CN113177092A - 一种船舶制造检验数据的共享方法、联盟链及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船舶制造检验数据的共享方法、联盟链及系统。所述共享联盟链包括用户端、机构跨区域主链、多个局部区域子链以及授权子链。所述共享系统包括多个船舶制造检验数据的共享联盟链。所述共享方法、联盟链及系统通过对检验数据中的业务数据和对外服务数据进行划分，在上传过程中仅通过局部区域子链上传对外服务数据，在共享过程中仅通过授权子链进行授权验证和校验，并在校验通过后共享数据，该共享方法、联盟链及系统不仅实现了数据共享的速度、访问限制以及安全稳定性的提升，还在节省共享数据存储空间的基础上，保障了降低了数据共享的成本。
Description
技术领域
本发明涉及船舶制造检验数据的共享领域，涉及一种船舶制造检验数据的共享方法、联盟链及系统。
背景技术
船舶制造检验有图纸信息、持证产品清单和报验清单等多个业务场景，每个业务场景都有相应的信息采集机制。此外，数据检验涉及范围大，并且存在不同机构之间的跨机构交易。
在现有技术中，数据共享模型的主要工作流程一般是数据提供方将采集到的数据发布、存储在中心存储平台或服务器上，数据需求方从平台上检索数据，查看数据的相关描述信息，确定所需数据，并向平台申请获取数据。传统的船舶检验数据共享模型常依赖于中心化的数据库，这种情况下中心化系统的访问受限，在检验数据管理上存在实时性差、可追溯性弱等问题。另一方面，船舶检验数据被集中存储和处理，如果数据库系统受到攻击，难以保证数据存储和交易的安全。此外，面对检测机构、造船厂和船东多种机构共同参与的情况，存在机构间的可信性等诸多问题。在此基础上，新兴的区块链技术以其可验证的、不可变的分布式账本技术在处理分布式信任存储方面表现出了优异的性能，研究结果表明，区块链对数据共享分析问题的解决具有极大应用优势。考虑到涉及数据检验的多种机构广泛分布和高度参与，完全分散的公共链无法满足大规模数据检验网络的需求。当每个检验机构都需要维护一个全局台账时，维护成本是巨大的。
因此，当前需要一种船舶制造检验数据的共享方法、联盟链及系统，以解决现有技术存在的上述问题。
发明内容
针对现存的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种船舶制造检验数据的共享方法、联盟链及系统，该共享方法、联盟链及系统提升了数据共享的速度、访问限制以及安全稳定性，同时降低了数据共享的成本。
本发明提供了一种船舶制造检验数据的共享方法，包括：接收通过第一局部区域子链上传的第一数据区块，并将所述第一数据区块进行保存；其中，所述第一数据区块包括对外服务数据，并由第一用户端通过所述第一局部区域子链进行上传；多个局部区域子链分别与机构跨区域主链连接；当接收到数据访问交易时，将所述数据访问交易发送给授权子链，以使所述授权子链对所述数据访问交易依次进行验证和校验；其中，所述数据访问交易由第二用户端构造，用于获取所述第一数据区块，并通过第二局部区域子链进行上传；在所述数据访问交易校验通过后，调取所述第一数据区块，并通过所述第二局部区域子链将所述第一数据区块发送给所述第二用户端。
在一个实施例中，所述第一数据区块包括对外服务数据，并由第一用户端通过所述第一局部区域子链进行上传，具体为：将所述第一用户上传的待共享的检验数据以区块链数据结构进行存储，以获取业务数据区块以及共享数据区块；其中，所述待共享的检验数据包括业务数据和对外服务数据；所述业务数据区块包括业务数据，所述共享数据区块包括对外服务数据；通过预设的加密方法对所述业务数据区块和所述共享数据区块进行加密以获取留存数据区块以及第一数据区块，所述留存数据区块对应所述业务数据区块，所述第一数据区块对应所述共享数据区块；将所述业务数据区块和所述第一数据区块上传至第一局部区域子链的第一用户节点中，以使所述第一用户节点将所述业务数据区块保存在所述第一局部区域子链中，并通过所述第一局部区域子链上传所述第一数据区块。
在一个实施例中，所述第一用户节点将所述业务数据区块保存在所述第一局部区域子链中，并通过所述第一局部区域子链上传所述第一数据区块，具体为：所述第一用户节点将所述业务数据区块保存在所述第一局部区域子链中，并根据预设的侧链协议，将所述第一数据区块上传至机构跨区域主链的第一节点；所述第一节点将所述第一数据区块保存在所述机构跨区域主链中，并使得所述机构跨区域主链中的所有区块达成共识。
在一个实施例中，所述数据访问交易由第二用户端构造，用于获取所述第一数据区块，并通过第二局部区域子链进行上传，具体为：第二用户端构造数据访问交易，使用私钥对所述数据访问交易进行交易签名，并通过第二局部区域子链，将所述数据访问交易上传至所述机构跨区域主链的第二节点。
在一个实施例中，所述授权子链的验证节点对所述数据访问交易依次进行验证和校验，具体为：授权子链的验证节点根据预设的智能合约，对所述数据访问交易的交易签名进行验证；若验证通过，则向所述第二局部区域子链发送第一数据区块，并将所述数据访问交易打包，并广播至所述机构跨区域主链的所有区块以达成共识；所述第二局部区域子链在接收到第一数据区块后，对所述第一数据区块进行密文完整性校验。
在一个实施例中，该方法还包括：所述第二用户端在接收到第一数据区块后，通过密钥对所述第一数据区块进行解密，从而获取所需数据。
在一个实施例中，当授权子链的验证节点对所述数据访问交易进行验证后，若验证通过，则向所述第二节点发放代金券，向所述第二局部区域子链发送第一数据区块，并将所述数据访问交易打包，并广播至所述机构跨区域主链的所有区块以达成共识。
在一个实施例中，具有区块链数据结构的数据区块分为区块头和区块体两部分，区块头包括父块的哈希值以使所述数据区块与所述父块连接，区块体包括交易数据、父块的哈希值以及随机数构成的哈希值。
本发明还提供了一种船舶制造检验数据的共享联盟链，所述共享联盟链包括用户端、机构跨区域主链、多个局部区域子链以及授权子链，所述用户端分别连接对应的局部区域子链，所述多个局部区域子链分别通过侧链与所述机构跨区域主链的多个节点一一对应连接，所述授权子链通过互联链与所述机构跨区域主链连接，其中，所述机构跨区域主链执行如前所述的船舶制造检验数据的共享方法。
本发明还提供了一种船舶制造检验数据的共享系统，所述共享系统包括多个如前所述的船舶制造检验数据的共享联盟链，其中，多个机构跨区域主链之间通过平行链连接。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明提供了一种船舶制造检验数据的共享方法、联盟链及系统，通过对检验数据中的业务数据和对外服务数据进行划分，在上传过程中仅通过局部区域子链上传对外服务数据，在共享过程中仅通过授权子链进行授权验证和校验，并在校验通过后共享数据，该共享方法、联盟链及系统不仅实现了数据共享的速度、访问限制以及安全稳定性的提升，还在节省共享数据存储空间的基础上，保障了降低了数据共享的成本。
进一步地，本发明提供的船舶制造检验数据的共享方法、联盟链及系统还提出了一种区块链数据结构，该数据结构可以实现块体上的检验数据被预先选择的节点追溯并对块后续节点的信息施加影响，该数据结构配合相应的加密方法可以确保恶意攻击无法篡改有用信息，从而保证了数据的安全与完整。
进一步地，本发明提供的船舶制造检验数据的共享方法、联盟链及系统还引入了智能合约和激励机制，从而解决区块链网络中各节点互信问题，并通过对遵守智能合约的守信节点发放代金券激励，促进数据资源的高效交易。
附图说明
下文将结合说明书附图对本发明进行进一步的描述说明，其中：
图1示出了根据本发明的一种船舶制造检验数据的共享方法的一个实施例的流程图；
图2示出了根据本发明的一种船舶制造检验数据的共享方法的另一实施例的流程图；
图3示出了根据本发明的一种船舶制造检验数据的共享联盟链的一个实施例的结构图；
图4示出了根据本发明的一种船舶制造检验数据的共享系统的一个实施例的结构图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有作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。
具体实施例一
图1示出了根据本发明的一种船舶制造检验数据的共享方法的一个实施例的流程图，该方法包括如下步骤：
S1:接收通过第一局部区域子链上传的第一数据区块，并将所述第一数据区块进行保存。
通常来说，区块链的数据区块的块体部分记录的是交易数据，而本文提出的数据结构中块体主要记录船舶检验数据。这种数据结构可以实现块上的检验数据被预先选择的节点追溯并对块后续节点的信息施加影响。配合相应的加密方法可以确保恶意攻击无法篡改有用信息，从而保证了数据的安全与完整。因此，本发明中提供一种具有新的数据结构的数据区块，该数据区块分为区块头和区块体两部分，区块头包括父块的哈希值以使所述数据区块与所述父块连接，区块体包括交易数据、父块的哈希值以及随机数构成的哈希值。
此外，待共享的船舶检验数据既包括仅针对机构内部的业务数据，又包括用于后续使用的对外服务数据。普遍的区块链数据共享方法是将所有数据均上传至区块链中，从而使得所有节点皆可获取共享数据，但这种方式使得数据的计算与储存过程十分庞杂，显著降低数据共享的效率。因此，本发明将待共享的检验数据划分为业务数据和对外服务数据，在进行数据共享时，仅将对外服务数据上传以用于后续共享，而将业务数据存储在本地，从而使得运算负荷量显著减轻，提升数据共享的效率。
具体地，首先将所述第一用户上传的待共享的检验数据以区块链数据结构进行存储，以获取业务数据区块以及共享数据区块，随后，通过预设的加密方法对所述业务数据区块和所述共享数据区块进行加密以获取留存数据区块以及第一数据区块，所述留存数据区块对应所述业务数据区块，所述第一数据区块对应所述共享数据区块，最后，将所述业务数据区块和所述第一数据区块上传至第一局部区域子链的第一用户节点中，以使所述第一用户节点将所述业务数据区块保存在所述第一局部区域子链中，并通过所述第一局部区域子链上传所述第一数据区块。
其中，所述待共享的检验数据包括业务数据和对外服务数据；所述业务数据区块包括业务数据，所述共享数据区块包括对外服务数据，所述留存数据区块对应所述业务数据区块，所述第一数据区块对应所述共享数据区块。
业务数据区块的保存和第一数据区块的具体上传过程为：所述第一用户节点将所述业务数据区块保存在所述第一局部区域子链中，并根据预设的侧链协议，将所述第一数据区块上传至机构跨区域主链的第一节点；所述第一节点将所述第一数据区块保存在所述机构跨区域主链中，并使得所述机构跨区域主链中的所有区块达成共识。所述第一数据区块包括对外服务数据，并由第一用户端通过所述第一局部区域子链进行上传。
S2:当接收到数据访问交易时，将所述数据访问交易发送给授权子链，以使所述授权子链对所述数据访问交易依次进行验证和校验。
在现有技术中，数据访问交易往往需要区块链上所有节点通过共识机制进行验证，才能进行下一步操作，这种做法虽然对于数据的稳定性和安全性有益，但无疑会显著降低数据共享的效率。同时，在网络环境下，由于主、次用户之间没有任何信任基础，因此容易产生欺骗行为，进而失去数据交易的公平性。为了解决区块链网络中各节点互信问题，需要引入智能合约协作数据资源管理。因此，为了兼顾数据共享的稳定性、安全性和效率，本发明不再使用全节点共识的方法进行验证，而是新建一条授权子链，并在授权子链中的授权节点上布置智能合约，从而通过授权子链上的授权节点对每个数据访问交易进行验证。
即，当接收到数据访问交易时，将所述数据访问交易发送给授权子链，以使所述授权子链通过授权子链上的、包括智能合约的授权节点对所述数据访问交易的交易签名进行授权验证，若验证通过，则向所述第二局部区域子链发送第一数据区块，并将所述数据访问交易打包，并广播至所述机构跨区域主链的所有区块以达成共识。在一个实施例中，在授权子链的验证节点对所述数据访问交易进行授权验证后，若验证通过，还向所述第二节点发放代金券，从而激励诚信数据访问交易行为。
其中，数据访问交易由需要获取数据的第二用户端构造，该数据访问交易构造用于获取所述第一数据区块，并通过第二局部区域子链进行上传。具体地，第二用户端构造数据访问交易，使用私钥对所述数据访问交易进行交易签名，并通过第二局部区域子链，将所述数据访问交易上传至所述机构跨区域主链的第二节点。
所述第二局部区域子链在接收到第一数据区块后，对所述第一数据区块进行密文完整性校验，以确定第一数据区块中数据的完整性。
S3:在所述数据访问交易校验通过后，调取所述第一数据区块，并通过所述第二局部区域子链将所述第一数据区块发送给所述第二用户端。
图2示出了根据本发明的一种船舶制造检验数据的共享方法的另一实施例的流程图。在另一实施例中，该方法还包括：
S4：所述第二用户端在接收到第一数据区块后，通过密钥对所述第一数据区块进行解密，从而获取所需数据。
本发明提供了一种船舶制造检验数据的共享方法，通过对检验数据中的业务数据和对外服务数据进行划分，在上传过程中仅通过局部区域子链上传对外服务数据，在共享过程中仅通过授权子链进行授权验证和校验，并在校验通过后共享数据，该共享方法不仅实现了数据共享的速度、访问限制以及安全稳定性的提升，还在节省共享数据存储空间的基础上，保障了降低了数据共享的成本；进一步地，本发明提供的船舶制造检验数据的共享方法还提出了一种区块链数据结构，该数据结构可以实现块体上的检验数据被预先选择的节点追溯并对块后续节点的信息施加影响，该数据结构配合相应的加密方法可以确保恶意攻击无法篡改有用信息，从而保证了数据的安全与完整；进一步地，本发明提供的船舶制造检验数据的共享方法还引入了智能合约和激励机制，从而解决区块链网络中各节点互信问题，并通过对遵守智能合约的守信节点发放代金券激励，促进数据资源的高效交易。
具体实施例二
除上述方法外，本发明还提供了一种船舶制造检验数据的共享联盟链。图3示出了根据本发明的一种船舶制造检验数据的共享联盟链的一个实施例的结构图。
如图3所示，本实施例提供一种船舶制造检验数据的共享联盟链1，所述共享联盟链11包括用户端111、机构跨区域主链112、多个局部区域子链113以及授权子链114。
其中，所述用户端111分别连接对应的局部区域子链113，所述多个局部区域子链113分别通过侧链与机构跨区域主链112的多个节点一一对应连接，授权子链114通过互联链与机构跨区域主链112连接。
在一个实施例中，机构跨区域主链112连接到授权子链114，机构跨区域主链112上个的各个节点可以分别由检测机构、造船厂、CCS以及船东等多个对象进行通信控制，同时，每个机构还通信控制一个局部区域子链113，并且机构跨区域主链112上的由各个机构所控制的节点与各个机构所控制的局部区域子链113连接，各个机构所控制的局部区域子链113分别与各个机构内的若干个用户端111连接，用户端111、机构跨区域主链112、多个局部区域子链113以及授权子链114一同构成共享联盟链11，并通过用户端111进行数据的上传与数据的获取以实现共享。
上述实施例所述的共享联盟链中的机构跨区域主链112与现有区块链具有较大差异，在机构跨区域主链112中，各节点是按照一定顺序轮流记账的，而非如现有技术中的区块链一样，需要各个节点通过计算竞争来抢夺记账权，这意味着机构跨区域主链112无需承担“挖矿”带来的资源损耗，这样可以降低整个共享过程中计算资源的损耗，从而间接提高检验数据的存储效率。
在一个实施例中，当搭建好共享联盟链11后，机构跨区域主链112执行如前所述的船舶制造检验数据的共享方法以进行数据的共享。具体地，第一用户端1111向对应的第一局部区域子链1131上传加密后的船舶检验数据，局部区域子链1131保存船舶检验数据中的业务数据，并向机构跨区域主链112中与该第一用户端1111对应的第一节点1121上传船舶检验数据中的对外服务数据；当第二用户端1112需要获取船舶检验数据时，该第二用户端1112构造数据访问交易，并将该数据访问交易通过对应的第二局部区域子链1132发送给机构跨区域主链112中对应的第二节点1122，该第二节点1122在接收到该数据访问交易后将该数据访问交易发送给授权子链114的授权节点142，授权子链114的授权节点142在接收到该数据访问交易后，通过该授权节点142中包含的智能合约对该数据访问交易进行授权验证，并在授权验证通过后向该第二节点1122发放一定数额的代金券以激励诚信的数据访问交易行为，第二节点1122在获取验证通过的信息后，调取数据交易请求中请求获取的数据区块，并通过第二局部区域子链1132将该数据区块发送第二用户端1112，所述第二用户端1112通过密钥对该数据区块进行解密，从而获取所需数据。
本发明提供了一种船舶制造检验数据的共享联盟链，通过对检验数据中的业务数据和对外服务数据进行划分，在上传过程中仅通过局部区域子链上传对外服务数据，在共享过程中仅通过授权子链进行授权验证和校验，并在校验通过后共享数据，该共享联盟链不仅实现了数据共享的速度、访问限制以及安全稳定性的提升，还在节省共享数据存储空间的基础上，保障了降低了数据共享的成本；进一步地，本发明提供的船舶制造检验数据的共享联盟链还提出了一种区块链数据结构，该数据结构可以实现块体上的检验数据被预先选择的节点追溯并对块后续节点的信息施加影响，该数据结构配合相应的加密方法可以确保恶意攻击无法篡改有用信息，从而保证了数据的安全与完整；进一步地，本发明提供的船舶制造检验数据的共享联盟链还引入了智能合约和激励机制，从而解决区块链网络中各节点互信问题，并通过对遵守智能合约的守信节点发放代金券激励，促进数据资源的高效交易。
具体实施例三
本发明还提供了一种船舶制造检验数据的共享系统。图4示出了根据本发明的一种船舶制造检验数据的共享系统的一个实施例的结构图。
一种船舶制造检验数据的共享系统1，其特征在于，所述共享系统包括多个如前所述的船舶制造检验数据的共享联盟链11，其中，各个共享联盟链11的机构跨区域主链112之间通过平行链连接，从而使得多个共享联盟链11之间也可以实现交叉共享，从而扩大共享的范围。
本发明提供了一种船舶制造检验数据的共享系统，通过对检验数据中的业务数据和对外服务数据进行划分，在上传过程中仅通过局部区域子链上传对外服务数据，在共享过程中仅通过授权子链进行授权验证和校验，并在校验通过后共享数据，该共享系统不仅实现了数据共享的速度、访问限制以及安全稳定性的提升，还在节省共享数据存储空间的基础上，保障了降低了数据共享的成本；进一步地，本发明提供的船舶制造检验数据的共享系统还提出了一种区块链数据结构，该数据结构可以实现块体上的检验数据被预先选择的节点追溯并对块后续节点的信息施加影响，该数据结构配合相应的加密方法可以确保恶意攻击无法篡改有用信息，从而保证了数据的安全与完整；进一步地，本发明提供的船舶制造检验数据的共享系统还引入了智能合约和激励机制，从而解决区块链网络中各节点互信问题，并通过对遵守智能合约的守信节点发放代金券激励，促进数据资源的高效交易。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，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 (10)
1.一种船舶制造检验数据的共享方法，其特征在于，包括：
接收通过第一局部区域子链上传的第一数据区块，并将所述第一数据区块进行保存；其中，所述第一数据区块包括对外服务数据，并由第一用户端通过所述第一局部区域子链进行上传；多个局部区域子链分别与机构跨区域主链连接；
当接收到数据访问交易时，将所述数据访问交易发送给授权子链，以使所述授权子链对所述数据访问交易依次进行验证和校验；其中，所述数据访问交易由第二用户端构造，用于获取所述第一数据区块，并通过第二局部区域子链进行上传；
在所述数据访问交易校验通过后，调取所述第一数据区块，并通过所述第二局部区域子链将所述第一数据区块发送给所述第二用户端。
2.根据权利要求1所述的船舶制造检验数据的共享方法，其特征在于，所述第一数据区块包括对外服务数据，并由第一用户端通过所述第一局部区域子链进行上传，具体为：
将所述第一用户上传的待共享的检验数据以区块链数据结构进行存储，以获取业务数据区块以及共享数据区块；其中，所述待共享的检验数据包括业务数据和对外服务数据；所述业务数据区块包括业务数据，所述共享数据区块包括对外服务数据；
通过预设的加密方法对所述业务数据区块和所述共享数据区块进行加密以获取留存数据区块以及第一数据区块，所述留存数据区块对应所述业务数据区块，所述第一数据区块对应所述共享数据区块；
将所述业务数据区块和所述第一数据区块上传至第一局部区域子链的第一用户节点中，以使所述第一用户节点将所述业务数据区块保存在所述第一局部区域子链中，并通过所述第一局部区域子链上传所述第一数据区块。
3.根据权利要求2所述的船舶制造检验数据的共享方法，其特征在于，所述第一用户节点将所述业务数据区块保存在所述第一局部区域子链中，并通过所述第一局部区域子链上传所述第一数据区块，具体为：
所述第一用户节点将所述业务数据区块保存在所述第一局部区域子链中，并根据预设的侧链协议，将所述第一数据区块上传至机构跨区域主链的第一节点；
所述第一节点将所述第一数据区块保存在所述机构跨区域主链中，并使得所述机构跨区域主链中的所有区块达成共识。
4.根据权利要求3所述的船舶制造检验数据的共享方法，其特征在于，所述数据访问交易由第二用户端构造，用于获取所述第一数据区块，并通过第二局部区域子链进行上传，具体为：
第二用户端构造数据访问交易，使用私钥对所述数据访问交易进行交易签名，并通过第二局部区域子链，将所述数据访问交易上传至所述机构跨区域主链的第二节点。
5.根据权利要求4所述的船舶制造检验数据的共享方法，其特征在于，所述授权子链的验证节点对所述数据访问交易依次进行验证和校验，具体为：
授权子链的验证节点根据预设的智能合约，对所述数据访问交易的交易签名进行验证；
若验证通过，则向所述第二局部区域子链发送第一数据区块，并将所述数据访问交易打包，并广播至所述机构跨区域主链的所有区块以达成共识；
所述第二局部区域子链在接收到第一数据区块后，对所述第一数据区块进行密文完整性校验。
6.根据权利要求5所述的船舶制造检验数据的共享方法，其特征在于，还包括：
所述第二用户端在接收到第一数据区块后，通过密钥对所述第一数据区块进行解密，从而获取所需数据。
7.根据权利要求1-6任一项所述的船舶制造检验数据的共享方法，其特征在于，当授权子链的验证节点对所述数据访问交易进行验证后，若验证通过，则向所述第二节点发放代金券，向所述第二局部区域子链发送第一数据区块，并将所述数据访问交易打包，并广播至所述机构跨区域主链的所有区块以达成共识。
8.根据权利要求7所述的船舶制造检验数据的共享方法，其特征在于，具有区块链数据结构的数据区块分为区块头和区块体两部分，区块头包括父块的哈希值以使所述数据区块与所述父块连接，区块体包括交易数据、父块的哈希值以及随机数构成的哈希值。
9.一种船舶制造检验数据的共享联盟链，其特征在于，所述共享联盟链包括用户端、机构跨区域主链、多个局部区域子链以及授权子链，所述用户端分别连接对应的局部区域子链，所述多个局部区域子链分别通过侧链与所述机构跨区域主链的多个节点一一对应连接，所述授权子链通过互联链与所述机构跨区域主链连接，其中，所述机构跨区域主链执行如权利要求1-8任一项所述的船舶制造检验数据的共享方法。
10.一种船舶制造检验数据的共享系统，其特征在于，所述共享系统包括多个如权利要求9所述的船舶制造检验数据的共享联盟链，其中，多个机构跨区域主链之间通过平行链连接。
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