一种基于区块链的散列中子源存储方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于区块链的散列中子源存储方法及系统，其方法包括：步骤S1：基于在线采集和离线分析的方式实现中子源实验室数据采集，生成元数据，通过数据采集代理将元数据及其特征指纹上传至区块链；步骤S2：在区块链创建新的交易时，基于对称加密的方法，参与节点利用智能合约对交易传输的数据执行加密或解密操作；步骤S3：将FPGA加速卡连接到CPU主机，使得账本提交和验证操作分别可以在CPU主机和FPGA加速卡上同步进行。本发明专利技术提供的方法采集特定的散列中子源数据并存储到区块链系统，通过对称加密技术对区块链系统进行安全增强，通过硬件加速提高区块链系统运行效率。通过硬件加速提高区块链系统运行效率。通过硬件加速提高区块链系统运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链的散列中子源存储方法及系统


[0001]本专利技术涉及区块链协同数据治理领域，具体涉及一种基于区块链的散列中子源存储方法及系统。

技术介绍

[0002]中国散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置，基于该平台开展的中子散射研究可带动物理学、化学、生命科学、材料科学等多学科的发展。在数据治理过程中需要保证数据流的可溯性和系统的可靠性。传统的数据系统不能保证数据的隐私性，且缺乏合理的共享机制，不能追溯恶意访问信息。中子源数据在区块链上存储可以保证数据的可溯性和不可篡改性，但是联盟区块链的通道机制仍然存在着固有的问题，即数据以纯文本形式存储，尽管部分组织无法直接访问数据，但是如果其中一个节点受到威胁，攻击者访问账本可以读取所有数据。此外，中子源数据量大，在系统的数据存储过程中会遇到瓶颈，然而在联盟区块链运行阶段，验证阶段是系统的主要瓶颈之一。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于区块链的散列中子源存储方法及系统。
[0004]本专利技术技术解决方案为：一种基于区块链的散列中子源存储方法，包括：
[0005]步骤S1：基于在线采集和离线分析的方式实现中子源实验室数据采集，生成元数据，通过数据采集代理将所述元数据及其特征指纹上传至区块链；
[0006]步骤S2：在区块链创建新的交易时，基于对称加密的方法，参与节点利用智能合约对交易传输的数据执行加密或解密操作；
[0007]步骤S3：将FPGA加速卡连接到CPU主机，使得账本提交和验证操作分别可以在CPU主机和所述FPGA加速卡上同步进行。
[0008]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
[0009]1、本专利技术公开了一种基于区块链的散列中子源存储方法，采用基于区块链的散列中子源存储方法，对数据的访问进行记录，区块链的不可篡改性和可溯性增强了系统的安全可靠性。使用数据采集代理，采用在线和离线的数据分析方法，充分利用数据的丰富度，结合特征指纹将数据便捷可靠传输到区块链存储。
[0010]2、本专利技术采用对称加密的方法，基于智能合约完成加密过程，保证数据库中存储的是加密后的信息，不直接对用户显示原始的中子源数据信息。
[0011]3、本专利技术通过使用加速卡实现基于硬件的加速，使得交易的验证和提交可以同步进行，提高了区块链系统的吞吐量，效果优于已有的基于软件的方法。
附图说明
[0012]图1为本专利技术实施例中一种基于区块链的散列中子源存储方法的流程图；
[0013]图2为本专利技术实施例中的中子源实验数据采集流程示意图；
[0014]图3为本专利技术实施例中采集端代理与区块链系统的交互示意图；
[0015]图4为本专利技术实施例中加密过程示意图；
[0016]图5为本专利技术实施例中加密前和加密后数据对比示意图；
[0017]图6为本专利技术实施例中硬件加速流程示意图；
[0018]图7为本专利技术实施例中一种基于区块链的散列中子源存储系统的结构框图。
具体实施方式
[0019]本专利技术提供了一种基于区块链的散列中子源存储方法，采集特定的散列中子源数据并存储到区块链系统，通过对称加密技术对区块链系统进行安全增强，通过硬件加速提高区块链系统运行效率。
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚，以下通过具体实施，并结合附图，对本专利技术进一步详细说明。
[0021]实施例一
[0022]如图1所示，本专利技术实施例提供的一种基于区块链的散列中子源存储方法，包括下述步骤：
[0023]步骤S1：基于在线采集和离线分析的方式实现中子源实验室数据采集，生成元数据，通过数据采集代理将元数据及其特征指纹上传至区块链；
[0024]步骤S2：在区块链创建新的交易时，基于对称加密的方法，参与节点利用智能合约对交易传输的数据执行加密或解密操作；
[0025]步骤S3：将FPGA加速卡连接到CPU主机，使得账本提交和验证操作分别可以在CPU主机和FPGA加速卡上同步进行。
[0026]中子散射实验的核心内容是通过分析实验测定的散射信号强度来获取样品的化学组成、取向分布和透射率等性质，整个实验流程包含数据采集、在线分析、离线分析等过程，采用层级分类的方法将数据分为不同格式，以保证后续多种形式的存取实现，通过数据采集代理采集中子源数据并结合特征指纹通过区块链系统存储。
[0027]在一个实施例中，上述步骤S1：基于在线采集和离线分析的方式实现中子源实验室数据采集，生成元数据，通过数据采集代理将元数据及其特征指纹上传至区块链，具体包括：
[0028]步骤S11：中子束流穿过样品后会被探测器探测到，探测器记录所有的中子击中事例形成原始数据；
[0029]如图2所示，当中子束流穿过样品后会被探测器探测到，探测器记录所有的中子击中事例形成原始数据，其中，原始数据包含一个质子脉冲内中子击中探测器/监视器所产生的事例数据。本专利技术实施例采用专为特定探测器、特定谱仪设计的二进制存储格式；
[0030]步骤S12：将原始数据通过聚合、解析和修正，转化成中间实验数据，将中间数据转化为可视化成散射图像，以供实验用户观察实验状态和数据质量；
[0031]步骤S13：持续检测中间数据，直到达到稳定状态后，将对应的原始数据处理成Nexus数据提供给实验用户进行离线分析；
[0032]步骤S14：实验用户分析Nexus数据并迭代拟合候选模型，并选择最终需要保留的
Nexus数据，生成对应的元数据，包括：实验人员、样品信息、实验条件设置、实验起止时间和数据文件列表；
[0033]在本步骤进行离线分析，实验用户会仔细分析Nexus数据并迭代拟合候选模型，以便提取感兴趣的样品参数。整个实验过程通过元数据目录来保存实验参数和样品环境参数等相关信息；
[0034]步骤S15：将元数据生成对应的特征指纹，通过采集端代理将元数据和特征指纹进行上链存储；
[0035]本专利技术实施例散裂中子源实验站部署采集端代理，采集端代理与区块链系统的交互如图3所示，在实验数据生成的同时产生元数据的特征指纹。在一轮实验后，将元数据及其唯一特征数据指纹上链存储。
[0036]在区块链中数据以纯文本形式存储，一旦网络中的节点被攻破，攻击者可以获取区块链数据库中的信息，而且默认情况下大多数数据库也不存在密码，这对于中子源的数据安全而言是极大的隐患。就区块链系统而言，不能对存储数据进行加密。本专利技术实施例为保证区块链中的数据不能被直接访问，因此采用对称加密方法、依赖于智能合约实现加密过程流程。
[0037]在一个实施例中，上述步骤S2：在区块链创建新的交易时，基于对称加密的方法，参与节点利用智能合约对交易传输的数据执行加密或解密操作，具体包括：
[0038]步骤S21：新的交易进行之前，所有的参与节点都安装能够实现加密功能的智能合约，其中，参与节点包括：普通节点用于完成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的散列中子源存储方法，其特征在于，包括：步骤S1：基于在线采集和离线分析的方式实现中子源实验室数据采集，生成元数据，通过数据采集代理将所述元数据及其特征指纹上传至区块链；步骤S2：在区块链创建新的交易时，基于对称加密的方法，参与节点利用智能合约对交易传输的数据执行加密或解密操作；步骤S3：将FPGA加速卡连接到CPU主机，使得账本提交和验证操作分别可以在CPU主机和所述FPGA加速卡上同步进行。2.根据权利要求1所述的基于区块链的散列中子源存储方法，其特征在于，所述步骤S1：基于在线采集和离线分析的方式实现中子源实验室数据采集，生成元数据，通过数据采集代理将所述元数据及其特征指纹上传至区块链，具体包括：步骤S11：中子束流穿过样品后会被探测器探测到，所述探测器记录所有的中子击中事例形成原始数据；步骤S12：将所述原始数据通过聚合、解析和修正，转化成中间实验数据，将所述中间数据转化为可视化成散射图像，以供实验用户观察实验状态和数据质量；步骤S13：持续检测所述中间数据，直到达到稳定状态后，将对应的所述原始数据处理成Nexus数据提供给实验用户进行离线分析；步骤S14：所述实验用户分析所述Nexus数据并迭代拟合候选模型，并选择最终需要保留的所述Nexus数据，生成对应的元数据，包括：实验人员、样品信息、实验条件设置、实验起止时间和数据文件列表；步骤S15：将所述元数据生成对应的特征指纹，通过采集端代理将所述元数据和所述特征指纹进行上链存储。3.根据权利要求1所述的基于区块链的散列中子源存储方法，其特征在于，所述步骤S2：在区块链创建新的交易时，基于对称加密的方法，参与节点利用智能合约对交易传输的数据执行加密或解密操作，具体包括：步骤S21：新的交易进行之前，所有的参与节点都安装能够实现加密功能的智能合约，其中，所述参与节点包括：普通节点用于完成实际的交易任务和背书节点用于对该笔交易进行背书生成响应；步骤S22：客户端调用SDK进行交易，所述背书节点通过智能合约计算将用于AES加密的密钥，所述密钥通过使用SHA256哈希函数对私钥和交易ID的组合，进行哈希计算获得，保证不同的交易有不同的密钥；步骤S23：加密函数和解密函数遍历所述待交易的数据，对于每个字段，利用所述加密函数对其进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：田琛，张艳秋，邓尧议，阮倩昀，王瑜，王雅哲，
申请(专利权)人：中国科学院信息工程研究所，
类型：发明
国别省市：