一种基于区块链的分布式离链数据存储方法与流程

本申请实施例涉及计算机技术领域，具体涉及计算机数据存储技术领域。

背景技术：

分布式存储是一种数据存储技术，通过网络使用每台机器上的磁盘空间，并将这些分散的存储资源构成一个虚拟的存储设备，数据分散的存储在网络中的各个角落。区块链是一个去中心化的数据库，用于保存每个事务的详细信息。交易按时间顺序添加到区块链中，并存储为一系列的块，每个块引用前面的块以形成一个互连的链条。应用于分布式存储中，区块链提供了创建一个地理上分散的存储资源的逻辑存储池所需的结构。

现有分布式存储技术存在一些限制，如缺乏透明度、权力下放有限以及隐私和安全方面的挑战。而且，随着对更灵活、私有和安全的数据解决方案的需求继续呈指数级增长，重新考虑分布式存储的当前结构至关重要。

技术实现要素：

本申请实施例提出了一种基于区块链的分布式离链数据存储方法。

第一方面，本申请实施例提供了一种基于区块链的分布式离链数据存储方法，包括：初始化基于区块链的分布式数据存储系统，生成区块节点和存储节点；生成区块节点密钥和存储节点密钥，其中，密钥是由公钥和私钥组成的密钥对；接收第一终端发送的数据存储请求，所述数据存储请求包括待存储数据、第一终端的公钥和第一终端的数据标签；生成待存储数据的加密数据，以及，将所述加密数据存储于有效存储节点中；确定头区块节点，生成头区块节点识别码；基于数据占有机制，确定目标存储节点；确定是否满足以下存储条件组：所述头区块节点识别码、所述第一终端的公钥和所述目标存储节点密钥验证成功；所述加密数据为有效数据；响应于确定满足所述存储条件组，对待存储的数据进行离链存储。

在一些实施例中，区块节点是指区块链的链上节点，运行底层区块链的协议；存储节点是指区块链的离链节点，提供保存和维护用户数据的存储能力。

在一些实施例中，在接收第一终端发送的数据存储请求之前，所述方法还包括：基于所述公钥注册请求，生成公钥和私钥密钥对；将所生成的公钥和私钥密钥对发送至所述第一终端，以及对所生成的公钥进行加密；基于公钥和私钥密钥对生成第一终端的数据标签。

在一些实施例中，生成待存储数据的加密数据，并将所述加密数据存储于有效存储节点中，包括：利用所述第一终端的公钥对待存储数据进行加密，生成加密数据；将所述第一终端的数据标签添加到加密数据中；基于每个存储节点，随机确定有效存储节点；将所述加密数据存储于所述有效存储节点中。

在一些实施例中，所述基于数据占有机制，确定目标存储节点，包括：将所述头区块节点识别码发送至所述有效存储节点，其中，所述有效存储节点对接收到的所述头区块节点识别码进行散列化处理，生成散列头区块节点识别码；接收有效存储节点返回的所述散列头区块节点识别码；基于所述散列头区块节点识别码和所述第一终端的公钥，随机生成挑战码；将所述挑战码发送至所述有效存储节点，其中，所述有效存储节点基于所述挑战码，确定所存储数据的加密数据的数据标签，生成验证结果；接收有效存储节点返回的验证结果；将第一个接收到验证结果的验证结果所对应的有效存储节点作为目标存储节点。

在一些实施例中，所述有效存储节点对接收到的所述头区块节点识别码进行散列化处理，生成散列头区块节点识别码，包括：基于散列算法，将所述头区块节点识别码变换成固定长度的输出；生成散列头区块节点识别码。

在一些实施例中，所述方法还包括，根据所述存储方法，控制目标设备完成存储操作。

第二方面，本申请实施例提供了一种终端设备，该终端设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当上述一个或多个程序被上述一个或多个处理器执行时，使得上述一个或多个处理器实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。

第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。

本申请实施例提供一种基于区块链的分布式离链数据存储方法，初始化基于区块链的分布式存储系统，接收第一终端发送的数据存储请求，其中，存储请求包括待存储数据、第一终端的公钥和第一终端的数据标签，基于第一终端发送的待存储数据生成加密数据并将加密数据存储在目标存储节点中，确定是否满足存储条件组要求，完成对满足要求的加密数据的离链存储。

本申请的上述各个实施例中的一个实施例具有如下有益效果：基于区块链网络构建分布式存储系统，能够有效利用区块链的分布式、安全性和篡改痕迹可审核等特性，同时利用离链的存储节点进行数据存储，利用数据占有机制验证待存储数据的可靠性，以确保数据在满足分布式存储要求的情况下，保证可靠和可证明的存储。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请可以应用于其中的示例性系统架构图；

图2是根据本申请的一种基于区块链的分布式离链数据存储方法的一个实施例的流程图；

图3是根据本申请的数据加密方法的又一个实施例的流程图；

图4是根据本申请的生成离链存储节点的又一个实施例的流程图；

图5是适于用来实现本申请实施例的终端设备的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了可以应用本申请的数据存储方法的实施例的示例性系统架构100。

如图1所示，系统架构100可以包括第一终端设备101、网络102、服务器103。网络102可以用以在第一终端设备101和服务器103之间提供通信链路的介质。网络102可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

用户可以使用第一终端设备101通过网络102与服务器103交互，以接收或发送消息等。第一终端设备101上可以安装有各种通讯客户端应用，例如无线接入点连接类应用、搜索类应用、数据存储类应用、数据读取类应用等等。

第一终端设备101可以是硬件，也可以是软件。当第一终端设备101为硬件时，可以是支持连接无线接入点的各种终端设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。当第一终端设备101为软件时，可以安装在上述所列举的终端设备中。其可以实现成多个软件或软件模块，也可以实现成单个软件或软件模块。在此不做具体限定。

服务器103可以提供各种服务，例如服务器103中的服务器可以对第一终端设备101接收到的数据存储请求进行验证，在确定第一终端设备101以及所请求存储的数据满足存储条件后，对所请求存储的数据进行存储。

需要说明的是，服务器103可以是硬件，也可以是软件。当服务器103为硬件时，可以实现成多个服务器组成的分布式服务器集群，也可以实现成单个服务器。当服务器为软件时，可以实现成多个软件或软件模块(例如用来提供分布式服务)，也可以实现成单个软件或软件模块。在此不做具体限定。

需要说明的是，本申请实施例所提供的数据存储方法可以由服务器103执行。相应地，数据存储装置一般设置于服务器103中。

需要说明的是，当数据存储方法应用于区块链时，数据存储装置一般设置于区块链中。此时，上述第一终端设备101可以通过有线连接或者无线连接的方式作为区块链存储节点接入区块链。

应该理解，图1中的第一终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的第一终端设备、网络和服务器。

继续参考图2，其示出了根据本申请的一种基于区块链的分布式离链数据存储方法的一个实施例的流程200。该数据存储方法，包括以下步骤：

步骤201，初始化基于区块链的分布式数据存储系统。

在本实施例中，生成区块节点和存储节点，以及，生成区块节点密钥和存储节点密钥，初始化一个基于区块链的分布式数据存储系统。其中，区块节点是指区块链的链上节点，运行底层区块链的协议；存储节点是指区块链的离链节点，提供保存和维护用户数据的存储能力。

在这里，区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型数据存储装置。该区块链可以包括但不限于以下至少一项：私有链、联盟链、许可链。以联盟链为例进行阐述。

联盟链为只针对特定群体成员开放的区块链，联盟链中指定多个预选第一终端作为联盟链的节点向联盟链中存储数据。在这里，第一终端可以通过联盟链中的api(applicationprogramminginterface,应用程序编程接口)根据其预先设置的授权许可机制以授权许可的方式加入联盟链，从而可以向联盟链中存储的数据。因此，上述第一终端即为可以向联盟链中存储数据的节点。在这里，上述授权许可的方式例如可以包括根据预先设置的条件(例如达到某一行业共识标准，获得行业证书等)来对第一终端进行授权许可。当第一终端被授权许可后，上述联盟链可以利用加密算法生成公钥和私钥，将生成的公钥存储至注册公钥集合，将生成的公钥和私钥密钥对发送至被授权许可的第一终端。第一终端在向联盟链中的区块存储数据时，需要向联盟链发送联盟链授权许可的公钥以及待存储的数据。

步骤202，接收第一终端发送的数据存储请求。

在本实施例中，数据存储方法的执行主体(例如图1所示的服务器103)可以通过有线连接或无线连接的方式接收第一终端发送的数据存储请求。上述执行主体可以为数据存储服务器，该数据存储服务器可以存储至少一个第一终端的数据。在这里，可以将第一终端作为向上述执行主体发送数据存储请求的终端。由此，上述执行主体可以接收一个第一终端发送的数据存储请求，也可以同时接收两个、三个第一终端发送的数据存储请求，在此不做限定，根据应用场景的需要设定。

在本实施例中，上述执行主体可以接收第一终端发送的数据存储请求，包括待存储数据、第一终端的公钥和第一终端的数据标签。该第一终端的公钥既可以为第一终端本地生成的，也可以为第一终端从上述执行主体中获取的。该待存储的数据既可以为数据内容本身，也可以为对该数据内容进行哈希计算后生成的数据摘要。基于公钥和私钥密钥对，利用公开可验证的数据占有机制生成第一终端的数据标签。

作为示例，上述第一终端可以首先利用加密算法(例如javarsa加密算法)本地生成公钥和私钥密钥对。然后，基于预先设置的协议(例如第一终端与上述执行主体的连接协议、传输协议等)，第一终端可以将本地生成的公钥发送至上述执行主体中以便执行主体存储。当上述执行主体确定上述预先设置的协议正确、公钥满足预设格式(例如预设公钥字符长度、预设生成公钥的算法)，可以将第一终端的公钥存储至注册公钥集合中。当上述执行主体存储成功后，则表明第一终端的公钥已经在上述执行主体中注册过。在进行数据存储时，上述第一终端可以将在上述执行主体中注册过的公钥以及待存储的数据发送至上述执行主体。

步骤203，生成待存储数据的加密数据，将所述加密数据存储于有效存储节点中。

在本实施例中，利用所述第一终端的公钥对待存储数据进行加密，生成加密数据。将所述第一终端的数据标签添加到加密数据中，加密数据包含待存储数据和数据标签两部分。

基于每个存储节点，采用随机机制确定有效存储节点。将待存储的加密数据存储于所述有效存储节点中，其它存储节点在本次存储过程中未存储数据。有效存储节点是指存储有数据的、在本次存储过程中有离链存储需求的存储节点。

步骤204，确定头区块节点和目标存储节点。

在本实施例中，在每一个时间戳，利用区块链的选举机制确定头区块节点并达成共识，同时输出头区块节点的识别码。

基于数据占有机制，确定1个有效存储节点作为最终的目标存储节点。将所述头区块节点识别码发送至所述有效存储节点，其中，所述有效存储节点对接收到的所述头区块节点识别码进行散列化处理，生成散列头区块节点识别码；接收有效存储节点返回的所述散列头区块节点识别码；基于所述散列头区块节点识别码和所述第一终端的公钥，随机生成挑战码；将所述挑战码发送至所述有效存储节点，其中，所述有效存储节点基于所述挑战码，确定所存储数据的加密数据的数据标签，生成验证结果；接收有效存储节点返回的验证结果；将第一个接收到验证结果的验证结果所对应的有效存储节点作为目标存储节点。

步骤205，确定是否满足存储条件组要求，对满足要求的数据进行离链存储。

在本实施例中，上述执行主体接收到头区块节点识别码、所述第一终端的公钥和所述目标存储节点密钥后，基于数据占有机制，利用所述头区块节点识别码、第一终端的公钥和所述目标存储节点密钥生成挑战码，如果挑战码验证通过，则证明待存储数据可靠。

在本实施例中，上述执行主体还需要对接收到的第一终端发送的待存储的数据进行验证，从而确定待存储的数据是否为有效数据。在这里，该有效数据例如可以包括上述待存储的数据在在有效期内的数据。具体的，上述执行主体可以对第一终端发送的预设时间段内的数据进行存储。上述待存储数据中通常包括加密的时间戳信息。上述执行主体可以利用第一终端的公钥或者与第一终端约定的密钥对加密的时间戳信息进行解密，并根据解密后的时间戳信息确定待存储的数据是否为有效数据。在这里，该加密的密钥例如可以为与第一终端的公钥对应的私钥，也可以为与上述执行主体约定的其他方式的密钥。

在本实施例中，当确定头区块节点识别码、所述第一终端的公钥和所述目标存储节点密钥符合要求以及待存储的数据为有效数据时，可以确定第一终端以及第一终端存储的数据满足预设存储条件。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述第一终端的数据存储请求还包括数字签名。上述执行主体可以利用第一终端的公钥对数字签名进行解密验证，从而确定数字签名是否有效。在数字签名有效时，确定待存储的数据为有效数据。

具体的，数字签名通常为第一终端利用哈希函数(例如sha-256算法)对待存储的数据进行哈希计算后生成的待存储的数据的摘要，然后利用其私钥对所生成的摘要进行加密而得到。因此，上述执行主体可以利用与第一终端相同的计算方法对第一终端发送的待存储数据进行哈希计算，生成第一终端发送的待存储的数据的摘要。然后，上述执行主体利用第一终端的公钥对第一终端发送的数据签名进行解密，得到待存储的数据的摘要。最后，上述执行主体可以将解密第一终端的数字签名后得到的摘要与计算的摘要进行比较，确定二者是否相同。当二者相同时，可以确定第一终端发送的数字签名有效。从而，上述执行主体可以确定待存储的数据为有效数据。

在本实施例的一些可选的实现方式中，该注册公钥集合中还包括与第一终端的公钥对应存储的第一终端的标识。为了便于确认第一终端是否拥有存储数据的权限，上述主体还可以将所述第一终端的标识与预设标识集合中的标识进行比较，以确定上述第一终端是否具有存储数据的权限。

在本实施例中，当上述执行主体在确定预先存储的注册公钥集合中包括第一终端的公钥以及待存储的数据为有效数据时，可以对待存储的数据进行存储。在这里，上述执行主体既可以存储数据内容本身，也可以存储对数据内容进行哈希计算后的数据摘要。

图2给出的一个实施例具有如下有益效果：基于区块链网络构建分布式存储系统，能够有效利用区块链的分布式、安全性和篡改痕迹可审核等特性，同时利用离链的存储节点进行数据存储，利用数据占有机制验证待存储数据的可靠性，以确保数据在满足分布式存储要求的情况下，保证可靠和可证明的存储。

继续参考图3，图3示出了根据本申请的数据加密方法的又一个实施例的流程300。该数据加密方法，包括以下步骤：

步骤301，接收第一终端发送的数据存储请求。

在本实施例中，接收第一终端发送的数据存储请求，所述数据存储请求包括待存储数据、第一终端的公钥和第一终端的数据标签。利用数据完整性验证机制生成第一终端的数据标签，这些数据标签将允许存储节点证明文件已正确存储。

步骤302，利用第一终端的公钥和第一终端的数据标签生成待存储加密数据。

在本实施例中，利用第一终端的公钥对待存储数据进行加密，形成待存储加密数据。将第一终端的数据标签纳入到待存储加密数据中，输出最终待存储加密数据。

步骤303，生成待存储加密数据子集。

在本实施例中，将待存储加密数据平均切割成待存储加密数据子集，切割的数量由待存储加密数据大小以及存储节点存储容量所决定，以保证存储节点能够保存所分配的待存储加密数据子集。

步骤304，将所述加密数据存储于有效存储节点中。

在本实施例中，将所述加密数据以待存储加密数据子集的形式分别存储于有效存储节点中，其中，用于保存加密数据的存储节点为有效存储节点。

图3给出的一个实施例具有如下有益效果：利用第一终端的公钥和数据标签生成待存储数据，能够有效保证数据安全，将待存储加密数据以子集形式分发到有效存储节点中，能够提升自适应存储能力，满足不同的数据存储要求。

继续参考图4，图4示出了根据本申请的生成离链存储节点的又一个实施例的流程400。该数据存储方法，包括以下步骤：

步骤401，头区块节点向有效存储节点发送验证请求。

在本实施例中，选举得到的头区块节点向有效存储节点发送验证请求，其中，验证请求为头区块节点识别码，以证明该头区块节点是当前时间戳区块链的领导者。

步骤402，有效存储节点将验证结果返回头区块节点。

在本实施例中，有效存储节点对接收到的头区块节点识别码进行散列化处理。利用散列头区块节点识别码和第一终端的公钥随机生成挑战码，有效存储节点根据挑战码确定所存储的加密数据中的数据标签，将数据标签作为验证结果返回头区块节点。

在本实施例中，散列化处理是把任意长度的输入通过散列算法变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。这种转换是一种压缩映射，也就是，散列值的空间通常远小于输入的空间，不同的输入可能会散列成相同的输出，所以不可能从散列值来确定唯一的输入值。简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。可选的，散列化处理方法包括直接寻址法、数字分析法、随机数法、折叠法、平方取中法等。

步骤403，生成离链存储节点。

在本实施例中，头区块节点将第一个接收到验证结果的验证结果所对应的有效存储节点作为目标存储节点。头区块节点将存储条件组向区块链中发布，所述存储条件组包括：头区块节点识别码、第一终端公钥和目标存储节点密钥。区块链中每个区块节点对存储条件组进行验证，以确定是否满足存储条件组。响应于确定满足所述存储条件组，则区块链网络通过增加新的存储节点的方式扩展区块链，生成离链存储节点。

图4给出的一个实施例具有如下有益效果：利用数据占有机制保证离链存储数据的可靠性，同时基于区块链网络构建分布式存储系统，实现存储的分布式、安全性和篡改痕迹可审核等特性，以实现可靠和可证明的存储。

下面参考图5，其示出了适于用来实现本申请实施例的终端设备的计算机系统500的结构示意图。图5示出的终端设备仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图5所示，计算机系统500包括中央处理单元(cpu，centralprocessingunit)501，其可以根据存储在只读存储器(rom，readonlymemory)502中的程序或者从存储部分508加载到随机访问存储器(ram，randomaccessmemory)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram503中，还存储有系统500操作所需的各种程序和数据。cpu501、rom502以及ram503通过总线504彼此相连。输入/输出(i/o，input/output)接口505也连接至总线504。

以下部件连接至i/o接口505：包括硬盘等的存储部分506；以及包括诸如lan(局域网，localareanetwork)卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分507。通信部分507经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器508也根据需要连接至i/o接口505。可拆卸介质509，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器508上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分506。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分507从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质509被安装。在该计算机程序被中央处理单元(cpu)501执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请所述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的装置中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该装置中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该装置执行时，使得该装置：获取输入语句；基于预先初始化得到的初始化知识图谱，确定输入语句对应初始化知识图谱的节点；计算每个节点的结构化特征和非结构化特征；利用置信度传播机制，基于所确定的结构化特征和非结构化特征，确定初始化知识图谱中的各个节点的图嵌入特征，生成问答系统的知识图谱。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。