CN115017234A - 一种区块链信息管理系统、区块链信息存储及查询方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种区块链信息管理系统、区块链信息存储及查询方法，其中，该系统包括：认证模块，用于验证请求端的请求是否合法；存储模块，用于根据存储请求向需要存储的区块信息中抽取结构信息，并将结构信息发送到结构数据库模块，同时将除结构信息外的所有其他信息发送到私有数据库模块；查询模块，用于解析查询请求，并将解析完成的查询请求发送到结构数据库模块或者私有数据库模块。本发明通过向需要存储的区块信息中抽取结构信息，并将结构信息使用结构数据库存储，将除结构信息外的所有其他信息使用私有数据库存储，这样就可根据实际需求查询相应的数据，提高了区块链中数据的利用率和查询效率。

Description

一种区块链信息管理系统、区块链信息存储及查询方法

技术领域

本发明涉及区块链存储与数据管理技术领域，特别是涉及一种区块链信息管理系统、区块链信息存储及查询方法。

背景技术

因为区块链具有极高的安全特性，越来越多的行业选择使用区块链进行数据存储，但是区块链存储的信息具有时间序列的特性，并且随着时间的推移存储的数据量会越来越庞大。目前的区块链仅可以实现存储和简单的统计分析功能，无法充分利用这些庞大的数据资源，如果能充分利用这些数据，很多行业的弊端将会以一个清晰的视角向我们展现。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种区块链信息管理系统、区块链信息存储及查询方法，以解决区块链中数据利用率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种区块链信息管理系统，包括：

认证模块，用于验证请求端的存储请求或者查询请求的来源和权限是否合法；

存储模块，用于根据所述存储请求向需要存储的区块信息中抽取结构信息，并将所述结构信息发送到结构数据库模块，同时将除结构信息外的所有其他信息发送到私有数据库模块；

结构数据库模块，用于将所述结构信息存储到结构数据库中；

私有数据库模块，用于将除结构信息外的所有其他信息存储到私有数据库中；

查询模块，用于解析所述查询请求，并将解析完成的查询请求发送到结构数据库模块或者私有数据库模块。

优选地，所述结构数据库，用于以时序稀疏矩阵的方式存储区块链中所有结构信息的拓扑结构。

优选地，所述认证模块，包括：

身份认证子模块，用于验证请求端的存储请求和查询请求的来源是否合法；

权限分析子模块，用于判断请求端是否拥有查询结构信息的权限。

优选地，所述认证模块，还包括：

认证失败子模块，用于当存储请求或者查询请求验证失败时，将认证失败信息发送给请求端；

请求管理子模块，用于当请求端拥有查询结构信息的权限，且请求端的信息来源合法时，将请求端的存储请求和查询请求发送到所述存储模块或所述查询模块。

优选地，所述查询模块，包括：

查询信息分析子模块，用于解析查询请求信息，并将查询请求信息解析成结构查询请求和私有查询请求。

优选地，所述查询模块，还包括：

私有数据查询子模块，用于将私有查询请求发送到私有数据库模块；

结构信息查询子模块，用于将结构查询请求发送到结构数据库模块。

本发明还提供了一种区块链信息存储方法，包括：

在每一次交易达成共识之后，使用存储模块对交易信息进行剥离形成结构信息和除结构信息外的所有其他信息；所述结构信息包括交易过程中的交易时间和交易双方；

使用结构数据库模块将所述结构信息识别为代号，形成一条稀疏矩阵的边，将边信息作为存储请求内容发送到结构数据库中存储；

使用私有数据库模块将除结构信息外的所有其他信息发送到私有数据库进行存储。

本发明还提供了一种区块链信息查询方法，包括：

获取请求端发出的查询请求；

使用认证模块对所述查询请求依次进行身份认证和信息查询权限验证，当验证都通过后，将所述查询请求发送到查询模块；

查询模块将所述查询请求解析为结构查询请求和私有查询请求；

结构数据库模块根据结构查询请求将相应的结构信息发送到请求端；

私有数据库模块根据私有查询请求将相应的私有数据发送到请求端。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过向需要存储的区块信息中抽取结构信息，并将结构信息使用结构数据库存储，将除结构信息外的所有其他信息使用私有数据库存储，这样就可根据实际需求查询相应的数据，提高了区块链中数据的利用率和查询效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的实施例中的图存储结构；

图2为本发明提供的实施例中的稀疏矩阵存储原理图；

图3为本发明提供的实施例中的交易信息存储原理图；

图4为本发明提供的实施例中的时序稀疏矩阵存储原理图；

图5为本发明提供的实施例中的交易信息中的拓扑结构示意图；

图6为本发明提供的实施例中的认证模块功能框图；

图7为本发明提供的实施例中的认证模块原理图；

图8为本发明提供的实施例中的结构分离式信息存储方式原理图；

图9为本发明提供的实施例中的查询模块流程图；

图10为本发明提供的实施例中的信息查询流程图；

图11为本发明提供的实施例中的商家交易方案优化流程图；

图12为本发明提供的实施例中的产业调控资源优化流程图；

图13为本发明提供的实施例中的运输网络映射示意图；

图14为本发明提供的实施例中的资源调配优化原理图。

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。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤、过程、方法等没有限定于已列出的步骤，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤元。

本发明的目的是提供一种区块链信息管理系统、区块链信息存储及查询方法用于提高区块链中数据的利用率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

为了方便理解本发明，本发明先对区块链的存储和查询原理做简要说明：

图1是计算机数据结构中的一种存储结构，其主要存储了节点之间的关联信息，如图1中一共有4个顶点，右边为存储图的矩阵，当节点之间有边存在时，对应位置为1。

但是因为图是一种稀疏结构，矩阵中很多位置都为0，为了高效地存储这种结构，可以使用稀疏矩阵存储，稀疏矩阵只需要存储有边的信息，如图2所示。

在买卖交易行业中，很多买卖双方交易并非一次性交易，买卖双方会根据时间序列进行多次交易，此过程将产生大量的交易账单，契约等信息，推动了区块链的发展，而图存储只是基于某个时间节点的快照，是一种静止的状态，所以若想用图来描述第三维度时间，需要用多幅图来描绘，例如将时间离散化并以天为单位，某交易信息可以使用图3表示。本发明也可将图3的交易信息存储为时序稀疏矩阵(见图4)。

时序图存储了所有交易相关的拓扑结构，交易信息存储了每次交易过程中涉及到的相关属性信息。根据需要读取不同的拓扑结构，再结合交易信息中的相关属性，就可以查询到对应的网络，如图5所示，根据交易方2号的网络拓扑，结合交易信息中的交易价格和运输成本，即可构建交易方2号的数据网络。

下面结合本发明提供的区块链信息管理系统对上述交易信息的存储和查询过程做进一步的说明：

请参阅图6，本发明提供了一种区块链信息管理系统，包括：

认证模块，用于验证请求端的存储请求或者查询请求的来源和权限是否合法；

进一步的，所述认证模块，包括：

身份认证子模块，用于验证请求端的存储请求和查询请求的来源是否合法；

权限分析子模块，用于判断请求端是否拥有查询结构信息的权限。

认证失败子模块，用于当存储请求或者查询请求验证失败时，将认证失败信息发送给请求端；

请求管理子模块，用于当请求端拥有查询结构信息的权限，且请求端的信息来源合法时，根据映射关系将请求端的存储请求和查询请求发送到所述存储模块或所述查询模块。

认证模块中各个子模块之间的关联和工作流程，如图7所示，本发明可对请求端的请求进行认证，保证数据的安全。

在本实施中，身份认证子模块和权限分析模块采用常规的方式进行验证。请求管理子模块的映射关系使用Hash映射。

存储模块，用于根据所述存储请求向需要存储的区块信息中抽取结构信息，并将所述结构信息发送到结构数据库模块，同时将除结构信息外的所有其他信息发送到私有数据库模块；

在实际应用中，当存储模块接收到存储请求时，从接收到的需要存储的区块信息中抽取结构信息，结构信息指的是交易过程中的交易时间和交易双方，单独一次交易难以形成有完整结构的信息，但是多次交易的结构融合到一起将形成一张巨大的交易网络(图结构)。如图8所示，将交易双方(甲和乙)和交易时间单独取出，经过加密映射为唯一标识后发送给结构数据库模块，作为时序稀疏矩阵的一条边存储到结构数据库中。然后将其余信息进行加密后发送给私有数据库模块，私有数据库模块控制着私有数据库，将信息存储到私有数据库中，同时将结构信息发送到结构信息数据库模块。

结构数据库模块，用于将所述结构信息存储到结构数据库中；在实际应用中，结构数据库模块是结构数据库的管理模块。结构数据库是以时序稀疏矩阵的方式存储区块链中所有交易信息的拓扑结构，由于仅仅存储了拓扑结构，当没有结合任何实际信息的时候该结构并没有太大价值，只有需要进行结构数据查询的时候，根据需求查询部分拓扑结构结合私有数据库中查询的信息，才能展现出极大的价值。

私有数据库模块，用于将除结构信息外的所有其他信息存储到私有数据库中；进一步的，私有数据库模块是私有数据库的管理模块，与现有的区块链数据存储库并无太大差别，因为区块链采用的是分布式账本，所以数据将在每个共识节点中存储一份，在接收到由存储模块发送来的存储请求后，对经过加密后的每个节点上的信息进行共识算法检查，若检测结果显示每个节点上被加密后的数据是一致的则将数据以密集存储的方式存储到每个共识节点，否则返回错误信息到请求端。

查询模块，用于解析所述查询请求，并将解析完成的查询请求发送到结构数据库模块或者私有数据库模块。

进一步的，所述查询模块，包括：

查询信息分析子模块，用于解析查询请求信息，并将查询请求信息解析成结构查询请求和私有查询请求。

在实际应用中，本发明的查询信息分析子模块通过解析查询信息，将查询信息解析成结构查询请求和常规的私有查询请求两个部分，当不查询结构信息时，可仅解析出常规私有数据查询请求。

私有数据查询子模块，用于将私有查询请求发送到私有数据库模块；

信息查询模块的三个子模块之间的关系如图9所示，当查询信息达到查询信息分析子模块时，子模块判断查询信息是否是结构性信息查询，如果是，则将查询请求分割为两个部分，一个部分为结构信息查询请求，另一个部分为私有数据信息查询请求，当查询到两中信息后结合到一起，将会形成所查询的带结构属性的信息，若仅为私有数据查询，则仅查询私有数据。

进一步的，请参阅图10，本发明需要将私有数据查询请求映射到数据的区间位，通过区间位可直接定位需要查询的数据范围(常规数据使用密集存储方式，且都是顺序存储)。然后再将映射转换后的私有数据查询请求发送到私有数据库。

结构信息查询子模块，用于将结构查询请求发送到结构数据库模块。

需要说明的是，本发明的区块链信息存储系统要想发挥出各个模块的功能，需要在硬件设备(计算机)上配置相应的模块。进一步的，本发明首先需要确定配置模块的节点，可单独选择一个节点作为用户管理节点，然后在上面配置认证模块，而查询和存储模块可配置在所有共识节点上，对于结构节点的选择，可单独选择一个或若干个(可根据需要调整)进行存储，并且由于结构节点脱离了私有信息的拓扑结构仅是没有实际意义的图结构，存在天然的加密效果，不需要进行多余的数据保护操作，也不需要进行分布式存储。

本发明还提供了一种区块链信息存储方法，包括：

在每一次交易达成共识之后，使用存储模块对交易信息进行剥离形成结构信息和除结构信息外的所有其他信息；所述结构信息包括交易过程中的交易时间和交易双方；

使用结构数据库模块将所述结构信息识别为代号，形成一条稀疏矩阵的边，将边信息作为存储请求内容发送到结构数据库中存储；

使用私有数据库模块将除结构信息外的所有其他信息发送到私有数据库进行存储。

下面结合具体的实施例对区块链信息存储方法做进一步的说明：

1)在每一次交易达成共识之后，将交易信息剥离成为两个部分，一个部分仅包含了交易双方的唯一标识，另一部分为此次交易的所有相关信息。此过程由存储模块完成。

2)将第一步中剥离的双方标识识别为代号，形成一条稀疏矩阵的边，一条边包含两个基本单元，即源顶点(交易甲方)和目标顶点(交易乙方)。将边信息作为存储请求内容发送到结构节点存储。此过程由结构数据库模块完成。

3)将交易的详细信息发送到共识私有数据库顶点进行加密，当共识成功后进行存储。此过程由私有数据库实现。

本发明还提供了一种区块链信息查询方法，包括：

获取请求端发出的查询请求；

使用认证模块对所述查询请求依次进行身份认证和信息查询权限验证，当验证都通过后，将所述查询请求发送到查询模块；

查询模块将所述查询请求解析为结构查询请求和私有查询请求；

结构数据库模块根据结构查询请求将相应的结构信息发送到请求端；

私有数据库模块根据私有查询请求将相应的私有数据发送到请求端。

下面结合具体的实施例对区块链信息查询方法做进一步的说明：

1)根据不同的需要，提交查询信息的请求，查询请求包括但不限于查询的主体，查询的结构，查询的时间范围等。请求由请求端提交，请求端一般作为区块链中的轻量级节点。

2)认证模块接收到查询请求后，对请求的发起者进行身份认证，认证成功后再进行信息查询权限验证，都验证通过后将请求信息发送到查询模块，查询模块将查询信息划分为两个部分，一个部分为私有数据查询请求，一个部分为结构查询请求，私有数据查询请求将被发送给私有数据库，结构查询请求将被发送给结构数据库模块。

3)结构数据库模块接收到查询请求后，根据请求遍历时序网络，将查询的纯网络结构发送给请求端。

4)在查询的过程中私有数据库模块一共接收两次消息，第一次是私有数据查询，第二次是网络结构数据，两者依次到达。当接收到私有数据查询请求时，根据查询的需要识别出要查询的私有数据，在接收到网络结构数据时，将密集存储的私有数据映射到网络结构的每个顶点和边上，形成完整的带网络结构的信息。然后将完整的带网络结构的信息发送回请求端。

下面本发明结合具体的应用场景对本发明的方案做进一步的说明：

如图11所示，对于商家而言双方可以查询供应网络、交易网络和成本网络等相关图数据结构，然后商家就可对其进行分析利用供应商和供应关系降低成本。

如图12所示，对于相关的产业调控，可以查看市场的交通运输网络，交易快照和账目网络等，以合理地利用资源。比如根据运输网络可以间接调整资源分配，降低整个行业的运输成本，减少环境污染等。以木材交易为例，可以通过交易网络了解整个行业的行情，通过账目网络和供求网络可以定位不合理的木材来源。由于本发明将交易的拓扑结构信息进行了单独存储，以木材交易为例，很容易得到如图13所示的运输网络结构，结合从私有数据库中查询的数据构建出以距离为主体的运输网络，通过对该网络的分析就可以明显看得出不合理的运输，主要是由于买/卖双方存在信息差或由于地域差异，价格和运输成本等多方面原因做出对于整个行业的运输来说不合理的行为。在实际生活中，可以通过产业调控的间接调整(比如交易补贴，针对性纳税，建立木材交易中转站等)，调配整个行业的运输状况，使其达到合理的状态，如图14所示。

综上，本发明可根据供应网络，交易网络，成本网络，运输网络，账目网络等网络结构，及其从私有数据库中查询到的网络拓扑结构，可有针对性地识别出问题所在，并且这种方式并没有降低查询普通私有数据的效率。

根据本发明提供的具体实施例，本发明具有以下优点：

本发明实例中，常规的私有数据查询方法并没有收到太大的影响，但是在存储时多了一个结构信息存储，结构信息囊括了整个行业的所有交易信息。结构数据库以稀疏时序矩阵形式存储了交易结构信息，即以一个极低的存储代价实现了结构信息的存储。这种方式能从最大程度上利用区块链中存储的大量交易数据，而且当查询与结构相关的信息时，可以避免了对存储在区块链中的数据进行遍历，大大提高了该类信息的查询效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种区块链信息管理系统，其特征在于，包括：

认证模块，用于验证请求端的存储请求或者查询请求的来源和权限是否合法；

存储模块，用于根据所述存储请求向需要存储的区块信息中抽取结构信息，并将所述结构信息发送到结构数据库模块，同时将除结构信息外的所有其他信息发送到私有数据库模块；

结构数据库模块，用于将所述结构信息存储到结构数据库中；

私有数据库模块，用于将除结构信息外的所有其他信息存储到私有数据库中；

查询模块，用于解析所述查询请求，并将解析完成的查询请求发送到结构数据库模块或者私有数据库模块。

2.根据权利要求1所述的一种区块链信息管理系统，其特征在于，所述结构数据库，用于以时序稀疏矩阵的方式存储区块链中所有结构信息的拓扑结构。

3.根据权利要求1所述的一种区块链信息管理系统，其特征在于，所述认证模块，包括：

身份认证子模块，用于验证请求端的存储请求和查询请求的来源是否合法；

权限分析子模块，用于判断请求端是否拥有查询结构信息的权限。

4.根据权利要求3所述的一种区块链信息管理系统，其特征在于，所述认证模块，还包括：

认证失败子模块，用于当存储请求或者查询请求验证失败时，将认证失败信息发送给请求端；

请求管理子模块，用于当请求端拥有查询结构信息的权限，且请求端的信息来源合法时，将请求端的存储请求和查询请求发送到所述存储模块或所述查询模块。

5.根据权利要求1所述的一种区块链信息管理系统，其特征在于，所述查询模块，包括：

查询信息分析子模块，用于解析查询请求信息，并将查询请求信息解析成结构查询请求和私有查询请求。

6.根据权利要求5所述的一种区块链信息管理系统，其特征在于，所述查询模块，还包括：

私有数据查询子模块，用于将私有查询请求发送到私有数据库模块；

结构信息查询子模块，用于将结构查询请求发送到结构数据库模块。

7.一种区块链信息存储方法，其特征在于，包括：

在每一次交易达成共识之后，使用存储模块对交易信息进行剥离形成结构信息和除结构信息外的所有其他信息；所述结构信息包括交易过程中的交易时间和交易双方；

使用结构数据库模块将所述结构信息识别为代号，形成一条稀疏矩阵的边，将边信息作为存储请求内容发送到结构数据库中存储；

使用私有数据库模块将除结构信息外的所有其他信息发送到私有数据库进行存储。

8.一种区块链信息查询方法，其特征在于，包括：

获取请求端发出的查询请求；

使用认证模块对所述查询请求依次进行身份认证和信息查询权限验证，当验证都通过后，将所述查询请求发送到查询模块；

查询模块将所述查询请求解析为结构查询请求和私有查询请求；

结构数据库模块根据结构查询请求将相应的结构信息发送到请求端；

私有数据库模块根据私有查询请求将相应的私有数据发送到请求端。

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