CN114036229A - 一种基于区块链的数据流转溯源方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于区块链技术领域，特别是涉及一种基于区块链的数据流转溯源方法，首先将数据建立数据结构，在数据结构中，根据信息码得到校验码，并将校验码叠加放置数据信息码后，在数据流转过程中，所有查看过该数据的用户及查看时间形成信息码，依次叠加在校验码后，形成新的校验码。在用户发起数据溯源并完成数据溯源后，根据溯源数据得到校验码，采用CRC校验算法进行校验，算出数据是否出错，并且可以算出哪一步出错，进而查询到在数据流转过程中，哪一用户对数据进行恶意修改，所以极大避免了非法用户对数据进行恶意修改，最终保证数据流转过程中数据的准确性，使得数据溯源不会出错；同时，通过动态的溯源信息模板控制，实现不同行业的溯源信息搭建。

Description

一种基于区块链的数据流转溯源方法
技术领域
本发明属于区块链数据共享技术领域，特别是涉及一种基于区块链的数据流转溯源方法。
背景技术
区块链是一个信息技术领域的术语，从本质上讲，它是一个共享数据库，存储于其中的数据或信息，具有“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。基于这些特征，区块链技术奠定了坚实的“信任”基础，创造了可靠的“合作”机制，具有广阔的运用前景，区块链是一种将数据区块以密码计算方式按照时间顺序相连的分布式账本。区块链采用P2P技术、密码技术、共识算法和智能合约等技术开发和运行，这些技术保证了区块链账本不可篡改和不可伪造。区块链提供一种在不可信环境中，进行信息与价值传递交换的机制，是构建未来价值和信任互联网的基石。
数据溯源是一个新兴的研究领域，当初，一些文献将其称为数据志或数据档案，后来，大部分文献将其命名为数据起源，有追踪数据的起源和重现数据的历史状态之意，数据溯源定义为记录原始数据在整个生命周期内，从产生、传播到消亡的演变信息和演变处理内容，数据溯源强调的是一种溯本追源的技术，根据追踪路径重现数据的历史状态和演变过程，实现数据历史档案的追溯，数据溯源最早仅用于数据库、数据仓库系统中，后来发展到对数据真实性要求比较高的各个领域：如生物、历史、考古、天文、医学等，随着互联网的迅猛发展以及网络欺骗行为的频繁发生，人们越来越怀疑数据的真伪，对数据的真实性要求越来越高。数据溯源成为考究数据真假的有效途径，掀起了一波数据溯源研究的热潮，因此，数据溯源追踪逐渐扩展到计算机各行各业。目前，研究领域已经覆盖到地理信息系统、云计算、网格计算、普适计算、无线传感器网络和语义网络等，其中，数据溯源在数据库和工作流领域的研究最为流行。
数据溯源过程中，各行各业对溯源数据的要求各不相同，例如面向一颗芒果和面向一支笔，溯源所需要的内容是不一样的，芒果侧重于产地、生长周期、是否使用农药等信息，笔侧重于生产企业、原材料、工艺等信息。不同的产品进行数据溯源时需要不同的数据模板进行定义，使得溯源系统的通用性不好。
另外，基于区块链的数据溯源方法常用在比特币等虚拟货币或者网络支付体系中，在数据溯源过程中，现有的数据溯源方法存在因为数据被恶意修改，造成的数据溯源出错，例如商户经过支付宝向客户发起的支付申请中携带收款方信息、商品信息、商品价格、以及交易时间等信息的数据，需要溯源是否为商户发起的，数据内容是否出错，溯源查找正确后，才会允许客户进行支付，在这一过程中会存在数据被恶意修改，造成商品价格，或者作为收款方的数据发起方的数据错误，进而造成用户支付价格错误，或者收款人错误等问题。因此，为了解决数据溯源的通用性问题以及安全问题，我们提出一种基于区块链的数据流转溯源方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于区块链的数据流转溯源方法，解决数据溯源的通用性问题以及数据在流转过程中不会被恶意修改的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：.一种基于区块链的数据流转溯源方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：用户基于SDK技术和双钥密码算法实现溯源云平台的访问，溯源云平台设有区块链及溯源合约模块，溯源合约模块封装有智能合约和标识解析服务；智能合约实现用户身份绑定、校验，以及结构化与非结构化数据信息的链上存储、查询和验证，生成全局唯一溯源标识，标识解析服务通过数据接口与工业互联网连接，实现溯源标识的统一注册、查询和验证；
S2：将待溯源数据构造成为一个数据结构，该数据结构由溯源模板信息组成，包括模板编号、主题信息描述、信息内容及签名；将该数据结构生成K位信息码，在K位信息码后拼接R位校验码，将携带信息码与校验码的数据上传至所述溯源云平台的区块链；溯源合约模块将溯源标识与溯源模板信息唯一对应；
S3：数据信息在区块链数据库内流转，被不同用户申请查看以及申请修改，且需要先申请查看再进行修改；申请查看及修改时，申请用户的appID信息、查看时间及修改行为信息，都通过ASCII编码生成N1位信息码，并将该信息码叠加放置R位的校验码后，生成R+N1位新的校验码，如此在经过多次用户申请查看和修改后，数据信息在区块链数据库中多次流转，每一次流转的信息均通过ASCII编码生成一个N位信息码，并将该信息码与上一校验码进行叠加，生成一个(R+N1+N2+N3+……+Nn)位新的校验码；
S4：用户提出数据溯源请求，经区块链后台审核通过后，区块链内开始数据溯源，通过全局唯一溯源标识，查询出该标识及关联该标识其它标识的所有信息，根据时间由远及近的排序返回，实现数据信息的溯源；
S5：数据溯源后，根据数据信息携带的(R+N1+N2+N3+……+Nn)位的校验码，进行数据校验；根据CRC校验法验证数据信息是否出错，如果出错，找到出错的步骤，实现找出恶意修改数据的用户。
优选的，所述步骤S2中信息内容为自定义，可动态调整；
优选的，S3步骤中用户申请查看和/或修改的流程为：
S301：用户发送数据授权申请，数据授权申请包括用户自身签名，用户自身签名携带用户信息；
S302：区块链后台通过用户发送的携带签名的申请，审核该签名是否符合查看和/或修改该数据的权限，审核通过，允许该用户查看和/或修改该数据，审核不通过，则不允许该用户查看和/或修改该数据。
进一步，所述基于SDK技术和双钥密码算法实现溯源云平台的访问步骤包括具体以下步骤：用户通过溯源云平台注册账号、提交用户信息，通过管理员审核后，用户可获得SDK接入溯源链认证所需的APPID/APPKEY；管理员将用户APPID及相关用户信息上链，但用户并未绑定公私钥对，为不可用状态，用户信息系统集成区块链SDK，通过SDK本地方法，生成公私钥对，私钥由用户自行保管维护，通过SDK提供的绑定或更新公私钥接口，将链上用户信息、应用信息与对应公钥进行绑定或更新。
进一步，CRC校验码是在K位信息码后再拼接R位的校验码，生产整个编码长度为N位的(N，K)码，一个(N，K)码存在一个最高次幂为N-K＝R的CRC码的生成多项式G(x)；校验码的具体生成过程为：将要发送的信息用多项式C(X)表示，将C(x)左移R位，C(x)的右边就会空出R位，空出R位是校验码的位置，用C(x)*2R除以生成多项式G(x)得到的余数就是校验码，在多项式和二进制数有直接对应关系中，X的最高幂次对应二进制数的最高位，以下各位对应多项式的各幂次，有此幂次项对应1，无此幂次项对应0，转换成对应的二进制数有R+1位，多项式包括生成多项式G(X)和信息多项式C(X)，生成多项式是接受方和发送方约定的一个二进制数，在整个传输过程中，该数始终保持不变，在发送方，利用生成多项式对信息多项式做模2除，生成校验码，在接收方利用生成多项式对收到的编码多项式做模2除检测和确定错误位置。
本发明具有以下有益效果：
本发明基于区块链技术，以安全可信、去中心化方式，使得数据流转具备透明性、真实性，能实时查询数据的溯源信息并验证溯源信息的正确性，实现数据流转过程中对于原始数据的信息追加权限控制及溯源，同时，溯源信息模板为自定义形式，即通过动态的模板控制，实现不同行业的溯源信息搭建。在同类的模板在行业具备通用性后，溯源链将支持对模板的公开，以形成各自行业通用的标准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明提出的一种基于区块链的数据流转溯源方法的整体运行流程图。
图2为本发明一种基于区块链的数据流转溯源方法中CRC校验算法运行流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
数据溯源系统包括溯源官网、溯源应用、
参阅图1-2，一种基于区块链的数据流转溯源方法，包括以下步骤：
S1：用户基于SDK技术和双钥密码算法实现溯源云平台的访问，溯源云平台设有区块链及溯源合约模块，溯源合约模块封装有智能合约和标识解析服务；智能合约实现用户身份绑定、校验，以及结构化与非结构化数据信息的链上存储、查询和验证，生成全局唯一溯源标识，标识解析服务通过数据接口与工业互联网连接，实现溯源标识的统一注册、查询和验证；
S2：将待溯源数据构造成为一个数据结构，该数据结构由溯源模板信息组成，包括模板编号、主题信息描述、信息内容及签名；将该数据结构生成K位信息码，在K位信息码后拼接R位校验码，将携带信息码与校验码的数据上传至所述溯源云平台的区块链；溯源合约模块将溯源标识与溯源模板信息唯一对应；
上述步骤中，溯源信息模板为自定义形式，可动态调整。
S3：数据信息在区块链数据库内流转，被不同用户申请查看以及申请修改，且需要先申请查看再进行修改；申请查看及修改时，申请用户的appID信息、查看时间及修改行为信息，都通过ASCII编码生成N1位信息码，并将该信息码叠加放置R位的校验码后，生成R+N1位新的校验码，如此在经过多次用户申请查看和修改后，数据信息在区块链数据库中多次流转，每一次流转的信息均通过ASCII编码生成一个N位信息码，并将该信息码与上一校验码进行叠加，生成一个(R+N1+N2+N3+……+Nn)位新的校验码。
其中，该步骤中用户申请查看和修改的流程为：
S301：用户发送数据授权申请，数据授权申请包括用户自身签名，用户自身签名携带用户信息；
S302：区块链后台通过用户发送的携带签名的申请，审核该签名是否符合查看和/或修改该数据的权限，审核通过，允许该用户查看和/或修改该数据，审核不通过，则不允许该用户查看和/或修改该数据。
S4：用户提出数据溯源请求，经区块链后台审核通过后，区块链内开始数据溯源，通过全局唯一溯源标识，查询出该标识及关联该标识其它标识的所有信息，根据时间由远及近的排序返回，实现数据信息的溯源。
S5：数据溯源后，根据数据信息携带的(R+N1+N2+N3+……+Nn)位的校验码，进行数据校验。
校验过程采用CRC校验，即采用冗余校验码，根据CRC校验结果，首先判断数据传输过程中数据本身是否存在传输出错，以及在数据传输过程中数据的流转信息，查看用户的自身信息，以及查看用户查看时间的时间信息，根据CRC校验法验证信息是否出错，最终判断所溯源的数据是否出错，如果出错，可找到出错的步骤，实现找出恶意修改数据的用户。
其中，所述的CRC校验是数据通信领域中最常用的一种查错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定，循环冗余检查(CRC)是一种数据传输检错功能，对数据进行多项式计算，并将得到的结果附在帧的后面，接收设备也执行类似的算法，以保证数据传输的正确性和完整性，循环冗余校验码(CRC)的基本原理是：在K位信息码后再拼接R位的校验码，整个编码长度为N位，因此，这种编码也叫(N，K)码。对于一个给定的(N，K)码，可以证明存在一个最高次幂为N-K＝R的多项式G(x)，根据G(x)可以生成K位信息的校验码，而G(x)叫做这个CRC码的生成多项式，校验码的具体生成过程为：假设要发送的信息用多项式C(X)表示，将C(x)左移R位(可表示成C(x)*2R)，这样C(x)的右边就会空出R位，这就是校验码的位置，用C(x)*2R除以生成多项式G(x)得到的余数就是校验码，多项式和二进制数有直接对应关系：X的最高幂次对应二进制数的最高位，以下各位对应多项式的各幂次，有此幂次项对应1，无此幂次项对应0，可以看出：X的最高幂次为R，转换成对应的二进制数有R+1位，多项式包括生成多项式G(X)和信息多项式C(X)，如生成多项式为G(X)＝X4+X3+X+1，可转换为二进制数码11011，而发送信息位101111，可转换为数据多项式为C(X)＝X5+X3+X2+X+1，生成多项式是接受方和发送方的一个约定，也就是一个二进制数，在整个传输过程中，这个数始终保持不变，在发送方，利用生成多项式对信息多项式做模2除生成校验码，在接收方利用生成多项式对收到的编码多项式做模2除检测和确定错误位置，应满足以下条件：条件1：生成多项式的最高位和最低位必须为1；条件2：当被传送信息(CRC码)任何一位发生错误时，被生成多项式做模2除法后应该使余数不为0；条件3：根据余数不同，判断哪一位发生错误。
在实际运行中，例如支付宝商品支付流程，首先商户端向支付宝数据区块链的溯源链上发送数据信息，根据数据信息建立数据模型，数据模型中携带有商品信息、商品价格、交易时间以及商户收款方信息，且在数据模型后加入校验码得到信息码，商品方通过支付宝SDK生成公私对钥，随之支付宝生成公私对钥，根据两对公私对钥将数据模型加密上传支付宝区块链的溯源链中，数据在经过数据流转，数据流转中，支付宝后台管理员会申请查看，查看此笔交易是否合法，是否存在错误，查看时支付宝后台管理员自身信息以及查看时间等信息叠加在信息码后，查看后重新将数据上传到支付宝区块链的溯源链中，流转至用户端，用户在支付前，首先申请对此数据进行溯源，查询数据流转过程中被那些用户查看，溯源后得到数据的信息码，并且通过CRC校验算法，查询数据在流转过程中是否出错，若数据出错，查询出那一步出错，若不存在错误，用户再进行支付。实现区块链数据流通以及数据溯源不会出现错误，保证数据的准确性，最终保证数字货币，比特币等电子货币交易不会存在差错。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施条例的限制，上述实施条例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种基于区块链的数据流转溯源方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：用户基于SDK技术和双钥密码算法实现溯源云平台的访问，溯源云平台设有区块链及溯源合约模块，溯源合约模块封装有智能合约和标识解析服务；智能合约实现用户身份绑定、校验，以及结构化与非结构化数据信息的链上存储、查询和验证，生成全局唯一溯源标识，标识解析服务通过数据接口与工业互联网连接，实现溯源标识的统一注册、查询和验证；
S2：将待溯源数据构造成为一个数据结构，该数据结构由溯源模板信息组成，包括模板编号、主题信息描述、信息内容及签名；将该数据结构生成K位信息码，在K位信息码后拼接R位校验码，将携带信息码与校验码的数据上传至所述溯源云平台的区块链；溯源合约模块将溯源标识与溯源模板信息唯一对应；
S3：数据信息在区块链数据库内流转，被不同用户申请查看以及申请修改，且需要先申请查看再进行修改；申请查看及修改时，申请用户的appID信息、查看时间及修改行为信息，都通过ASCII编码生成N1位信息码，并将该信息码叠加放置R位的校验码后，生成R+N1位新的校验码，如此在经过多次用户申请查看和修改后，数据信息在区块链数据库中多次流转，每一次流转的信息均通过ASCII编码生成一个N位信息码，并将该信息码与上一校验码进行叠加，生成一个(R+N1+N2+N3+……+Nn)位新的校验码；
S4：用户提出数据溯源请求，经区块链后台审核通过后，区块链内开始数据溯源，通过全局唯一溯源标识，查询出该标识及关联该标识其它标识的所有信息，根据时间由远及近的排序返回，实现数据信息的溯源；
S5：数据溯源后，根据数据信息携带的(R+N1+N2+N3+……+Nn)位的校验码，进行数据校验；根据CRC校验法验证数据信息是否出错，如果出错，找到出错的步骤，实现找出恶意修改数据的用户。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的数据流转溯源方法，其特征在于，所述步骤S2中信息内容为自定义，可动态调整。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的数据流转溯源方法，其特征在于，S3步骤中用户申请查看及修改的流程为：
S301：用户发送数据授权申请，数据授权申请包括用户自身签名，用户自身签名携带用户信息；
S302：区块链后台通过用户发送的携带签名的申请，审核该签名是否符合查看和/或修改该数据的权限，审核通过，允许该用户查看和/或修改该数据，审核不通过，则不允许该用户查看和/或修改该数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的数据流转溯源方法，其特征在于，所述基于SDK技术和双钥密码算法实现溯源云平台的访问步骤包括具体以下步骤：用户通过溯源云平台注册账号、提交用户信息，通过管理员审核后，用户可获得SDK接入溯源链认证所需的APPID/APPKEY；管理员将用户APPID及相关用户信息上链，但用户并未绑定公私钥对，为不可用状态，用户信息系统集成区块链SDK，通过SDK本地方法，生成公私钥对，私钥由用户自行保管维护，通过SDK提供的绑定或更新公私钥接口，将链上用户信息、应用信息与对应公钥进行绑定或更新。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的数据流转溯源方法，其特征在于，CRC校验码是在K位信息码后再拼接R位的校验码，生产整个编码长度为N位的(N，K)码，一个(N，K)码存在一个最高次幂为N-K＝R的CRC码的生成多项式G(x)；校验码的具体生成过程为：将要发送的信息用多项式C(X)表示，将C(x)左移R位，C(x)的右边就会空出R位，空出R位是校验码的位置，用C(x)*2R除以生成多项式G(x)得到的余数就是校验码，在多项式和二进制数有直接对应关系中，X的最高幂次对应二进制数的最高位，以下各位对应多项式的各幂次，有此幂次项对应1，无此幂次项对应0，转换成对应的二进制数有R+1位，多项式包括生成多项式G(X)和信息多项式C(X)，生成多项式是接受方和发送方约定的一个二进制数，在整个传输过程中，该数始终保持不变，在发送方，利用生成多项式对信息多项式做模2除，生成校验码，在接收方利用生成多项式对收到的编码多项式做模2除检测和确定错误位置。
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