基于区块链的材料基因工程大数据安全共享方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于区块链的材料基因工程大数据安全共享方法及系统，涉及计算机科学技术领域。包括：数据提供方通过区块链向数据服务提供方发送原始数据；数据需求方通过区块链向数据服务提供方发送服务请求；数据服务提供方与区块链的内部接口相连，并通过区块链为数据提供方和数据需求方提供数据共享、数据检索以及多方协作计算服务。本发明专利技术利用区块链技术为材料数据的收集、存储、利用以及整个过程的安全机制等存在的问题提供了解决思路，是一种通用的解决方案，增加了区块链的可扩展性，可以为其他行业或领域的大数据安全共享平台的搭建提供参考。同时，用户仅需与区块链前端交互，无需了解平台的底层架构，减少了认知负荷和学习成本。负荷和学习成本。负荷和学习成本。

【技术实现步骤摘要】
基于区块链的材料基因工程大数据安全共享方法及系统


[0001]本专利技术涉及计算机科学
，尤其涉及一种基于区块链的材料基因工程大数据安全共享方法及系统。

技术介绍

[0002]在数据采集方面，一部分材料大数据平台仅支持一种或两种类型的材料数据库，例如：无机晶体结构数据库(The Inorganic Crystal Structure Database，ICSD)、晶体学开放数据库(Crystallography Open Database，COD)、开放量子材料数据库(Open Quantum Materials Database，OQMD)。此种平台的搭建方式好处在于数据集结构相对较为单一，便于数据检索和计算，但是应用具有较大的局限性，仅适用于部分材料领域。另一部分材料大数据平台支持所有类型的材料数据上传。但是，大量多源异构的数据汇聚在材料大数据平台，无法保证材料数据的高效、准确地检索和计算，很难基于现有的材料数据发现新材料。而现实场景下确实需要收集多源异构的材料数据并进行加工利用。
[0003]在数据存储方面，大部分现有的材料大数据平台将不同数据结构的数据存储于不同类型的数据库中，例如：MySQL、Oracle、DB2等，对于数据服务方来讲很难管理和审计，同时也面临着数据泄露、篡改的安全风险。对于数据需求方来讲难以支撑多源异构材料大数据的使用需求。本文提出的基于区块链的材料基因大数据安全共享平台框架可以有效地解决数据存储面临的问题。一方面，各参与方可以在不改变底层数据库框架的基础上，灵活部署区块节点，节点可随时加入退出，并实现对不同类型数据库的统一管理。另一方面，基于区块链的分布式账本特性，可以保障数据存储过程中的安全性，实现数据的防篡改、可追踪、可审计等。
[0004]在数据使用方面，传统材料大数据共享平台仅起到了数据汇聚的作用，以及具备平台与数据需求方之间点对点的数据传输功能。但是，对于如何使用这些数据，使得数据汇聚之后的数据价值最大化、如何基于大数据共享平台开发有价值的应用，是一个重点以及难点的问题。与此同时，材料数据相关研究对于多源异构数据的联合检索和计算需求日益增多，如何保障分布式结构下高效准确的完成异构数据检索，以及多方协同计算过程中数据提供方敏感数据的安全性，是目前亟待解决的关键问题。
[0005]在安全机制方面，材料大数据平台在安全机制方面还较为薄弱。现有的材料大数据平台基本上都仅提供了最基本的安全机制，如：身份验证、访问控制、日志记录和数据备份等。这些安全机制对于静态数据具有较好的防护能力，但对于数据共享过程中的敏感数据泄露和滥用、数据无法审计和追溯、无可信任的第三方等问题仍无法有效解决。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有的材料大数据平台多采用中心化系统结构的设计方案，多源异构材料大数据在采集、存储和使用以及安全机制方面存在数据质量低、数据泄露、缺乏统一的管理和安全机制等一些共性敏感问题难以突破的问题，提出了本专利技术。本专利技术实施的目的
是提供基于区块链的材料基因工程大数据安全共享方法，便于为研究人员提供一个开放的协作环境，可以更加便捷安全地检索、计算和分析数据。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一方面，本专利技术提供了一种基于区块链的材料基因工程大数据安全共享方法，该方法由基于区块链的材料基因工程大数据安全共享系统实现，系统包括数据提供方、数据需求方、数据服务提供方以及区块链；
[0009]该方法包括：
[0010]S1、数据提供方与区块链的外部接口相连，并通过区块链向数据服务提供方发送原始数据。
[0011]S2、数据需求方与区块链的外部接口相连，并通过区块链向数据服务提供方发送服务请求，以及通过区块链进行数据检索。
[0012]S3、数据服务提供方与区块链的内部接口相连，并通过区块链为数据提供方和数据需求方提供数据共享、数据检索以及多方协作计算服务。
[0013]可选地，S1中的通过区块链向数据服务提供方发送原始数据，包括：
[0014]S11、数据提供方选择或创建材料数据模板、填写数据表单并提交，提交后进行鉴权。
[0015]S12、在鉴权成功后，数据提供方发起上传数据请求到区块链。
[0016]S13、区块链进行验证签名，验证成功后创建数据存储交易。
[0017]S14、当数据提供方收到数据存储交易完成消息后，将元数据以及原始数据发送到数据服务提供方。
[0018]S15、数据服务提供方的数据库保存原始数据，并构建关键字
‑
数据库地址的映射。
[0019]S16、数据服务提供方将映射返回至区块链，并告知区块链数据存储已经完成。
[0020]S17、区块链收到数据存储已经完成消息后，告知数据提供方数据存储完成，并将关键字、元数据以及数据库地址存储到LevelDB数据库中。
[0021]S18、LevelDB数据库维护并更新默克尔压缩前缀树。
[0022]可选地，S12中的上传数据请求包含：元数据MD、数据内容哈希值Content Hash以及自身签名Sign。
[0023]可选地，S15中的数据服务提供方的数据库保存原始数据，并构建关键字
‑
数据库地址的映射，包括：
[0024]数据服务提供方的数据库保存原始数据，通过ElasticSearch算法提取关键字，并构建关键字
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数据库地址的映射。
[0025]可选地，S2中的通过区块链进行数据检索，包括：
[0026]S201、数据需求方在客户端检索页面输入检索的关键字并提交。
[0027]S202、数据需求方提交后，向区块链发送检索请求，检索请求包括自身签名Sign。
[0028]S203、区块链通过检索接口向LevelDB数据库发送检索的关键字。
[0029]S204、根据关键字搜索默克尔压缩前缀树，获得关键字对应的元数据MD。
[0030]S205、LevelDB数据库将元数据MD以及自身签名Sign返回给区块链。
[0031]S206、区块链验证web服务器签名是否有效，若有效则根据元数据MD创建检索交易，并广播检索交易。
[0032]S207、数据需求方通过检索交易获取元数据MD。
[0033]S208、数据需求方根据元数据MD中的数据摘要判断是否要获取原始数据，若需要，则向区块链发送获取原始数据的请求，携带原始数据的元数据MD及权限信息。
[0034]S209、区块链验证数据需求方具有获取原始数据权限后，通过元数据匹配原始数据的存储地址，并向数据服务提供方转发获取原始数据申请，携带存储地址信息。
[0035]S210、数据服务提供方将原始数据返回给区块链。
[0036]S211、区块链的全节点对原始数据是否被篡改进行验证。
[0037]S212、若验证原始数据未被篡改，则区块链本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的材料基因工程大数据安全共享方法，其特征在于，所述方法由基于区块链的材料基因工程大数据安全共享系统实现，所述系统包括数据提供方、数据需求方、数据服务提供方以及区块链；所述方法包括：S1、所述数据提供方与区块链的外部接口相连，并通过所述区块链向所述数据服务提供方发送原始数据；S2、所述数据需求方与区块链的外部接口相连，并通过所述区块链向所述数据服务提供方发送服务请求，以及通过所述区块链进行数据检索；S3、所述数据服务提供方与区块链的内部接口相连，并通过所述区块链为所述数据提供方和数据需求方提供数据共享、数据检索以及多方协作计算服务。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中的通过所述区块链向所述数据服务提供方发送原始数据，包括：S11、所述数据提供方选择或创建材料数据模板、填写数据表单并提交，提交后进行鉴权；S12、在鉴权成功后，所述数据提供方发起上传数据请求到所述区块链；S13、所述区块链进行验证签名，验证成功后创建数据存储交易；S14、当所述数据提供方收到数据存储交易完成消息后，将元数据以及原始数据发送到所述数据服务提供方；S15、所述数据服务提供方的数据库保存所述原始数据，并构建关键字
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数据库地址的映射；S16、所述数据服务提供方将所述映射返回至所述区块链，并告知所述区块链数据存储已经完成；S17、所述区块链收到数据存储已经完成消息后，告知所述数据提供方数据存储完成，并将关键字、元数据以及数据库地址存储到LevelDB数据库中；S18、所述LevelDB数据库维护并更新默克尔压缩前缀树。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S12中的上传数据请求包含：元数据MD、数据内容哈希值Content Hash以及自身签名Sign。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S15中的所述数据服务提供方的数据库保存所述原始数据，并构建关键字
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数据库地址的映射，包括：所述数据服务提供方的数据库保存所述原始数据，通过ElasticSearch算法提取关键字，并构建关键字
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数据库地址的映射。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2中的通过所述区块链进行数据检索，包括：S201、所述数据需求方在客户端检索页面输入检索的关键字并提交；S202、所述数据需求方提交后，向区块链发送检索请求，所述检索请求包括自身签名Sign；S203、所述区块链通过检索接口向LevelDB数据库发送检索的关键字；S204、根据所述关键字搜索默克尔压缩前缀树，获得关键字对应的元数据MD；S205、所述LevelDB数据库将所述元数据MD以及自身签名Sign返回给...

【专利技术属性】
技术研发人员：王然，徐诚，张晓彤，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：