[發明專利]一種基于區塊鏈的分布式存儲系統審計與去中心化的方法

有效

• 申請號: 201810778796.1
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN109218391B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 孟宇龍;王敏;張子迎;顏丙輝;任龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L29/06;H04L9/32;H04L9/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于區塊鏈的分布式存儲系統審計與去中心化的方法，屬于分布式存儲系統領域。提出了雙鏈結構，所有核心節點共享數據特征鏈，所有超節點內部共享數據審計鏈：搭建采用帶攪動的DHT拓撲結構的可擴展、高效率的分布式存儲系統；用戶利用同組織其他用戶的公鑰和自身私鑰使用環簽名算法對存儲信息進行簽名，對自身身份信息進行隱藏；分布式存儲系統節點接收簽名信息并進行驗證，判斷信息是否屬于某一特定組織。帶攪動的拓撲結構使得系統更安全，可靠。雙鏈結構提高了擴展性、吞吐量，降低了延遲，實現了分布式存儲系統的去中心化任務處理和數據一致性審計。

技術領域

本發明屬于分布式存儲系統領域，具體涉及一種基于區塊鏈的分布式存儲系統審計與去中心化的方法。

背景技術

傳統分布式存儲系統中，通常采用主/從模式，主節點存儲元數據并進行元數據的管理，附屬節點負責存儲數據，用戶讀取、存儲等任務都需要通過訪問主節點才能執行。實際應用中，節點頻繁的加入或退出系統。在如此頻繁攪動之下，每秒鐘都有數百個節點發生變動。因此在這種條件下，對于未能做到真正去中心化的分布式存儲系統，一旦主節點發生宕機、惡意攻擊、本身不可信等問題，即會導致系統癱瘓，且難以滿足對節點頻繁攪動背景下對數據安全、節點行為的檢測需求。同時考慮到特定的用戶群使用存儲系統時，可能想隱藏個人信息而暴露群體特征。因此，如何設計出去中心化、可安全審計的分布式存儲系統并使用戶可以隱藏個人信息是重要的研究問題。

區塊鏈是一種去中心化的、不需要信任基礎的、不可篡改的新興技術，其突出優勢在于去中心化和不可篡改。區塊鏈是一種按照時間戳順序將數據區塊用鏈組成的數據結構，并以密碼學方式保證不可篡改和不可偽造的分布式去中心化賬本，能夠安全存儲有先后關系的、能在系統內驗證的數據。這些特點解決了傳統分布式存儲系統可靠性差、安全性低、高成本、低效率等問題。

區塊鏈的去中心化特點可用于系統去中心化，而數據完整性驗證及用戶身份隱藏則需用到環形簽名算法。

環形簽名算法是一種特殊的群簽名，沒有可信中心，沒有群的建立，可以實現簽名者無條件匿名，具有無條件匿名性，不可偽造性。用戶可以通過環形

簽名隱藏身份，驗證者可以通過驗證確保簽名后的信息來自于某一特定群體。

環形簽名結合區塊鏈可實現去中心化、不可篡改的過程：

發起節點將所要發送的信息進行環形簽名，將簽名信息與原始信息一起廣播全網。接受節點接收信息，并驗證信息是否來自特定機構。節點通過驗證信息后，存儲到本地桶中，當某節點“挖礦”成功后獲得記賬權，將這段時間桶內所有信息存儲到區塊中，并獲得獎勵。該節點將區塊進行全網廣播，當該區塊通過全網超過一半節點的驗證后，鏈入主鏈。

發明內容

本發明的目的在于針對分布式存儲系統的去中心化和審計缺陷，提供能夠加快數據的存儲與讀取、隱藏個人身份信息、適應頻繁攪動，實現對數據完整和節點行為的審計和對數據存取的去中心化的一種基于區塊鏈的分布式存儲系統審計與去中心化的方法。

本發明的目的通過如下技術方案來實現：

一種基于區塊鏈的分布式存儲系統審計與去中心化的方法，提出了雙鏈結構，所有核心節點共享數據特征鏈，所有超節點內部共享數據審計鏈，具體包括如下步驟：

(1)搭建采用帶攪動的DHT拓撲結構的可擴展、高效率的分布式存儲系統；

(2)用戶利用同組織其他用戶的公鑰和自身私鑰使用環簽名算法對存儲信息進行簽名，對自身身份信息進行隱藏；