基于區(qū)塊鏈的區(qū)域鄉(xiāng)村振興數(shù)據共享方法的設計研究

宋偉奇 王代遠 王麗娟

摘要：傳統(tǒng)數(shù)據共享方法存在共享耗時較長、無法實現(xiàn)對數(shù)據資源的高效利用等，為此，開展基于區(qū)塊鏈的區(qū)域鄉(xiāng)村振興數(shù)據共享方法設計研究?；趨^(qū)塊鏈的底層技術，對數(shù)據共享的需求進行分析，并通過數(shù)字檢驗的方式，對身份證書進行驗證，以此實現(xiàn)將待共享的數(shù)據信息集成到網絡中。同時，設定每一個智能合約對應一個獨立存儲空間，針對用戶角色、針對不同文件內容制定共享策略，設計數(shù)據共享智能協(xié)議。通過完善區(qū)塊數(shù)據構成方式，驗證區(qū)域鄉(xiāng)村振興數(shù)據共享身份，從而實現(xiàn)區(qū)域鄉(xiāng)村振興數(shù)據的共享。通過對比實驗對設計的方法進行檢驗，證明此方法能夠有效縮短數(shù)據共享耗時，為區(qū)域鄉(xiāng)村振興提供數(shù)據支撐。

關鍵詞：區(qū)塊鏈技術;數(shù)據;共享方法;智能協(xié)議

中圖分類號：TP311.5文獻標識號：A文章編號：1003-4374（2021）05-0062-04

Design and Research on Data sharing Method of Regional Rural Revitalization Based on Blockchain

song Wei-qi1，Wang Dai-yuan2，Wang Li-juan1

（1.Liuzhou City Vocational College，Liuzhou，Guangxi 545002，China;2.Guangxi Ecological

Engineering Vocational and Technical College，Liuzhou，Guangxi 545003，China）

Abstract： Traditional data sharing methods have some problems，such as time -consuming，unable to achieve efficient use of data resources.? Therefone，the design of data sharing method for regional rural revitalization based on blockchain is carried out. In this process，based on the underlying technology of blockchain，the demand of data sharing is analyzed，and the identity certificate is verified by means of digital inspection，so as to realize the integration of data information to be shared into the network. At the same time，each smart contract corresponding to an independent storage space is set，and the data sharing intelligent protocol is designed according to the user role and the sharing strategy for different file? contents.? By? improving? the? block? data? structure， verify? the? sharing? identity? of regional? rural revitalization data，so as to realize the sharing of regional rural revitalization data. The design method is tested by comparative experiments，which proves that this method can effectively shorten the time - consuming of data sharing and provide data support for regional rural revitalization.

Key words： blockchain technology，data，sharing method，intelligent protocol

鄉(xiāng)村振興政策是我國近年來實施的促進城鄉(xiāng)發(fā)展的主要政策。通過此項政策，可以平衡社會經濟發(fā)展不平衡的現(xiàn)象，進一步推進全面小康社會的實現(xiàn)。而要落實此項工作，推進一體化鄉(xiāng)村服務水平，應在建設工作中提高鄉(xiāng)村政府與地方各級部門之間業(yè)務的協(xié)同性。針對于此方面的工作，地方政府提出了構建線上信息交互平臺、基于大數(shù)據建立資源流通系統(tǒng)等，通過這些方式進行鄉(xiāng)村振興數(shù)據的共享。然而，在執(zhí)行數(shù)據共享工作時，由于各應用系統(tǒng)硬件框架與軟件程序存在不適配問題，導致數(shù)據在共享中時常出現(xiàn)失真、惡意篡改等問題。這些問題不僅影響了區(qū)域鄉(xiāng)村振興數(shù)據共享的效率，也導致了共享的數(shù)據失去時效性。[1]

為了解決與此對應的相關問題，本文提出借助區(qū)塊鏈技術實現(xiàn)數(shù)據的共享。相比早期共享方法中的應用技術，此項技術對于共享數(shù)據具有更強的可追溯能力，同時存儲在區(qū)塊區(qū)域的數(shù)據信息具有顯著的去中心性特點，能夠良好地解決傳統(tǒng)數(shù)據共享方法在應用中存在的問題。但由于鄉(xiāng)村政府的計算機技術水平較為落后，與之相關的研究大多停留在理論層面，并沒有將此項工作真正應用到實際，因此本文將綜合區(qū)域鄉(xiāng)村振興發(fā)展的需求，在區(qū)塊鏈技術的應用下，設計一種數(shù)據共享方法，以此種方式，推動我國城鄉(xiāng)的協(xié)同發(fā)展與共同進步。

1基于區(qū)塊鏈的區(qū)域鄉(xiāng)村振興數(shù)據共享方法的設計

1.1基于區(qū)塊鏈的鄉(xiāng)村振興數(shù)據集成模型構建

為了提高鄉(xiāng)村振興數(shù)據在共享過程中的安全性與時效性，引進了區(qū)塊鏈技術，對區(qū)域鄉(xiāng)村振興數(shù)據進行集成。應基于區(qū)塊鏈的底層技術，對數(shù)據共享的需求進行分析，并通過數(shù)字檢驗的方式，對身份證信息進行驗證，以此種方式將待共享的數(shù)據信息集成到網絡中。再根據數(shù)據提供方供應的摘要值與加密文件，將鄉(xiāng)村振興數(shù)據直接以文件的方式傳輸?shù)絽^(qū)塊鏈中。此時，數(shù)據需求方將定位并追溯數(shù)據的發(fā)送源頭，根據發(fā)送權限與請求協(xié)議，將相關信息集成到終端。[2]在上述提出過程中，前端供應方僅需要根據區(qū)塊鏈集成方式進行數(shù)據處理即可，不需要再根據數(shù)據的請求權限進行身份檢驗。

鄉(xiāng)村振興數(shù)據在網絡中集成的過程中，數(shù)字證書會對請求指令進行一次校正，即分析集成的數(shù)據中是否存在冗余數(shù)據或不規(guī)范數(shù)據，當完成對數(shù)據集合的校驗后，數(shù)據請求結果將直接發(fā)送到區(qū)塊鏈中心進行集中化。綜合上述分析，鄉(xiāng)村振興數(shù)據集成模型結構如圖1所示。

按照圖1所示結構，設計鄉(xiāng)村振興數(shù)據集成模型，在模型的導人端，數(shù)據信息經過HyperLedger網絡節(jié)點授權后才能加人，此種集成方式在很大程度上避免了P0w數(shù)據處理需要支出的花銷，提高了數(shù)據集成處理的效率。

在此基礎上，可在區(qū)塊鏈中采用高度模糊化設計方式，對去MSP處理模塊、權限專業(yè)認證模塊、區(qū)塊信息提交處理模塊中的數(shù)據進行分離處理，確保鄉(xiāng)村振興數(shù)據在集成過程的插件式管理（P-in/P-out），相比常規(guī)的大數(shù)據集成處理模式，此種數(shù)據處理方式更加適用于聯(lián)盟鏈式結構與大型業(yè)務場景。因此，上文提出的數(shù)據集成模型是在Fabric10.8版本上實施。

在集成處理數(shù)據時，考慮到前端可能涉及業(yè)務處理類型的訪問需求，因此需要在完成數(shù)據基礎處理后，將區(qū)塊鏈傳輸通道轉變成一個物理鏈，每個物理鏈上均含有多個數(shù)據同時通信的通道。[3]在數(shù)據鏈上的信息存在相對私有的特性，即不可被其他通道數(shù)據訪問。為此，可以在每個單向通道中，插人一個隱私數(shù)據集合的訪問端口，并通過設定可訪問權限的方式，進行權限的發(fā)放，從而確保區(qū)域鄉(xiāng)村振興數(shù)據在實際集成過程中，具有較高的私密性與安全性。

1.2數(shù)據共享智能協(xié)議設計

在完成上述相關工作的基礎上，需要設計一個可實現(xiàn)數(shù)據共享的智能合約，確保數(shù)據的共享行為具有一定的智能性。此次研究提出的智能合約是一個雙鏈式結構，主要由主鏈與子鏈兩個部分構成，其中主鏈具有不可變性，子鏈具有較強的伸縮性與彈性。前者可以避免鄉(xiāng)村振興數(shù)據在共享中格式與標準被篡改，后者可以解決由于數(shù)據量過大造成的共享效率低問題。[4]在掌握智能協(xié)議的基本構成后，可將鄉(xiāng)村振興工作中的業(yè)務數(shù)據、行為數(shù)據、交易數(shù)據、狀態(tài)數(shù)據、資產信息、現(xiàn)有資源吞吐量等數(shù)據，存儲在主鏈中，由于主鏈的可變性較差，因此可以認為區(qū)域鄉(xiāng)村振興核心數(shù)據存儲在此區(qū)域內是較為安全的。其中，子鏈主要負責存儲附加信息，包括通信信息等。

數(shù)據存儲在共享協(xié)議時，可以認為每一個小塊體的元信息與哈希函數(shù)均位于子鏈結構中，此時對應元信息的存儲數(shù)據可以表示為狀態(tài)數(shù)據。而主鏈結構中對應的多個子鏈信息，可以與賬本進行交易共享，在共享中根據賬本程序檢測到的區(qū)塊信息，可直接定位某個專項數(shù)據。

為了確保智能協(xié)議在數(shù)據共享中隨時發(fā)揮作用，可在區(qū)塊結構網絡中，設定每一個智能合約對應一個獨立存儲空間，要求空間對應的數(shù)據處于一種獨立狀態(tài)。只有滿足與此相關的需求，才能確保智能協(xié)議對應的數(shù)據共享權限處于一種被調控的狀態(tài)，而在此種狀態(tài)下，也只有滿足協(xié)議或指定程序的要求，才能對不同的數(shù)據款項進行操作。[5]同時，可以認為智能協(xié)議是需求端與傳輸端交互的直接端口，前端可以提供需求端一個內部訪問密鑰sDK，當用戶獲得密鑰后，便可以直接在網絡中調用數(shù)據?？傊瑓f(xié)議的應用便是針對節(jié)點信息、針對組織結構、針對用戶角色、針對不同文件內容制定的共享策略。例如，在HyperLedger中應用協(xié)議，可以直接部署區(qū)塊鏈的無網絡狀態(tài)，或直接通過事件驅動的方式，對事件代碼進行執(zhí)行。賬本的交互不僅實現(xiàn)了邏輯與數(shù)據的分離，同時也實現(xiàn)了鄉(xiāng)村振興數(shù)據與底層數(shù)據的交互。如果在生成智能合約的同時，同步進行鄉(xiāng)村業(yè)務賬本的遷移，則需要重新制定智能協(xié)議框架，確保協(xié)議內容與信息具有一定對照性。其中，智能協(xié)議生成原理如圖2表示。

在智能協(xié)議中，使用獨立的用戶端服務器作為支撐，用于進行協(xié)議的實時調用，為了確保前端反饋結果的時效性，前端參照zookeeper+dubbo框架進行結構設計，確保智能協(xié)議在實際應用中可以實時生效。

1.3區(qū)域鄉(xiāng)村振興數(shù)據共享身份驗證

在確保智能協(xié)議生效后，需要對前端共享需求的用戶進行身份驗證，為了確保身份識別的準確性，應在驗證用戶身份前，對區(qū)塊頭中存儲的信息進行完善，具體內容如表l所示。

在完善區(qū)塊數(shù)據后，對區(qū)域鄉(xiāng)村振興數(shù)據共享身份進行檢驗。檢驗過程中，使用CA作為身份認證的依據，CA中應包含有擁有者身份信息、前端用戶身份信息、后端用戶身份信息、公開密鑰、數(shù)字簽名等。在共享鄉(xiāng)村振興數(shù)據時，要求前端與后端保持通信，由聯(lián)盟鏈成員進行身份驗證，包括前端與后端身份信息中的RCA數(shù)據是否匹配、ICA鏈是否完善、是否存在channel層面上的共享合作者等。其中，channel層數(shù)據強化了信息的隱私性，只有檢驗數(shù)據后前后端匹配達到l00%，才能開通數(shù)據共享的唯一通道，對應區(qū)塊鏈中的子鏈。

當信息共享通道呈現(xiàn)打開狀態(tài)時，數(shù)據信息對應的后端啟動節(jié)點響應，當終端開始接收信息時，通道關閉，直到完成數(shù)據共享與流通行為，子鏈通道完全關閉，實現(xiàn)區(qū)域鄉(xiāng)村振興數(shù)據的有效共享。

2實驗分析

根據本文上述闡述內容，從理論方面實現(xiàn)對數(shù)據共享方法的設計，為驗證該方法是否能夠解決傳統(tǒng)基于DEMATEL的數(shù)據共享方法在實際應用中存在的諸多問題，開展以下對比實驗。

將兩種數(shù)據共享方法應用到相同的實驗環(huán)境中，該實驗環(huán)境為某城市區(qū)域范圍內鄉(xiāng)村振興建設有關部門提供的數(shù)據信息和共享環(huán)境。實驗過程中，本文選擇利用主流編寫格式Solidity對獲取到的各類區(qū)域鄉(xiāng)村振興數(shù)據進行合約代碼語言編寫，并利用完成編寫后的代碼結構組成實驗樣本。為了證明本文數(shù)據共享方法的普遍適用性，共選擇五種共享數(shù)據類型，分別為文本、音頻、視頻、圖片和應用程序。分別利用本文數(shù)據共享方法與傳統(tǒng)數(shù)據共享方法對上述五種不同類型的數(shù)據進行共享。在完成共享后，對不同區(qū)塊長度的信息共享時間進行記錄，實驗結果如表2所示。

表2中，T（ms）表示為基于區(qū)塊鏈的數(shù)據共享?? 方法共享耗時，T（ns）表示為傳統(tǒng)基于DEMATEL的數(shù)據共享方法共享耗時。從表2得出的實驗結果，兩種共享方法在應用過程中，隨著區(qū)塊長度的不斷增加，兩種共享方法的共享耗時都呈現(xiàn)出明顯的增加趨勢，但本文共享方法的增加幅度與傳統(tǒng)共享方法增加幅度更小。同時，從針對相同區(qū)塊長度的不同共享數(shù)據類型得出的共享耗時可以看出，本文方法的共享耗時更短，而傳統(tǒng)方法的共享耗時更長，文本類型的數(shù)據共享耗時差異較小，其與共享耗時差異均較大。因此，通過實驗進一步證明，基于區(qū)塊鏈的數(shù)據共享方法在應用到區(qū)域鄉(xiāng)村振興中，能夠實現(xiàn)對不同類型數(shù)據的快速共享，實現(xiàn)對區(qū)域鄉(xiāng)村振興數(shù)據的高效利用。

3結束語

本文基于區(qū)塊鏈技術的應用，提出一種針對區(qū)域鄉(xiāng)村振興數(shù)據的共享方法，并針對地方政府在協(xié)同城鄉(xiāng)經濟發(fā)展中的數(shù)據共享需求，對此方面展開了深人的設計。在完成此次設計后，通過對比實驗的方式，對設計的方法進行了實踐應用嘗試，并基于區(qū)塊鏈技術具有的較高數(shù)據處理能力，實現(xiàn)了對共享數(shù)據的安全保障。但在本文的研究中，僅針對共享過程中的身份權限驗證展開研究，并未深人探討共享數(shù)據在前端錄人與導出的過程，因此可在后期的進一步研究中，結合數(shù)據的導人與導出行為，對方法進行完善。

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