[發明專利]基于區塊鏈的網絡存儲服務系統及數據審計方法

在審

• 申請號: 202110942568.5
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113591129A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 常遠;史聞博;魯寧
• 申請（專利權）人: 東北大學秦皇島分校
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06F21/64
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

1.一種基于區塊鏈的網絡存儲服務系統，其特征在于，系統包括用戶、存儲商、監管者和區塊鏈網絡；

所述用戶向區塊鏈網絡請求數據存儲服務，并將其數據外包給遠程存儲商，并能隨機驗證存儲商存儲數據的完整性；

所述存儲商擁有存儲和計算資源，并為用戶提供數據存儲服務，對用戶發送的驗證請求給出證明；

所述監管者是區塊鏈網絡中的授權節點，通過調用智能合約，驗證仲裁請求雙方的真實性，以實現對系統的管理和維護。

2.采用根據權利要求1所述的基于區塊鏈的網絡存儲服務系統進行數據審計的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)準備階段：用戶和存儲商借助區塊鏈網絡的智能合約共同生成外包數據塊的鏈上完整性元數據；

(2)驗證階段：用戶生成任何質詢隨機數r，然后要求存儲商計算與此質詢隨機數r關聯的數據塊的哈希值；由于哈希的單向性和雙線性對性質，根據完整性元數據正確地驗證外包數據塊的完整性；

(3)仲裁階段：當用戶接收到存儲商發送的證明與本地生成的結果不一致時，用戶發送隨機數r*給監管者發起仲裁；監管者接收到仲裁請求后，調用仲裁智能合約根據區塊鏈網絡上的交易地址查找有爭議的驗證記錄執行智能合約，并根據驗證階段在區塊鏈上的記錄做出判決。

3.根據權利要求2所述的采用基于區塊鏈的網絡存儲服務系統進行數據審計的方法，其特征在于，所述準備階段的具體過程如下：

步驟1.1：用戶下載數據塊m_i和對應的索引i一同發送給準備外包的存儲商，同時用戶還要計算發送給智能合約，g是群G的一個生成元；

步驟1.2：用戶和存儲商同時對自己擁有的數據塊求哈希值H(m_i)，并同時將計算的哈希值提交到區塊鏈網絡上的智能合約中進行比較；如果不相等，說明存儲商不誠實，用戶立即終止與存儲商的聯系避免更多損失；如果相等，說明數據有效，區塊鏈網絡上存儲數據塊的哈希值H(m_i)，數據塊對應的索引i和值，作為之后的審計依據；

步驟1.3：在用戶和存儲商達成共識之后，用戶刪除本地的數據塊m_i，否則用戶對數據塊m_i不做刪除處理。

4.根據權利要求3所述的采用基于區塊鏈的網絡存儲服務系統進行數據審計的方法，其特征在于，所述數據塊m_i為用戶數據m中劃分出來的一部分數據，用戶數據m包含多個數據塊，用戶通過隨機驗證一組數據塊的完整性來概率性驗證所有的數據。

5.根據權利要求2所述的采用基于區塊鏈的網絡存儲服務系統進行數據審計的方法，其特征在于，所述驗證階段的具體過程如下：

步驟2.1：為了保護數據完整性，用戶向存儲商發起挑戰chal，chal＝(H(r),m_i,i)，其中，m_i為用戶隨機選擇的數據塊，i為該數據塊對應的索引，r為用戶選擇的質詢隨機數，H(r)為質詢隨機數r的哈希值；

步驟2.2：存儲商根據挑戰計算其中m_i^*為用戶數據塊m_i相對應的放在存儲商處的數據塊；由于無法碰撞出滿足驗證條件的其他的r和m_i，所以存儲商并不能偽造假的證明proof；

步驟2.3：用戶收到存儲商的證明proof，驗證等式是否成立，如果成立，用戶承認此時存儲商是誠實的；如果不成立，用戶將向監管者發起仲裁申請。

6.根據權利要求5所述的采用基于區塊鏈的網絡存儲服務系統進行數據審計的方法，其特征在于，所述用戶向存儲商發起挑戰chal時，選取的質詢隨機數r在準備階段提前選取多個；由于也被提前公布在區塊鏈中，方便用戶直接使用，節省了計算時間。

7.根據權利要求2所述的采用基于區塊鏈的網絡存儲服務系統進行數據審計的方法，其特征在于，所述仲裁階段的具體過程如下：

步驟3.1：用戶發送驗證階段的質詢隨機數給監管者發起仲裁，發送給監管者的質詢隨機數記為r*，由監管者調用仲裁智能合約檢查接收到的隨機數r*，判斷等式H(r)＝H(r*)是否成立；如果等式不成立，說明是用戶在惡意發起仲裁，監管者拒絕用戶的仲裁請求；

步驟3.2：如果等式成立，監管者執行智能合約將收到的結果和在驗證階段存儲商提供的證據進行比較，驗證等式是否成立；

步驟3.3：如果等式成立，證明存儲商是誠實的，用戶構建了惡意的仲裁；如果等式不成立，證明存儲商存在修改數據的行為，監管者在區塊鏈網絡中公布仲裁惡意的一方并進行懲罰。