[發明專利]一種基于區塊索引結構的數據溯源查詢方法

有效

• 申請號: 202110109990.2
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112765181B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 宋杰;那美玉;張彭奕;郭朝鵬
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F16/22
• 分類號: G06F16/22;G06F16/2458;G06F16/27;G06F21/62;G06F21/64;G06Q20/38
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

本發明提供一種基于區塊索引結構的數據溯源查詢方法，涉及區塊鏈技術領域。該方法通過修改區塊鏈的底層數據存儲結構以此來提高區塊鏈的溯源查詢能力，具體包括定義區塊索引結構、索引創建、溯源查詢和索引更新四部分內容；為了實現區塊鏈溯源查詢能力的提升，將索引結構分為兩層：一是區塊外部索引，實現區塊間的跳轉；二是區塊內部索引，提升區塊內部細粒度的交易細節查詢能力。索引創建則是針對區塊鏈溯源創建索引，即創造新區塊；溯源查詢：首先查詢緩存表，然后查詢臨時表，然后查詢改進區塊鏈中的MB+樹得到目標查詢結果。本發明方法通過改進區塊鏈的底層存儲結構來加速追溯的過程，使區塊鏈能夠從本質上支持高效的溯源追蹤查詢。

技術領域

本發明涉及區塊鏈技術領域，尤其涉及一種基于區塊索引結構的數據溯源查詢方法。

背景技術

近年來，傳統的信息溯源系統存在采集信息困難、標準不統一、結構中心化的問題。業務邏輯實現均依賴于傳統的數據庫，數據庫成為此類方案的制約瓶頸，一旦它遭到篡改或破壞，其影響是災難性的、全局的。針對此類方案的瓶頸，區塊鏈技術的分布式存儲結構，確保了信息的真實性與完整性，因此，可以利用區塊鏈技術鏈接供應鏈上的所有信息，針對性的解決信息溯源系統中面臨的問題。針對現有的信息溯源系統方案主要分為兩類：一是利用區塊鏈本身的可追溯性，即全盤搜索區塊鏈，這類信息溯源系統很好理解；二是利用區塊鏈來保證信息溯源系統的安全性，而實現區塊鏈的真正溯源查詢都借于外界技術，主要是借助物聯網(IoT)技術。

但若利用區塊鏈本身的可追溯性，溯源系統的溯源查詢性能顯然較差。若借助外界設備的溯源系統則需要承擔購買和維護這些設備的成本，而且所有的這些溯源系統中，區塊鏈本身并不用來支持高效的溯源追蹤查詢。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種基于區塊索引結構的數據溯源查詢方法，基于區塊索引結構，使用戶不需要借助外界設備來實現數據溯源。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種基于區塊索引結構的數據溯源查詢方法，將交易數據存儲在區塊鏈的MB+樹中，針對區塊鏈溯源創建索引，包括定義區塊索引結構、索引創建、溯源查詢和索引更新四部分內容，具體為：

一、定義區塊索引結構為雙層索引結構：第一層為區塊外部索引；第二層為區塊內部索引；

所述區塊外部索引通過創建一個臨時表來實現，在臨時表中，存儲溯源對象ID、上一個擁有該溯源對象ID的交易數據的交易ID、和該交易數據所在的區塊號preBlockNum；在存儲上臨時表利用B+樹存儲，關鍵字為溯源對象ID；

所述區塊內部索引通過創建一個名為MB+樹的索引結構來替換區塊中的Merkle樹來實現；在MB+樹中，葉子結點負責存儲全部數據，包括交易ID、溯源對象ID、交易時間、上一區塊號、交易數據以及交易ID、溯源對象ID、交易時間、上一區塊號和交易數據的Hash值，中間結點及根結點負責存儲關鍵字信息、指針以及關鍵字信息、指針和各子結點的Hash值；

二、針對區塊鏈溯源創建索引，即創造新區塊；

步驟1：在交易數據的數量未達到設定閾值時，先將數據存入緩存表中；當交易數據數量達到設定閾值時，重復執行步驟2-4；

步驟2：插入第一筆交易數據時，首先根據該交易數據中的溯源對象ID查詢區塊索引結構的臨時表，得到區塊號preBlockNum字段，并將當前區塊的區塊號存入該區塊號preBlockNum字段中，更新臨時表；然后將交易數據和區塊號preBlockNum字段封裝成一個葉子結點，此葉子結點此時也是根結點；在封裝成葉子結點時，同時以溯源對象ID、交易ID、交易時間、上一區塊號和交易數據這5部分為參數計算該葉子結點的Hash值LeafNodeHash，如下公式所示：

LeafNodeHash＝Hash(ProductId,TransationId,Time,PreBlockNum,Data)