一种基于区块链的海洋大数据共享的方法与流程

本发明属于大数据处理领域，涉及一种基于区块链的海洋大数据共享方法。

背景技术：

随着信息技术的发展，不断产生的大数据已经对各个行业的发展产生了重大影响。社会网络、电子商务、移动通信和物联网发展将人类社会推动到网络大数据时代，网络信息交流的数据量已经以pb级计算。网络大数据的来源于金融交易、城市管理、车辆物联、医疗等不同行业，这些行业每天会产生大量的数据信息，但这些大数据由政府机构、商业联盟、科研机构以及个人所掌控，这就形成了“数据孤岛”。大数据分布式的存储方式造成了人们无法方便的利用数据的价值，大数据的开放共享是国际信息化发展的重大需求。尽管已有相当多的应用案例驱动大数据共享，但仍有大量的数据掌握在个人手上，这会阻碍数据价值的转化。

海洋大数据应用的一个重要的方面，海洋面积占地球表面积的71％。各国在临海区域部署着大量的海洋探测设备，这些设备每天都产生巨量的信息。每个国家探测的海洋区域有限，海洋数据不能及时共享，不利于研究海洋整体变化。需要一个及时有效的海洋大数据共享系统，能够将海量的海洋数据进行安全的共享。

区块链是近年发展较快的新兴技术之一，最成功的区块链的应用是比特币。区块链以去中心化、分布式等优势，帮助了传统的金融、医疗行业的信息化发展。区块链可以被拆分为块和链两个部分，块指的是在一段时间范围内存储的交易的信息。链指的是将所有的时间戳的相连，成为一条不间断的链式结构网。其中，去中心化、高开放新、数据防篡改、匿名性、去信任是区块链的显著特点。

技术实现要素：

本发明是提出了一种使用区块链技术对海洋大数据进行共享的方法，大数据分布式存储缺少监督手段，无法确保每个节点的数据没有遭到恶意的修改，从而不能保证其安全性，区块链是去中心化的方式，由于每个节点中都存有这个区块的信息，可以有效的防止数据的篡改。但是由于区块链是去中心化的，每个节点中都存有整个区块的信息，一旦数据的数量增大，将会造成每个节点的存储空间的浪费和增加网络传输的成本。针对这些问题，本发明提出了将大数据分布式存储和区块链技术融合的方法。技术方案如下：

一种基于区块链的海洋大数据共享的方法，包括下列步骤：

第一步，由部署在海洋上的各种传感器采集数据，然后将固定时间内的数据进行压缩和打包传输到最近的基站节点a；

第二步，基站节点a将收集到的数据按照不同的类型和时间进行压缩和分区；将收集到的数据传感器的经度、纬度、收集到的数据类型、收集到的时间、该存储信息基站的ip地址等写入到区块链中的区块中，数据依然保存在基站节点a中。

第三步，在区块信息中额外添加一组验证信息来检验数据在传输的过程中是否被更改；该添加信息是一组32位hash码，该信息是利用md5对交易数据内容进行标记，防止信息篡改；

第四步，将生成的区块信息同步到全球的海洋采集信息库中，更新所有的节点中的区块信息，而信息数据依然保存在基站a中；

第五步，当基站节点b想要访问指定位置和时间的海洋信息时，在区块链中的区块信息中寻找对应的数据存储位置；并且在基站节点b同样生成一个数据区域，验证传输的数据没有被篡改后，生成一个新的区块，并且将此新的区块链接到区块链中；

第六步，新的基站节点c访问同样的海洋信息时，首先比较区块中的hash码，若是hash码若是相同，即可访问距离该节点最近的信息存储节点，若是hash码不同，访问原始数据并且增加新的区块。

本发明通过利用基于区块链的海洋大数据共享的方法解决了大数据分布系统中的数据共享的安全问题，通过改进的区块链方法解决了用于大数据分布系统中的数据冗余问题。

附图说明

图1方案流程图

图2区块信息组成

图3区块的交易过程

具体实施方式

本专利是将利用区块链方法将大数据分布系统连接起来，这个目的是避免在传统大数据中，数据都掌握在个人或个别机构手中，造成数据孤岛。将区块链的技术应用到大数据分布式系统中，每一个块节点都记录着每一笔交易的详细信息，包括数据源的ip访问地址，它主要的作用是当信息块入链时，其他成员通过ip地址和数据校验码验证数据的真伪。同时，区块链在备份最近一次交易信息时，只需要将交易数据的访问ip和数据校验码保存即可。将海洋大数据分散存储在多个独立的网络平台，既能满足数据的网络共享，也能够缓冲网络压力。

本发明的最佳的实施方案如下所示：

第一步：首先是由部署在海洋上的各种传感器采集数据，然后将指定时间内的数据进行压缩和打包传输到最近的基站节点a。

第二步：基站节点a将收集到的数据按照不同的类型和时间进行压缩和分区。将收集到的数据传感器的经度、纬度、收集到的数据类型、收集到的时间、该存储信息基站的ip地址等写入到区块链中的区块中。

第三步：为了检验数据在传输的过程中是否被更改，在区块信息中额外添加一组验证信息。例如附图2所示，该信息是一组32位hash码，它是利用message-digestalgorithm(md5)对交易数据内容进行标记，即数据转换成hash码。这组hash码的生产是由数据产生的。md5不是一种加密算法，而是摘要算法，它能将无论多长的文本数据压缩成32个字符的16进制数。与加密算法不同，这个过程是不可逆的，由这个32位的字符不能推算出原有内容。这组32位的字符相当于data的一个指纹，每个文件的md5值是不同的，如果任何人对文件做了任何改动，其md5值也会发生变化，它能够确保了数据防篡改。

第四步：将生成的区块信息同步到全球的海洋采集信息库中，更新所有的节点中的区块链信息。

第五步：当b节点想要访问指定位置和时间的海洋信息时，可以通过区块链中的区块头部信息寻找，通过区块头部信息可以查找到信息存储的节点的位置。请求访问数据时通过区块链的流程附图3所示：

区块链中的a与b要进行数据的交易，其中b是数据的申请者，a是数据的提供者。a需要对b对交易信息(message)进行使用授权。交易过程为：首先，a使用b的公钥将{message}加密得到b(message)，确保b能够查看内容；其次，a使用自己的私钥对信息进行签名，得到a(b(message))，确保该信息的来源的可信度；最后，b接收到该信息后使用a的公钥对信息解密得到b(message)，再通过b的私钥解密得到(message)。

b获的数据后通过验证数据的md5码即可验证文件是否被更改过。

第六步：新的节点c访问同样的海洋信息，当区块链中存在着多个存有该信息的区块时，选取任意一个区块对目标节点进行访问数据，将获得数据的hash码与区块链中其他的区块进行验证，如是hash码相同，则说明数据时安全的，没有经过篡改。

技术特征：

1.一种基于区块链的海洋大数据共享的方法，包括下列步骤：

第一步，由部署在海洋上的各种传感器采集数据，然后将固定时间内的数据进行压缩和打包传输到最近的基站节点a；

第二步，基站节点a将收集到的数据按照不同的类型和时间进行压缩和分区；将收集到的数据传感器的经度、纬度、收集到的数据类型、收集到的时间、该存储信息基站的ip地址等写入到区块链中的区块中，数据依然保存在基站节点a中。

第三步，在区块信息中额外添加一组验证信息来检验数据在传输的过程中是否被更改；该添加信息是一组32位hash码，该信息是利用md5对交易数据内容进行标记，防止信息篡改；

第四步，将生成的区块信息同步到全球的海洋采集信息库中，更新所有的节点中的区块信息，而信息数据依然保存在基站a中；

第五步，当基站节点b想要访问指定位置和时间的海洋信息时，在区块链中的区块信息中寻找对应的数据存储位置；并且在基站节点b同样生成一个数据区域，验证传输的数据没有被篡改后，生成一个新的区块，并且将此新的区块链接到区块链中；

第六步，新的基站节点c访问同样的海洋信息时，首先比较区块中的hash码，若是hash码若是相同，即可访问距离该节点最近的信息存储节点，若是hash码不同，访问原始数据并且增加新的区块。

技术总结
本发明涉及一种基于区块链的海洋大数据共享的方法，包括：A将收集到的数据按照不同的类型和时间进行压缩和分区；将收集到的数据传感器的经度、纬度、收集到的数据类型、收集到的时间、该存储信息基站的IP地址等写入到区块链中的区块中，数据依然保存在A中；在区块信息中额外添加一组验证信息来检验数据在传输的过程中是否被更改；将生成的区块信息同步到全球的海洋采集信息库中，更新所有的节点中的区块信息，而信息数据依然保存在A中；当B想要访问指定位置和时间的海洋信息时，在区块链中的区块信息中寻找对应的数据存储位置；并且在B同样生成一个数据区域，验证传输的数据没有被篡改后，生成一个新的区块，并且将区块链接到区块链中。

技术研发人员：杨嘉琛;刘龙韬
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2020.01.16
技术公布日：2020.06.09