发明实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种基于工业互联网标识的数据溯源系统，如图1所示，该系统包括：业务应用层11和基础设施层12，业务应用层11用于对注册用户进行身份验证，并根据验证通过用户的溯源查询指令展示数据溯源结果；基础设施层12采用区块链架构，基础设施层12包括接口层、智能合约子层和标识解析子层，基础设施层12上存储有数据操作的记录信息；标识解析子层用于为用户分配工业互联网标识；接口层用于接收基础设置层的各个子层的数据结果，为业务应用层11提供身份验证接口、智能合约调用接口以及数据传输接口。
本发明实施例提供的基于工业互联网标识的数据溯源系统，通过设置业务应用层11和基础设施层12，业务应用层11为用户提供了查询以及数据溯源结果的可视化展示，在基础设施层12中设置智能合约子层、标识解析子层以及接口层，其中部署的智能合约可以代理用户执行操作，标识解析子层采用工业互联网标识能够为用户分配唯一的工业互联网标识，便于数据的确权，接口层作为基础设施层12和业务应用层11之间的中间件，实现了基础设施层12和业务应用层11之间的连接。
本发明实施例提供的基于工业互联网标识的数据溯源系统，结合工业互联网标识技术和区块链技术，可以将用户对数据操作的全过程进行记录，从而便于采用该系统进行数据的溯源。由此，该数据溯源系统可以实现对数据的存储、更改、共享等环节的追溯，对于电力数据溯源具有重要作用。同时，避免了采用集中方式存储数据存在单点故障、易受攻击的安全问题。
在一实施例中，该基于工业互联网标识的数据溯源系统还包括：网络层13，网络层13用于为数据溯源系统提供通信网络。在一具体实施方式中，网络层13采用结构化对等网络(Peer－to－Peer)。
在一实施例中，如图1所示，基础设施层还包括：底层区块链，底层区块链用于基于椭圆曲线加密算法实现用户的身份认证，底层区块链还用于基于拜占庭容错共识机制进行智能合约的交易认证。在一具体实施方式中，底层区块链基于以太坊区块链平台实现。其中底层区块链能够维护区块链，保证链上数据的安全可信。
在一实施例中，对于数据拥有者和操作者，当其在通过业务应用层11进行访问之前，先进行注册，具体可以基于底层区块链中的椭圆曲线加密算法或其他非对称加密算法为其分配公钥使其能够访问业务应用层11。其中，业务应用层11对外展示为一个基于React框架的网络，用户通过该网页可以进行数据操作和数据溯源等，进行的数据操作可以是上传创建、更新修改、复制、删除以及共享等，同时，该数据溯源系统中还包括数据库，对于用户上传的数据可以保存在数据库中。在一具体实施方式中，数据拥有者和操作者也可以是采用该系统进行数据溯源的用户。
在一实施例中，标识解析子层包括：国网顶级节点、二级节点、机构节点以及递归节点。其中，国网顶级节点是指整个国网系统内部最顶级的标识服务节点，能够面向全国范围提供顶级标识解析服务，以及标识备案、标识认证等管理能力；国网顶级节点与各种二级标识服务节点连通。二级节点是面向某个省、市地区范围内的单位提供标识服务的公共节点。二级节点既要向上与国网顶级节点对接，又要向下为各机构单位分配标识编码及提供标识注册、标识解析、标识数据服务等，同时满足安全性、稳定性和扩展性等方面的要求。机构节点是指一个机构单位内部的标识服务节点，能够面向特定单位提供标识注册、标识解析服务、标识数据服务等，既可以独立部署，也可以作为单位信息系统的组成要素。递归节点是指标识解析体系的关键性入口设施，能够通过缓存等技术手段提升整体服务性能。
在一实施例中，对于数据拥有者和在业务应用层11进行数据操作的操作者，可以采用基于句柄(Handle)标识解析体系的命名与编码规则为其分配一个永久唯一的工业互联网标识。其中，每个句柄标识由两部分组成：全球统一管理的句柄前缀，以及跟随其后的在该前缀下唯一的自定义编码。前缀和自定义编码间通过ASCII字符“/”(0x2F)来分开，“/”前面为句柄前缀(一个单位的唯一编码)，“/”后面为自定义编码(由单位根据各自系统的编码自主定义)。
在一实施例中，在智能合约子层中，可以实现智能合约编译部署、更新、执行和记录等功能。其中，可以基于Truffle来进行智能合约的编译、部署和测试。对于智能合约中包含的内容，可以通过Solidity高级语言进行编码实现。在将智能合约中的内容编码实现之后，将智能合约进行编译，并部署到基础设施层上，获得智能合约的地址和智能合约接口的JSON表示。当智能合约被触发后，能按照预先设定的条件自动执行合约内容，合约的执行记录在区块链上。
在一实施例中，基础设施层上保存的数据操作的记录信息包括：数据存储在数据库的索引信息、操作时间、操作者的工业物联网标识、数据拥有者的工业物联网标识、操作类型、数据库所在位置、数据对应的数字签名。其中，操作类型包括上传创建、更新修改、复制、删除以及共享等。具体地，当数据拥有者或者操作者通过业务应用层11对数据进行上述操作时，标识解析子层会为每个数据拥有者或操作者分配一个工业互联网标识并存储在基础设施层上，同时，相应数据存储的数据库所在位置、数据存储在数据库的索引信息、相应的操作类型、操作时间也会一并存储在基础设施层上。此外，对于相应的数据，也可以采用底层区块链中的椭圆曲线加密算法进行数字签名的计算，并保存在基础设置层上。
本发明实施例还提供一种基于工业互联网标识的数据溯源方法，该方法应用于上述实施例提供的数据溯源系统中，如图2所示，该方法包括如下步骤：
步骤S101：对请求数据溯源的用户进行身份验证；具体地，在应用该数据溯源系统之前，可以先进行注册，该系统的底层区块链上设置有椭圆曲线加密算法，当用户进行注册时，该加密算法会通过计算为该用户分配一个用于身份验证的公钥，当该用户再次登录时，可以通过分配的公钥进行身份验证。
步骤S102：根据验证通过的用户发出的溯源查询指令调用基础设施层上部署的智能合约；具体地，当用户采用公钥在业务应用层访问时，可以采用与其公钥配对的私钥对其身份进行验证，该私钥是采用椭圆曲线加密算法计算公钥时得到的与公钥相配对的私钥。在验证通过或者说配对成功后，用户可以在业务应用层发布溯源查询指令，此时可以通过接口层调用基础设施层上部署的智能合约，通过合约接口与合约交互。其中，溯源查询指令中包含用户想要查询数据的有索引信息。
步骤S103：根据调用的智能合约向标识解析子层发出溯源查询请求；具体地，在调用智能合约后，调用的智能合约可以作为用户代理向标识解析子层发出溯源查询请求。其中，智能合约可以是数据溯源的参与各方共同约定一份智能合约；编译好的智能合约部署在基础设施层上，当合约被触发后，能够按照预先设定的条件自动执行合约内容，合约的执行记录在基础设施层上。
步骤S104：采用标识解析子层根据溯源查询请求中的索引信息在区块链上进行查询，得到查询结果。
在一实施例中，区块链为一个分布式的存储架构，在标识解析子层接收到溯源查询指令后，会根据其中包含的索引信息采用标识解析子层中的节点在区块链上进行查询。具体地，首先通过递归节点依次向各级节点查询，即递归节点根据索引信息查询本地缓存是否包含查询结果；当本地缓存未包含查询结果时，依次向国网顶级节点、二级节点以及机构节点发送查询请求，直至查询到相关信息。
步骤S105：将验证通过的查询结果返回至用户。具体地，在查询到相关信息后，即基础设施层上存储的数据操作的记录信息以及原始数据后，可以根据该信息中的数据的数字签名对数据的真实性和完整性进行验证。同时，对于相应的查询结构，可以通过智能合约与用户确认查询操作，用户对查询结果进行确认是否是所查询信息，在确认后，即可根据记录信息得到该数据的所有操作信息，完成溯源。
在一实施例中，由于数据操作的记录信息中包含有数据拥有者的工业互联网标识，可以采用标识解析子层对该工业互联网标识进行解析，得到数据拥有者的相关信息，完成数据的确权。
本发明实施例提供的基于工业互联网标识的数据溯源方法，结合工业互联网标识技术和区块链技术，可以将用户对数据操作的全过程进行记录，从而便于进行数据的溯源。由此，该数据溯源方法可以实现对数据的存储、更改、共享等环节的追溯，对于电力数据溯源具有重要作用。同时，避免了采用集中方式存储数据存在单点故障、易受攻击的安全问题。
本发明实施例还提供一种基于工业互联网标识的数据溯源装置，该装置应用于上述实施例提供的数据溯源系统中，如图3所示，该装置包括：
验证模块1，用于对请求数据溯源的用户进行身份验证；详细内容参见上述方法实施例中步骤S101的相关描述。
合约调用模块2，用于根据验证通过的用户发出的溯源查询指令调用基础设施层上部署的智能合约；详细内容参见上述方法实施例中步骤S102的相关描述。
请求发送模块3，用于根据调用的智能合约向标识解析子层发出溯源查询请求；详细内容参见上述方法实施例中步骤S103的相关描述。
查询模块4，用于采用标识解析子层根据溯源查询请求中的索引信息在区块链上进行查询，得到查询结果；详细内容参见上述方法实施例中步骤S104的相关描述。
结果发送模块5，用于将验证通过的查询结果返回至用户。详细内容参见上述方法实施例中步骤S105的相关描述。
本发明实施例提供的基于工业互联网标识的数据溯源装置，结合工业互联网标识技术和区块链技术，可以将用户对数据操作的全过程进行记录，从而便于进行数据的溯源。由此，该数据溯源装置可以实现对数据的存储、更改、共享等环节的追溯，对于电力数据溯源具有重要作用。同时，避免了采用集中方式存储数据存在单点故障、易受攻击的安全问题。
本发明实施例提供的基于工业互联网标识的数据溯源装置的功能描述详细参见上述实施例中基于工业互联网标识的数据溯源方法描述。
本发明实施例还提供一种存储介质，如图4所示，其上存储有计算机程序601，该指令被处理器执行时实现上述实施例中基于工业互联网标识的数据溯源方法的步骤。该存储介质上还存储有音视频流数据，特征帧数据、交互请求信令、加密数据以及预设数据大小等。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read－Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid－State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read－Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(FlashMemory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid－State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种基于工业互联网标识的数据溯源系统，其特征在于，包括：业务应用层和基础设施层，
所述业务应用层用于对注册用户进行身份验证，并根据验证通过用户的溯源查询指令展示数据溯源结果；
所述基础设施层采用区块链架构，所述基础设施层包括接口层、智能合约子层和标识解析子层，所述基础设施层上存储有数据操作的记录信息；所述标识解析子层用于为用户分配工业互联网标识；所述接口层用于接收所述基础设置层的各个子层的数据结果，为所述业务应用层提供身份验证接口、智能合约调用接口以及数据传输接口。
2.根据权利要求1所述的基于工业互联网标识的数据溯源系统，其特征在于，还包括：网络层，所述网络层用于为数据溯源系统提供通信网络，
所述数据操作的记录信息包括：数据存储在数据库的索引信息、操作时间、数据拥有者的工业物联网标识、操作者的工业物联网标识、操作类型、数据库所在位置、数据对应的数字签名。
3.根据权利要求1所述的基于工业互联网标识的数据溯源系统，其特征在于，所述基础设施层还包括：底层区块链，所述底层区块链用于基于椭圆曲线加密算法实现用户的身份认证，所述底层区块链还用于基于拜占庭容错共识机制进行智能合约的交易认证。
4.根据权利要求1所述的基于工业互联网标识的数据溯源系统，其特征在于，所述标识解析子层包括：国网顶级节点、二级节点、机构节点以及递归节点，所述标识解析子层还用于对用户的工业互联网标识进行解析，得到用户信息。
5.一种基于工业互联网标识的数据溯源方法，其特征在于，所述数据溯源方法应用于权利要求1－4任一项所述的基于工业互联网标识的数据溯源系统，所述方法包括：
对请求数据溯源的用户进行身份验证；
根据验证通过的用户发出的溯源查询指令调用基础设施层部署的智能合约；
根据调用的智能合约向标识解析子层发出溯源查询请求；
采用标识解析子层根据溯源查询请求中的索引信息在区块链上进行查询，得到查询结果；
将验证通过的查询结果返回至用户。
6.根据权利要求5所述的基于工业互联网标识的数据溯源方法，其特征在于，还包括：
根据标识解析子层对查询结果中的数据拥有者的工业互联网标识和操作者的工业互联网标识得到数据拥有者和操作者信息。
7.根据权利要求5所述的基于工业互联网标识的数据溯源方法，其特征在于，采用标识解析子层根据溯源查询请求中的索引信息在区块链上进行查询包括：
递归节点根据索引信息查询本地缓存是否包含查询结果；
当本地缓存未包含查询结果时，依次向国网顶级节点、二级节点以及机构节点发送查询请求，直至得到查询结果。
8.根据权利要求5所述的基于工业互联网标识的数据溯源方法，其特征在于，根据验证通过的用户发出的溯源查询指令调用基础设施层上部署的智能合约，包括：
数据溯源的参与各方共同约定一份智能合约；
将编译好的智能合约部署到基础设施层上，得到智能合约地址；
根据验证通过的用户发出的溯源查询指令以及智能合约地址调用基础设施层上部署的智能合约，合约的执行记录在基础设施层上。
9.一种基于工业互联网标识的数据溯源装置，其特征在于，所述数据溯源装置应用于权利要求1－4任一项所述的基于工业互联网标识的数据溯源系统，所述装置包括：
验证模块，用于对请求数据溯源的用户进行身份验证；
合约调用模块，用于根据验证通过的用户发出的溯源查询指令调用基础设施层部署的智能合约；
请求发送模块，用于根据调用的智能合约向标识解析子层发出溯源查询请求；
查询模块，用于采用标识解析子层根据溯源查询请求中的索引信息在区块链上进行查询，得到查询结果；
结果发送模块，用于将验证通过的查询结果返回至用户。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如权利要求6－9任一项所述的基于工业互联网标识的数据溯源方法。
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