一种航天器数据存储与提取系统、存储方法以及提取方法与流程

本发明属于数据存储，具体涉及一种航天器数据存储与提取系统、存储方法以及提取方法。

背景技术：

1、航天器数据是指在航天器的设计、研制、测试、飞行过程中所获取的各种信息和数据。这些数据包括但不限于：航天器的结构、性能、控制系统、传感器、通信系统、导航系统等方面的参数；航天器在各种环境条件下(如大气、空间辐射、温度等)的适应性数据；航天器在飞行过程中的各种试验数据，如力学、热力学、电磁学等；以及航天器与地面设备、其他航天器之间的交互数据。

2、航天器数据对于航天器的设计优化、性能分析、故障诊断和航天器控制等方面具有重要意义。通过分析这些数据，可以不断提高航天器的安全性、可靠性、稳定性和效率，为航天器的发展提供有力支持。

3、基于航天器数据的重要性，并且随着航天事业的飞速发展，航天器数据存储的需求日益增长。传统的航天器数据存储方式往往采用中心化的本地存储服务器，导致其存在数据安全性不高、数据篡改容易、数据追溯困难等问题；并且随着航天器数据的体量飞速增长，传统本地检索的数据提取方法，效率低下，无法满足航天器数据快速提取的需要。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的数据安全性不高、数据篡改容易、数据追溯困难、数据提取困难以及提取效率低下的问题，本发明目的在于提供一种航天器数据存储与提取系统、存储方法以及提取方法。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种航天器数据存储与提取系统，包括数据中心、可信机构以及若干设备，可信机构分别与数据中心和若干设备连接，数据中心分别与若干设备连接，且数据中心设置有区块链，区块链设置有分布式连接的若干节点，以及分布式存储表单和智能公约；

4、设备包括航天器数据采集设备和航天器数据提取设备。

5、进一步地，航天器数据采集设备设置有依次连接的航天器数据采集模块、数据分段模块、第一数据加密模块、第一数据签名模块以及第一数据通信模块。

6、进一步地，航天器数据提取设备设置有依次连接的检索信息采集模块、关键词提取、第二数据加密模块、第二数据签名模块、第二数据通信模块、重解密模块以及数据拼接模块。

7、进一步地，数据中心设置有依次连接的节点分组模块、第三数据通信模块、签名认证模块、请求共识模块、上链存储模块、存储记录模块、检索匹配模块以及加密解密模块。

8、一种航天器数据存储方法，基于航天器数据存储与提取系统实现，包括如下步骤：

9、基于可信机构，对所有与数据中心连接的设备，进行密钥初始化和实体注册，得到每个设备的公私密钥对和签名信息，并将公私密钥对中的私钥和签名信息返回至对应的设备，将公私密钥对中的公钥发送至数据中心；

10、基于航天器数据采集设备，采集航天器数据，生成数据存储请求，并对航天器数据进行分段处理，得到航天器数据分段集合；

11、根据航天器数据采集设备的私钥，对航天器数据分段集合进行加密，得到加密后分段数据包集合，根据航天器数据采集设备的签名信息，对加密后分段数据包集合进行签名，得到对应的第一签名数据，并将数据存储请求、加密后分段数据包集合及第一签名数据发送至数据中心；

12、基于数据中心，对数据中心中区块链的若干节点进行分组，得到领导节点组和对应的若干共识组群；

13、将接收到数据存储请求的领导节点，作为第一主节点，并调用可信机构，对第一签名数据进行签名认证，若签名认证通过，则进入下一步骤，否则，中止航天数据存储，并发出入侵警报信号；

14、基于领导节点组和若干共识组群，将数据存储请求在数据中心的区块链中进行共识，若共识成功，则使用第一主节点和对应的共识组群，对加密后分段数据包集合进行上链存储，并进入下一步骤，否则，向航天器数据采集设备返回存储失败信号，并结束航天数据存储；

15、使用智能公约，构建加密后分段数据包集合的第一检索hash值，并将加密后分段数据包集合的存储地址和对应的第一检索hash值，记录至分布式存储表单中。

16、进一步地，基于可信机构，对所有与数据中心连接的设备，进行密钥初始化和实体注册，得到每个设备的公私密钥对和签名信息，并将公私密钥对中的私钥和签名信息返回至对应的设备，将公私密钥对中的公钥发送至数据中心，包括如下步骤：

17、基于可信机构，采集所有与数据中心连接的设备的实体id和设备属性；

18、根据设备属性，进行密钥初始化，生成设备的公私密钥对；

19、根据公私密钥对中的私钥和对应的实体id，进行实体注册，生成设备的签名信息；

20、将公私密钥对中的私钥和签名信息返回至对应的设备，将公私密钥对中的公钥发送至数据中心。

21、进一步地，基于数据中心，对数据中心中区块链的若干节点进行分组，得到领导节点组和对应的若干共识组群，包括如下步骤：

22、基于数据中心的区块链，使用iap聚类算法，对若干节点进行聚类初始化，得到若干初始的聚类中心；

23、引入奖惩机制，并根据奖惩机制，获取区块链中若干节点的信誉值；

24、根据节点的信誉值，对若干节点进行降幂排序，得到节点排序集合，并为节点排序集合分配对应的偏向系数；

25、基于分配偏向系数后的节点排序集合，获取每个节点的吸引度信息和归属信息；

26、引入迭代衰减系数，根据节点的吸引度信息和归属信息，对初始的聚类中心，进行迭代更新，得到若干最终的聚类中心；

27、获取每个节点与若干最终的聚类中心的相似度，对所有节点进行分组，得到对应的若干共识组群；

28、将最终的聚类中心作为对应的共识组群的领导节点，得到领导节点组，并将共识组群中其它节点作为共识节点。

29、进一步地，基于领导节点组和若干共识组群，将数据存储请求在数据中心的区块链中进行共识，若共识成功，则使用第一主节点和对应的共识组群，对加密后分段数据包集合进行上链存储，并进入下一步骤，否则，向航天器数据采集设备返回存储失败信号，并结束航天数据存储，包括如下步骤：

30、基于第一主节点，将数据存储请求发送至领导节点组中所有的领导节点；

31、基于领导节点，使用pbft共识算法，向对应的共识组群中广播预准备消息；

32、基于接收到预准备消息的共识节点，对数据存储请求进行合法性验证，若合法性验证通过，则向领导节点返回验证通过消息；

33、若领导节点收到的验证通过消息的数量大于第一预设阈值，则向第一主节点返回组内共识成功消息；

34、基于第一主节点，若收到的组内共识成功消息的数量大于第二预设阈值，则组间共识成功，并进入下一步骤，否则，共识失败，向航天器数据采集设备返回存储失败信号，并结束航天数据存储；

35、使用第一主节点将加密后分段数据包集合转换为去数据区块，并将数据区块广播至对应的共识组群；

36、引入时间片机制，使用共识组群中，在对应时间片接收到数据区块的共识节点，对加密后分段数据包集合进行上链存储。

37、进一步地，使用智能公约，构建加密后分段数据包集合的第一检索hash值，并将加密后分段数据包集合的存储地址和对应的第一检索hash值，记录至分布式存储表单中，包括如下步骤：

38、提取加密后分段数据包集合中，每一加密后分段数据包的第一分段关键词，并使用智能公约，获取第一分段关键词的hash值；

39、将第一分段关键词的hash值，按照加密后分段数据包集合中，加密后分段数据包的传输顺序进行拼接，得到对应的第一检索hash值；

40、获取加密后分段数据包集合的存储地址，并将存储地址和对应的第一检索hash值，记录至分布式存储表单中。

41、一种航天器数据提取方法，基于航天器数据存储方法，包括如下步骤：

42、基于航天器数据提取设备，采集检索信息，生成数据检索请求，并对检索信息进行关键词提取，得到检索关键词组；

43、根据航天器数据提取设备的私钥，对检索关键词组进行加密，得到加密后检索关键词组，根据航天器数据提取设备的签名信息，对加密后检索关键词组进行签名，得到对应的第二签名数据，并将数据检索请求、加密后检索关键词组及第二签名数据发送至数据中心；

44、将接收到数据检索请求的领导节点，作为第二主节点，并调用可信机构，对第二签名数据进行签名认证，若签名认证通过，则进入下一步骤，否则，中止航天数据提取，并发出入侵警报信号；

45、基于领导节点组和若干共识组群，将数据检索请求在数据中心的若干节点间进行共识，若共识成功，则进入下一步骤，否则，向航天器数据采集设备返回存储失败信号，并结束存储；

46、使用智能公约，构建加密后检索关键词组的第二检索hash值，并根据第二检索hash值，匹配分布式存储表单中的第一检索hash值，将匹配成功的第一检索hash值对应的存储地址作为目标航天数据的存储地址；

47、根据目标航天数据的存储地址，提取对应的加密后分段数据包集合，并对应的航天器数据采集设备的公钥，对加密后分段数据包集合进行解密，得到解密后分段数据包集合；

48、根据对应的航天器数据提取设备的公钥，对解密后分段数据包集合进行重加密，得到重加密后分段数据包集合，并将重加密后分段数据包集合返回至对应的航天器数据提取设备；

49、基于航天器数据提取设备，根据对应的私钥，对重加密后分段数据包集合进行重解密，得到重解密后分段数据包集合，并对重解密后分段数据包集合进行拼接，得到对应的目标航天数据。

50、本发明的有益效果为：

51、本发明提供的一种航天器数据存储与提取系统、存储方法以及提取方法，构建去中心化的区块链，用于存储体量庞大的航天器数据，保证了航天器数据实时且更加高效地上链存储，提高了航天器数据安全性，并且由于其无法进行数据篡改、数据追溯方便的优点，提高了在航天器数据应用场景的实用性；采用去中心化的分布式存储方式，使数据管理能够跨平台操作或进行数据资源统一管理，提高了数据管理功能性，加强了航天器数据之间的信息交互，实现了有效的数据共享机制，增强了数据价值性；采用非对称加密算法对数据进行传输加密，保证了数据传输过程中的安全性，提高了航天器数据存储与提取的防护等级，避免了数据泄露；采用检索hash值作为分布式检索与数据提取标签，提高了数据提取的效率和速度。

52、本发明的其他有益效果将在具体实施方式中进一步进行说明。