[發明專利]一種區塊鏈數據安全存儲框架及方法

在審

• 申請號: 202110134496.1
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112968942A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 岳東;沈蘇晉;竇春霞;張智俊;丁孝華;李延滿;趙景濤;羅劍波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學;國網電力科學研究院有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L29/06;G06F21/64
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了數據安全存儲技術領域的一種區塊鏈數據安全存儲框架及方法，該方法旨解決智能電網邊緣數據存儲的安全問題，對所述區塊鏈系統中的節點重疊分組，其中每個節點組內分為執行節點組和普通節點組，執行節點負責接收數據、處理數據以、打包數據以及存儲數據，普通節點負責接收數據、驗證數據、存儲數據以及作為后備執行節點。執行節點組內使用Raft共識算法達成各節點間的消息隊列共享，執行節點出現故障后，由普通節點競選為新的執行節點。本發明利用區塊鏈本身的不可篡改性來提高智能電網邊緣數據存儲的安全性，利用多鏈式的結構來降低區塊鏈對存儲資源的需求，利用動態Raft算法，降低了節點共識時間，提高了數據存儲的效率。

技術領域

本發明涉及一種基于Raft算法的多鏈式的區塊鏈數據安全存儲方法，屬于數據安全存儲技術領域。

背景技術

邊緣計算是一種分布式結構，用于物聯網中，它可將潛在的數十億傳感器，攝像機，工業機器，顯示器，智能手機和其他的智能通信設備集成到數據中心，并在彈性和虛擬化環境下對數據進行處理并以實現端到端制造生命周期的自動化。邊緣計算可以看作分散式網絡的成員，為終端提供設備計算，存儲和網絡服務。邊緣計算內置嵌入式芯片數據存儲本身不會自帶加密機制，導致存儲數據很容易泄露及篡改。

智能電網系統中，數據的安全可靠性是保證系統穩定正常運行的基礎，在當今互聯網技術發達的時代，網絡攻擊的危害性也越來越大，不安全的存儲方法很容易造成電網關鍵數據被篡改，而在邊緣計算層中，大量數據集中匯聚在一起，一旦被篡改會嚴重影響系統進一步決策，造成嚴重后果。所以需要一個安全可靠的存儲方法，用來保證底層傳感器上傳的數據在存入邊緣設備中后不會丟失、被篡改等。

發明內容

為了克服現有技術的不足，解決邊緣計算層數據存儲的安全問題，本發明提供了一種區塊鏈數據安全存儲框架及方法，提高了邊緣層數據存儲過程中以及存儲后的數據安全性，提高對網絡攻擊的抗性能力。

為達到上述目的，本發明是采用下述技術方案實現的：

第一方面，本發明提供了一種區塊鏈數據安全存儲框架，所述框架包括：感知層，用于采集電網狀態數據；所述感知層包括多個數據采集器，每個數據采集器作為區塊鏈系統中的客戶端；所述客戶端間可通過有線或無線通信通道相互通信；邊緣層，用于接收并存儲電網狀態數據；所述邊緣層包括多個邊緣節點，作為區塊鏈的載體，其中的每個邊緣節點作為區塊鏈網絡中的區塊鏈節點，區塊鏈節點在所述的不同節點組中分為執行節點組和普通節點組；云層，用于查詢并分析數據。

進一步的，所述客戶端包括RAM、計算硬件、數據采集設備、信號發送器、信號接收器以及數據處理裝置；所述客戶端擁有唯一的地址標識，所述客戶端可以支持公鑰和私鑰的生成。

第二方面，本發明提供了一種區塊鏈數據安全存儲方法，基于上述的區塊鏈數據安全存儲框架，所述數據安全存儲方法包括以下步驟：

客戶端向執行節點組提交存儲請求消息，執行節點組接收到存儲請求后，驗證請求端身份信息，確認其權限后主執行節點將接收到的消息加入隊列排序；

主執行節點消息隊列中消息數量達到閾值后，主執行節點將隊列中消息打包成區塊并暫存在本地日志中，同時發送區塊更新請求給其余普通節點；

普通節點接收到請求后，判斷數據是否與本地區塊鏈沖突，并將區塊暫存在本地日志中，若接收到的數據與本地區塊鏈不沖突，返回確認信息給主執行節點；

主執行節點接收到超過半數的確認信息后，將本地日志中待上鏈區塊寫入本地區塊鏈中，并向普通節點發送確認信息，普通節點接收到主節點的確認信息后將本地日志中的待上鏈區塊寫入本地區塊鏈中。

進一步的，所述主執行節點將隊列中消息打包成區塊并暫存在本地日志中的過程中，取消生成區塊的難度值，但不取消隨機數。