CN113961640A - 区块链的数据储存结构 - Google Patents

Abstract

一种区块链的数据储存结构，其包含一区块链网络、一客户端主机及一数据储存结构。该区块链网络其包含多个区块链服务器；该客户端主机其与该区块链网络相连接，该客户端主机提供一数据；该数据储存结构其包含一分割模块及一传送模块，该分割模块以一预定容量为单位，将该数据分割成多个数据区块，并建立多个索引，各该索引分别对应各该数据区块，且建立一索引表，该索引表对应该多个索引，该传送模块将该索引表传送至该区块链网络，由该多个区块链服务器储存该索引表。本发明通过该数据储存结构将该数据分割且建立该索引表，使储存于该区块链网络的是该索引表，而非该数据，以解决区块链技术处理数据的速度缓慢，不适用大型数据的缺失。

Description

区块链的数据储存结构

技术领域

本发明关于一种区块链技术，尤指一种区块链的数据储存结构。

背景技术

区块链(BlockChain)是一种数据的记录格式，顾名思义就是由区块(block)与链(chain)所组成，区块是数据储存的基本单元，记录了特定时间内各节点全部的交流信息。区块经由哈希函式(Hash Function)演算出哈希值(Hash Value)，各区块中除了自身的哈希值之外还具有前一个区块的哈希值，以防止数据被篡改，随着信息交流的扩大，一个区块与一个区块相继接续，形成的结果就叫区块链。

区块中还具有时间戳(timestamp)，时间戳为区块的建立时间，用来证明区块的有效性，时间戳通常是一个字符序列，区块链通过时间戳确保每一个区块依时间顺序相连接。

区块链技术是由密码学、数学、算法及经济模型所组成，结合点对点(peer-to-peer)网络技术，是整合跨领域技术的一项基础建设。

区块链结合点对点(peer-to-peer)网络技术建构一区块链网络，该区块链网络中，各节点代表一台计算机，网络中的所有节点都可以互相进行数据传输，整个网络没有任何中心，数据是分散布于各节点而无法被单一实体掌控，使数据具备安全、透明的特性，避免由单一实体作为中介，会具有交易不透明、监守自盗、且因单一实体的数据备份有限，一旦单一实体的数据备份毁损就会造成数据缺失的问题。区块链一般都是让所有参与者帮忙备份数据，当数据拥有成千上万个备份的时候，数据毁损或是被篡改的机率就大大的降低了，因此区块链网络上的数据都是公开透明的、加上区块链的记录格式，数据是难以篡改的，篡改数据不能只篡改单一区块。

区块链网络中，各节点的计算机都视为区块链服务器，服务器是指能向网络用户提供特定服务的软件和硬件，数据上传至区块链网络时，数据会于该区块链网络以一个区块作为代表，区块将以广播方式传递给区块链网络中其他所有的区块链服务器，当其他所有的区块链服务器同意数据为有效后，代表数据的区块被添加至区块链网络上，且其他所有的区块链服务器都会备份储存数据，作为永久且透明的记录。

区块链中，因数据须备份储存至各计算机，数据的处理速度很慢，以太坊(Ethereum，其为区块链的全球开放平台)一秒只能处理15笔交易，而以VISA信用卡公司为例，一秒要处理4000笔数据，高峰时到上万笔都没问题。因此区块链技术其实时性及处理速度上相对不佳，不适合大型数据。

现有技术中，有三种利用区块链来储存数据的结构，第一种，为直接储存，如图1所示，一客户端主机100将一数据原封不动直接地传送至一区块链网络200上，由各区块链服务器210储存该数据。第二种，为加密后储存，如图2所示，该客户端主机100将该数据经加密后成为一加密数据，再将该加密数据及一加密密钥传送至区块链网络200上，由各区块链服务器210储存该加密数据及该加密密钥。然而，上述两种现有技术，并未考虑到所有的区块链服务器都会备份储存数据，而导致处理的速度缓慢的问题，若数据的容量十分庞大，以多媒体数据为例，客户须上传个人照片至区块链网络来完成交易，会导致客户须等待的时间十分漫长。为此，第三种，为储存索引，该客户端主机100将该数据经哈希函式(HashFunction)演算出一哈希值(Hash Value)，将该哈希值作为一索引，再将该索引传送至区块链网络200上，由各区块链服务器210储存该索引，该数据实质上是储存于另外设置的一数据库300内，通过该索引来指向该数据所在的数据库位置，虽然第三种结构是将该索引传送至区块链网络200上，避免将该数据或该加密数据传送至区块链网络200上，可改善第一种及第二种结构的问题。然而，这三种结构都无法确保数据的隐密性，数据容易外泄，会有资安上的风险。在第一种结构中，所有人都可以通过该区块链网络200取得该数据；在第二种结构中，所有人都可以通过该区块链网络200取得该加密数据及该加密密钥，在第三种结构中，所有人都可以通过该区块链网络200取得该索引，再通过该索引检索该数据库300，即可自该数据库300取得该数据。

故，如何将上述缺失问题加以改进，为本案发明人所欲解决的技术困难点的所在。

发明内容

有鉴于现有技术所述，因此本发明在于解决及改善现有技术所存在的问题与缺失为目的。

为达成以上的目的，本发明提供一种区块链的数据储存结构，其包含一区块链网络、一客户端主机以及一数据储存结构。该区块链网络包含多个区块链服务器；该客户端主机与该区块链网络相连接，该客户端主机提供一数据；该数据储存结构包含一分割模块及一传送模块，该分割模块以一预定容量为单位，将该数据分割成多个数据区块，并建立多个索引，各该索引分别对应各该数据区块，且建立一索引表，该索引表对应该多个索引，该传送模块将该索引表传送至该区块链网络，由该多个区块链服务器储存该索引表。

其中较佳的，该传送模块将该索引表及该多个索引传送至该区块链网络，由该多个区块链服务器储存该索引表及该多个索引。

较佳的，该分割模块以该预定容量为单位，将该数据分割成该多个数据区块，并加密该多个数据区块，且建立该多个索引，各该索引分别对应各该数据区块。

较佳的，该数据储存结构包含一合并模块，该合并模块根据该索引表检索该多个索引，并根据该多个索引检索该多个数据区块，且将该多个数据区块合并为该数据，而传送该数据至该客户端主机。

较佳的，该数据储存结构包含一协调模块，该协调模块控制该多个索引及该索引表的传送位置。

较佳的，该数据储存结构包含一更新模块，该更新模块于该数据异动时更新对应的该多个索引及该索引表。

较佳的，该客户端主机连接一第一数据库，该第一数据库储存该数据。

较佳的，该数据储存结构连接一或多个第二数据库，该第二数据库储存该多个数据区块。

较佳的，该传送模块连接一集中式数据库(Centralized Database,CDB)，该集中式数据库储存该多个索引。

较佳的，该传送模块连接一分布式数据库(Distributed Database,DDB)，该分布式数据库储存该多个索引。

本发明通过该数据储存结构将该数据分割为该多个数据区块，使该数据无法直接辨识，可加强数据的安全性，该数据储存结构连接一或多个第二数据库，该多个数据区块可分别储存于该多个第二数据库，分散该多个数据区块的储存位置，再强化数据的安全性，该数据储存结构还连接一集中式数据库或分布式数据库来储存该多个索引，且建立该索引表，使储存于该区块链网络的是该索引表，而非该数据，以解决区块链技术处理数据的速度缓慢，不适用大型数据的缺失，进而达到适用大型数据的目的。

附图说明

图1为现有第一种区块链储存数据的结构的示意图。

图2为现有第二种区块链储存数据的结构的示意图。

图3为现有第三种区块链储存数据的结构的示意图。

图4为本发明的结构示意图。

图5为数据储存结构的结构示意图。

图6为本发明中各数据库的连接示意图。

附图标记说明：100-客户端主机；200-区块链网络；210-区块链服务器；300-数据库；1-区块链网络；11-区块链服务器；2-客户端主机；3-数据储存结构；31-分割模块；32-传送模块；33-合并模块；34-协调模块；35-更新模块；41-第一数据库；42-第二数据库；43-集中式数据库；44-分布式数据库。

具体实施方式

请参阅图4所示，本发明提供一种区块链的数据储存结构，其包含：一区块链网络1、一客户端主机2及一数据储存结构3。

该区块链网络1设置有多个计算机主机，该多个计算机主机分别具有相应的软件及硬件而形成分布式数据库，作为多个区块链服务器11，供该客户端主机2储存数据。

该区块链网络1是基于区块链技术构建的网络，在该区块链网络1中包含多个网络节点(也可以称之为区块链节点)，每一个网络节点对应至少一个区块链(也可以视作至少一个计算机主机，该计算机主机以区块链其数据的记录格式来储存数据)，每一个区块链上至少包含一个区块(区块链其数据的记录格式中所指的区块)。该网络节点在接收到待储存的数据时，通过广播的方式发送给该区块链网络1中的其他网络节点，所以该区块链网络1中的每一个网络节点都储存了该区块链网络1的全部数据，且各该网络节点上储存的数据一致。

该客户端主机2通过网络连接该区块链网络1，该客户端主机2对应一客户，该客户可通过该客户端主机2提供一数据至该区块链网络1。该数据可为多媒体数据、照片数据、音乐数据、程序数据、或文书数据，或其组合，但不以为限。该客户端主机2与该区块链网络1的连接方式包含直接连接或通过中继网络、服务器等网络节点连接皆可。

请参阅图4及图5所示，该数据储存结构3介于该区块链网络1与该客户端主机2之间并分别与两者连接，该数据储存结构3包含一分割模块31、一传送模块32、一合并模块33、一协调模块34及一更新模块35。

本发明有两种实施样态，第一种样态，该分割模块31以一预定容量为单位，将该数据分割成多个数据区块，并建立多个索引，各该索引分别对应各该数据区块，且建立一索引表，该索引表对应该多个索引，该传送模块32将该索引表传送至该区块链网络1，由该多个区块链服务器11储存该索引表。

第二种样态，该传送模块32将该索引表及该多个索引传送至该区块链网络1，由该多个区块链服务器11储存该索引表及该多个索引。

更具体地，该分割模块31以该预定容量为单位，将该数据分割成该多个数据区块，而当该数据的容量小于该预定容量时，以一个数据区块计。该分割模块31并利用一哈希函式(Hash Function)建立该多个索引，该哈希算法可将不定长度的数据，演算成固定长度的一哈希值(Hash Value)，该哈希值通常是用一个短的随机字母和数字所组成的字符串，其具有不可逆(无法逆向演算回原本的数值)的特性，因此可有效的保护数据。该哈希值是独一无二的(若不是，则更改哈希函式再行演算)，因此可作为各该数据区块的各该索引。而当该索引建立完成后，再利用该哈希函式(Hash Function)建立该索引表。该索引表用以检索该多个索引，该多个索引用以检索该多个数据区块，可找到该多个数据区块储存的位置。该多个数据区块储存的位置并不在该多个区块链服务器11中，而是储存在其他的数据库中，这是考虑到数据处理的速度(区块链技术的数据处理速度不佳)。

第一种样态，该合并模块33由该多个区块链服务器11取得该索引表，根据该索引表检索该多个索引，并根据该多个索引检索该多个数据区块，且将该多个数据区块合并为该数据，而传送该数据至该客户端主机2。第二种样态，该合并模块33由该多个区块链服务器11取得该索引表及该多个索引，根据该索引表检索该多个索引，并根据该多个索引检索该多个数据区块，且将该多个数据区块合并为该数据，而传送该数据至该客户端主机2。

该协调模块34控制该多个索引及该索引表的传送位置。该更新模块35于该数据异动时更新对应的该多个索引及该索引表。更具体地，该协调模块34可控制该多个索引及该索引表的传送位置，控制该传送模块32将该索引表及该多个索引传送至该区块链网络1，由该多个区块链服务器11储存该索引表及该多个索引，或是控制该传送模块仅将该索引表传送至该区块链网络1。

第一种样态，该更新模块35于该数据异动时，利用该哈希函式演算而更新对应的该多个索引及该索引表，由该传送模块将更新后的该索引表传送至该区块链网络1，该网络节点在接收到更新后的该索引表时，通过广播的方式发送给区块链网络中的其他网络节点，由该多个区块链服务器11储存更新后的该索引表。第二种样态，该更新模块35于该数据异动时，利用该哈希函式演算而更新对应的该多个索引及该索引表，由该传送模块将更新后的该索引表及更新后的该多个索引传送至该区块链网络1，该网络节点在接收到更新后的该索引表及更新后的该多个索引时，通过广播的方式发送给区块链网络中的其他网络节点，由该多个区块链服务器11储存更新后的该索引表及更新后的该多个索引。

请参阅图6所示，此外，该客户端主机2可连接一第一数据库41，该第一数据库41储存该数据，该第一数据库41主要是作为备援用。本案考虑到区块链技术的数据处理速度不佳，该数据储存结构3连接一或多个第二数据库42，该第二数据库42储存该多个数据区块，所以该多个索引可指向该第二数据库42(或多个该第二数据库42)，采用多个该第二数据库的用意，将该多个数据区块可分别储存于该多个第二数据库42，强化数据的安全性。该传送模块32可连接一集中式数据库43，该集中式数据43库储存该多个索引，所以该索引表可指向该集中式数据库43。而且该集中式数据库43还提供删除及变更功能，依实际需求可删除及变更该索引。该传送模块32亦可连接一分布式数据库44，该分布式数据库44储存该多个索引，所以该索引表可指向该分布式数据库44。而且该分布式数据库44无法删除及变更该索引。在实际运用上，若该数据为事务数据，则该传送模块32连接的是该分布式数据库44，避免该索引被删除或异动；若该数据为一般性的数据(如照片等多媒体数据)，则该传送模块32连接的是该集中式数据库43，可进行该索引被删除或异动。亦或者，该传送模块32同时连接该集中式数据库43及该分布式数据库44，再依该数据的性质，将相应的该索引储存至该集中式数据库43或该分布式数据库44。在第二样态中，该传送模块32将该索引表及该多个索引传送至该区块链网络1，由该多个区块链服务器11储存该索引表及该多个索引，但是若该数据过大导致所产生的该多个索引过多，则可将部分该索引传送至该集中式数据库43或该分布式数据库44，由该集中式数据库43或该分布式数据库44储存，只是该索引表需相应指向该集中式数据库43或该分布式数据库44。

综上所述，本案的特点及优点如下：

一、将数据分割成多个数据区块，使数据无法直接辨识，可加强数据的安全性。

二、将数据切割成多个数据区块，多个数据区块可分别储存于多个第二数据库，再进一步加强数据的安全性。

三、将该数据切割成多个数据区块，并利用哈希函式建立多个数据区块的索引，且利用哈希函式建立索引表，再将索引表传送至区块链网络，由多个区块链服务器储存索引表，以解决区块链技术处理数据的速度缓慢，不适用大型数据的缺失，进而达到适用大型数据的目的。

以上所论述仅为本发明较佳实施例而已，并非用以限定本发明实施的范围；故在不脱离本发明的精神与范畴内所作的等效形状、构造或组合的变换，皆应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种区块链的数据储存结构，其特征在于，包含：

一区块链网络，其包含多个区块链服务器；

一客户端主机，其与该区块链网络相连接，该客户端主机提供一数据；以及

一数据储存结构，其包含一分割模块及一传送模块，该分割模块以一预定容量为单位，将该数据分割成多个数据区块，并建立多个索引，各该索引分别对应各该数据区块，且建立一索引表，该索引表对应该多个索引，该传送模块将该索引表传送至该区块链网络，由该多个区块链服务器储存该索引表。

2.如权利要求1所述的区块链的数据储存结构，其特征在于，该传送模块将该索引表及该多个索引传送至该区块链网络，由该多个区块链服务器储存该索引表及该多个索引。

3.如权利要求1所述的区块链的数据储存结构，其特征在于，该分割模块以该预定容量为单位，将该数据分割成该多个数据区块，并加密该多个数据区块，且建立该多个索引，各该索引分别对应各该数据区块。

4.如权利要求1所述的区块链的数据储存结构，其特征在于，该数据储存结构包含一合并模块，该合并模块根据该索引表检索该多个索引，并根据该多个索引检索该多个数据区块，且将该多个数据区块合并为该数据，而传送该数据至该客户端主机。

5.如权利要求1所述的区块链的数据储存结构，其特征在于，该数据储存结构包含一协调模块，该协调模块控制该多个索引及该索引表的传送位置。

6.如权利要求1所述的区块链的数据储存结构，其特征在于，该数据储存结构包含一更新模块，该更新模块于该数据异动时更新对应的该多个索引及该索引表。

7.如权利要求1所述的区块链的数据储存结构，其特征在于，该客户端主机连接一第一数据库，该第一数据库储存该数据。

8.如权利要求1所述的区块链的数据储存结构，其特征在于，该数据储存结构连接一或多个第二数据库，该第二数据库储存该多个数据区块。

9.如权利要求1所述的区块链的数据储存结构，其特征在于，该传送模块连接一集中式数据库，该集中式数据库储存该多个索引。

10.如权利要求1所述的区块链的数据储存结构，其特征在于，该传送模块连接一分布式数据库，该分布式数据库储存该多个索引。

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