基于數(shù)據(jù)要素流通的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)加速交換技術(shù)

中圖分類號：TP311.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2025）08-0185-05

Abstract： Based on the actual example ofthe ratingsdata storageand application systemconstruction project，aiming atthe diffcultcirculationofdata elementscausedbyatings fraud，blockchaintchnologyisproposedtocheve trusted management andcontrolof thewholedata lifecycle.According tobusiness neds，thesystemplatform is establishedbycomprehensively applyingBigData，cloudstorageandblockchaintechnology.Thefront-endandback-endseparationstructuresystem isadopted torealizetheconnectionwiththepublicblockchainsystemthroughthebroadcastand televisionblockchainsystem，soasto realizethecollction，ummarystorage，nalysis，certfication，ndotherfunctionsofusers'viewingbhaviors.Theaceleated data excange channel is proposed to solvetheproblem oflowcirculation eficiencyof data elements.Using data location modelsandaggregatedupload methods to accelerateblockchaindata exchangecanensure thesecurityand trustworthinessof ratings data.

Keywords： data element circulation; blockchain;ratings data storage and application system; accelerated exchange

0 引言

1 項目概況

伴隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)要素已經(jīng)成為各行各業(yè)寶貴資源，對推動社會經(jīng)濟快速發(fā)展具有重要價值。為提高數(shù)據(jù)資源利用率，應(yīng)盡快構(gòu)建可靠的流通機制，促進數(shù)據(jù)交易活動高效開展。引入?yún)^(qū)塊鏈開展數(shù)據(jù)交易，能夠確保數(shù)據(jù)要素不被篡改，并滿足參與方跟蹤數(shù)據(jù)來源和流向等需求，提高交易過程透明度，有效保障各方權(quán)益。但區(qū)塊鏈技術(shù)同樣承受較大數(shù)據(jù)交換壓力，因此應(yīng)加強數(shù)據(jù)快速交換技術(shù)研究，保證數(shù)據(jù)要素高效、安全流通。

收視率作為媒體行業(yè)重要數(shù)據(jù)要素，是衡量影視傳播效果的重要指標(biāo)，將對媒體平臺廣告投放及收入產(chǎn)生直接影響，而近年來頻繁出現(xiàn)數(shù)據(jù)造假問題，不僅削弱了調(diào)查機構(gòu)的公信力，也威脅到傳媒生態(tài)的健康發(fā)展[1]?，F(xiàn)階段，廣西廣電網(wǎng)絡(luò)公司利用收視率采集系統(tǒng)統(tǒng)計收視率數(shù)據(jù)，并按照總局要求每日提交數(shù)據(jù)。但在各省網(wǎng)采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式采集數(shù)據(jù)的情況下，收視率數(shù)據(jù)要素流通缺少互信機制，無法保證數(shù)據(jù)的真實性、有效性。引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、下載等操作，則面臨建設(shè)獨立區(qū)塊鏈產(chǎn)生的開發(fā)和運維成本過高問題，給業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存證工作開展帶來了較多困難。

廣西廣電網(wǎng)絡(luò)公司“基于區(qū)塊鏈技術(shù)的收視率數(shù)據(jù)存儲與應(yīng)用系統(tǒng)”項目在該背景下設(shè)立，依靠“桂鏈”（中國一東盟區(qū)塊鏈公共服務(wù)平臺）提供區(qū)塊鏈服務(wù)，重塑媒體行業(yè)分布式數(shù)據(jù)信任機制，加速數(shù)據(jù)要素流通的同時，依靠公共服務(wù)屬性的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)應(yīng)用提升收視率記錄效率和公信力，大幅度降低區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用成本，為電視節(jié)目生產(chǎn)、投放等工作開展提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。項目采用聯(lián)盟鏈方式建設(shè)系統(tǒng)，能夠通過與“桂鏈”平臺對接降低區(qū)塊鏈應(yīng)用成本，迅速建立數(shù)據(jù)要素流通互信機制的同時，利用區(qū)塊鏈開放透明、不可篡改、對等互聯(lián)、易于追溯等特點加快各媒體平臺收視率數(shù)據(jù)交換，推動基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、云存儲、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)全自動化、智能化發(fā)展。

2收視率數(shù)據(jù)存儲與應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)思路

在系統(tǒng)建設(shè)實踐中，結(jié)合收視率數(shù)據(jù)管理的業(yè)務(wù)需求和監(jiān)管需建立收視率數(shù)據(jù)存儲與應(yīng)用平臺，平臺整體基于“桂鏈”平臺搭建，選用浪潮區(qū)塊鏈服務(wù)平臺IBaaS2.0，支持Solo、Kafka、Raft、PBFT共識機制，在創(chuàng)建聯(lián)盟時可以根據(jù)需要選擇。平臺合約引擎有ChainCode、EVM等，智能合約支持的語言Go、Java、Node.js、Solidity等，支 持CouchDB和LeveIDB兩種數(shù)據(jù)庫，證書的默認(rèn)簽名算法為ECDSA，Hash算法為SHA-256，對稱加密為AES。在系統(tǒng)部署上，采用局部中心化的系統(tǒng)架構(gòu)，運用區(qū)塊鏈和大數(shù)據(jù)等技術(shù)強化用戶端收視數(shù)據(jù)分布式存儲和監(jiān)控管理，實現(xiàn)節(jié)點交易數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和處理，充分體現(xiàn)數(shù)據(jù)資源應(yīng)用價值[2]。系統(tǒng)支持在Docker、云平臺（共用云、政務(wù)云、私有云）、虛機環(huán)境部署，同時支持跨云部署，可面向企業(yè)提供區(qū)塊鏈技術(shù)服務(wù)平臺，幫助客戶快速部署、管理、維護區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，提供8節(jié)點的區(qū)塊鏈服務(wù)平臺，實現(xiàn)服務(wù)管理、成員管理、通道管理、智能合約管理、用戶管理等功能點[3]。系統(tǒng)通過綜合運用區(qū)塊鏈技術(shù)，將各省級網(wǎng)絡(luò)公司及電視臺集成標(biāo)準(zhǔn)接口當(dāng)作是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，能夠自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、上鏈等業(yè)務(wù)，將存儲備份、大數(shù)據(jù)分析等基礎(chǔ)能力遷移至邊緣節(jié)點處理，加速系統(tǒng)數(shù)據(jù)要素傳遞的同時，提高系統(tǒng)運營效率和數(shù)據(jù)存儲安全性。

3 系統(tǒng)總體架構(gòu)

在明確系統(tǒng)建設(shè)要求和思路基礎(chǔ)上，系統(tǒng)具體架構(gòu)圖如圖1所示，采用前后端分離結(jié)構(gòu)體系，將系統(tǒng)主要劃分為用戶行為信息采集、用戶收視原始信息收集匯總存儲、用戶收視行為分析和呈現(xiàn)、區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)存證平臺四部分，分別實現(xiàn)的收視率大數(shù)據(jù)采集、云存儲、大數(shù)據(jù)分析和原始存證操作[4]。系統(tǒng)前端采用

Web呈現(xiàn)各種應(yīng)用，后端通過接口方式實現(xiàn)和廣電區(qū)塊鏈系統(tǒng)對接，通過廣電區(qū)塊鏈系統(tǒng)實現(xiàn)和“桂鏈的數(shù)據(jù)通信。在系統(tǒng)工作過程中，原始收視行為數(shù)據(jù)NAS系統(tǒng)通過Nginx集群各個節(jié)點連接廣電網(wǎng)絡(luò)機頂盒，采集收視率等用戶行為數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)存儲，并運用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)清洗、分析，完成用戶收視行為分析，將原始數(shù)據(jù)哈希值實時上傳區(qū)塊鏈系統(tǒng)，與“桂鏈”區(qū)塊鏈系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。區(qū)塊鏈系統(tǒng)將根據(jù)接收數(shù)據(jù)生成內(nèi)容文件ID和上鏈行為信息，將數(shù)據(jù)傳遞至區(qū)塊鏈應(yīng)用平臺，實現(xiàn)各種應(yīng)用功能[5]。

4系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

在系統(tǒng)建設(shè)過程中，利用現(xiàn)有NAS系統(tǒng)能夠覆蓋全區(qū)300多萬臺雙向機頂盒，實現(xiàn)終端用戶收視行為數(shù)據(jù)采集，且前端部署云平臺能夠?qū)崿F(xiàn)用戶行為大數(shù)據(jù)收集、存儲、清洗、分析、展示等功能。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)平臺建設(shè)過程中，可以通過“桂鏈”平臺獲取區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、跨鏈協(xié)同服務(wù)、區(qū)塊鏈 + 融合服務(wù)，支撐上層業(yè)務(wù)應(yīng)用創(chuàng)新，確保項目專注應(yīng)用場景開發(fā)，降低區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用成本，增加收視率數(shù)據(jù)資源的可信屬性，提升業(yè)務(wù)交換各方信任度[。但在系統(tǒng)自有區(qū)塊鏈系統(tǒng)和應(yīng)用平臺建設(shè)過程中，同時出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)要素流通指令，將導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)無法及時處理的問題，因此需實現(xiàn)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)加速交換，確保系統(tǒng)擁有良好數(shù)據(jù)流通性能。

利用區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)要素流通，需集中解決設(shè)備動態(tài)變更、交易打包引發(fā)上鏈緩慢和智能合約超出資源限制三重問題。為此，需采用外部加速交換方法搭建數(shù)據(jù)快速交換通道，如圖2所示，根據(jù)設(shè)備結(jié)合流通動態(tài)位置信息，將需傳遞地收視率數(shù)據(jù)發(fā)送給使用設(shè)備，在數(shù)據(jù)達到流通節(jié)點后按照數(shù)據(jù)聚合上傳流程實現(xiàn)數(shù)據(jù)聚合，通過智能合約將數(shù)據(jù)寫入?yún)^(qū)塊鏈[7。在數(shù)據(jù)上鏈后，通過對端數(shù)據(jù)流通節(jié)點和區(qū)塊鏈應(yīng)用平臺選擇下載數(shù)據(jù)，在區(qū)塊鏈上標(biāo)記已經(jīng)下載數(shù)據(jù)。

在數(shù)據(jù)交換過程中，需動態(tài)選擇使用設(shè)備，因此應(yīng)建立數(shù)據(jù)動態(tài)位置模型，包含記錄設(shè)備位置的智能合約、流通節(jié)點和交易管理器，可以根據(jù)交易結(jié)果動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸路徑，如圖3所示。在交易管理器和智能合約交互信息過程中，將更新流通位置數(shù)據(jù)，在發(fā)送端和接收端動作前通過區(qū)塊鏈位置記錄智能合約查詢目標(biāo)流通位置信息。在位置信息庫中，智能合約包含多個位置信息元素，由多個使用設(shè)備標(biāo)記信息構(gòu)成，區(qū)塊鏈系統(tǒng)在選擇使用設(shè)備時，將通過動態(tài)位置模型和交易管理器設(shè)置位置，確保合約可以順利讀取信息，添加標(biāo)記后上傳區(qū)塊鏈，確保接收端能夠根據(jù)位置信息下載收視率數(shù)據(jù)。

為加快數(shù)據(jù)上傳區(qū)塊鏈，擁有相同流通目的地的數(shù)據(jù)要素進行聚合處理，如圖4所示。通過區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)上傳接口，將根據(jù)流通位置信息庫標(biāo)記要素附加流通位置信息，上傳數(shù)據(jù)并行處理隊列，確?？焖俳邮苄畔?。數(shù)據(jù)要素經(jīng)過聚合后，將構(gòu)成數(shù)據(jù)集合，按照固定周期利用智能合約上傳區(qū)塊鏈?？紤]到上傳速度容易受瞬時上鏈速度影響，采用并行處理對接實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速接收，探后通過聚合器將隊列內(nèi)擁有相同目的地的數(shù)據(jù)聚合，生成上傳條目。對條目信息進行集合，記錄全部待上傳信息共同位置標(biāo)識符，確認(rèn)集合數(shù)據(jù)長度小于單次請求上鏈數(shù)據(jù)長度，能夠確保集合迅速上傳，避免因單次上傳數(shù)據(jù)量過大引發(fā)延時問題，確保區(qū)塊鏈快速響應(yīng)每次上鏈請求[10]

在通過區(qū)塊鏈下載數(shù)據(jù)時，為加速用戶數(shù)據(jù)獲取過程，將下載流程劃分為預(yù)下載合并、要素分離和數(shù)據(jù)輸出三個部分，在流通節(jié)點獲得位置表示集合后，將根據(jù)最大聚合數(shù)據(jù)編號通過智能合約從區(qū)塊鏈上預(yù)下載數(shù)據(jù)，獲得聚合數(shù)據(jù)集合，然后完成各數(shù)據(jù)分離，生成可下載數(shù)據(jù)要素，傳入到可輸出數(shù)據(jù)集合中，通過接口輸出與目標(biāo)流通位置相關(guān)數(shù)據(jù)。

5 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

在收視率數(shù)據(jù)存儲與應(yīng)用上，系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下功能：

系統(tǒng)實時從全區(qū)用戶機頂盒采集收視行為數(shù)據(jù)，并通過接口傳輸至用戶收視行為收集系統(tǒng)，按時保存至NAS系統(tǒng)。系統(tǒng)定期從NAS上獲取原始采集數(shù)據(jù)，清洗、分析后結(jié)合業(yè)務(wù)需求實現(xiàn)收視率等交易數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)計，呈現(xiàn)各種分析結(jié)果，如圖5所示。

系統(tǒng)平臺能夠?qū)崿F(xiàn)收視率下載、查詢等操作，收視率包含多種屬性，如電視臺編號、開始和結(jié)束時間等，如圖6所示，在數(shù)據(jù)要素流通時將明細附件當(dāng)作是最終交換標(biāo)的物，要求下載隨機碼提供數(shù)據(jù)保護。

用戶在平臺下單、支付后，接收區(qū)塊鏈智能合約，成功簽約后生成至少32位隨機下載碼，通過用戶權(quán)限認(rèn)證后憑碼下載附件。區(qū)塊鏈BaaS平臺支持快速構(gòu)建聯(lián)盟鏈，幫助用戶快速、低成本的創(chuàng)建、部署和管理區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，創(chuàng)建多條通道加入節(jié)點。每個通道有實例化智能合約，將通道成員按需加入虛擬通道，并通過系統(tǒng)用戶管理界面實現(xiàn)權(quán)限設(shè)置，如圖7所示，即可通過系統(tǒng)平臺開展下載數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)采用開源組件HyperledgerFabric建設(shè)企業(yè)級分布式區(qū)塊鏈系統(tǒng)，提供接口與公共區(qū)塊鏈系統(tǒng)對接，確保收視率業(yè)務(wù)系統(tǒng)低成本、快速接入和使用區(qū)塊鏈。由“桂鏈”平臺提供SDK，平臺可以將數(shù)據(jù)提交至上級區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，如圖8所示，能夠提供分布式數(shù)字身份服務(wù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)去中心化存儲，方便用戶實時查詢和瀏覽區(qū)塊信息，確保建設(shè)的平臺可以與上級系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步、共享，方便收視率應(yīng)用實現(xiàn)數(shù)據(jù)上鏈。

系統(tǒng)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)存證功能柜用于實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)文件哈希值計算，將文件大小、格式、創(chuàng)建時間等相關(guān)信息上鏈存儲，并將原始用戶收視行為數(shù)據(jù)存儲至前端云儲存平臺。在數(shù)據(jù)上鏈后，通過平臺進行存證查詢，獲取相關(guān)時間節(jié)點的用戶收視行為數(shù)據(jù)，確認(rèn)收視率數(shù)據(jù)存證可信，無法被篡改。在系統(tǒng)操作過程中，用戶可以在存證服務(wù)-數(shù)據(jù)存證列表頁面點擊存證按鈕進入存證頁面，填寫業(yè)務(wù)類型、業(yè)務(wù)ID、加密選項等信息，點擊一條記錄的交易哈希值進入存證文件明細頁面，如圖9所示。

6 系統(tǒng)應(yīng)用測試

在系統(tǒng)應(yīng)用階段，在全省300多萬臺雙向智能終端機頂盒中部署用戶收視行為采集和分析模塊，區(qū)塊鏈系統(tǒng)主機CPU為8核，內(nèi)存為 1 6 G B ，配備60GB系統(tǒng)盤和 5 0 0 G B 硬盤，接入10Mbit/s彈性公網(wǎng)IP，包含12個節(jié)點，其中2個排序節(jié)點、2個共識節(jié)點、2個管理節(jié)點、6個業(yè)務(wù)節(jié)點。通過功能測試，確定系統(tǒng)可以將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上鏈，實現(xiàn)用戶行為大數(shù)據(jù)收集、存儲、清洗、分析、展示等功能。在系統(tǒng)測試過程中，實現(xiàn) 6 4 ～ 1 5 0 0 B 數(shù)據(jù)交換，在不同同步時間間隔下開展測量，能夠得到表1，可知同步間隔達到 5 0 m s 時系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換性能最佳，但在各種條件下均能滿足系統(tǒng)收視率數(shù)據(jù)流通要求。

7 項目應(yīng)用成效分析

通過運用區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)加速交換技術(shù)建設(shè)收視率存儲與應(yīng)用系統(tǒng)，項目取得了以下成效：

1）系統(tǒng)運用區(qū)塊鏈技術(shù)存儲 2 0 T B 收視率數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)每秒交換速度提升近10倍，為媒體行業(yè)提供了高效、可信的收視率統(tǒng)計方案，滿足了非線性、互動及跨屏場景數(shù)據(jù)統(tǒng)計和管理需求。

2）系統(tǒng)基于區(qū)塊鏈建立透明監(jiān)督機制，能夠確保不同終端和傳輸渠道上傳的收視數(shù)據(jù)完整、可靠，為實現(xiàn)收視率等用戶行為數(shù)據(jù)分析提供了有力的技術(shù)支撐，并保證了數(shù)據(jù)采集、存儲、使用等全流程可溯，打造健康用戶數(shù)據(jù)生態(tài)。

3）在系統(tǒng)支持下建立動態(tài)收視率分析模型，在進行廣告分析時，精準(zhǔn)分析傳播效果，能夠促進媒體行業(yè)新商業(yè)模式發(fā)展，通過提供真實可靠的用戶數(shù)據(jù)實現(xiàn)廣告效益最大化，并根據(jù)用戶收看習(xí)慣、渠道構(gòu)成等有針對性地生產(chǎn)和投放電視節(jié)目，促進電視節(jié)目生產(chǎn)效益最大化，為深化區(qū)塊鏈等技術(shù)與廣播電視、網(wǎng)絡(luò)視聽業(yè)務(wù)融合提供動能，加速用戶服務(wù)高清化、智能化轉(zhuǎn)型升級。

8結(jié)論

在收視率等數(shù)據(jù)要素流通過程中，引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)搭建數(shù)據(jù)存儲和應(yīng)用系統(tǒng)平臺，能夠通過前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備實時采集數(shù)據(jù)，同步上傳至區(qū)塊鏈系統(tǒng)后實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、匯總存儲和分析處理，上鏈至區(qū)域公共區(qū)塊鏈系統(tǒng)確保收視率等數(shù)據(jù)真實性、有效性的同時，為充分發(fā)掘廣電網(wǎng)絡(luò)資源和大數(shù)據(jù)價值提供有力技術(shù)支撐。在通過系統(tǒng)開展收視率等數(shù)據(jù)交易過程中，采用加速交換技術(shù)搭建數(shù)據(jù)通道，根據(jù)數(shù)據(jù)位置標(biāo)記實現(xiàn)數(shù)據(jù)聚合上傳和分離下載，最終能夠確保系統(tǒng)高效傳遞數(shù)據(jù)，為各種應(yīng)用實現(xiàn)提供有力數(shù)據(jù)支撐。

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作者簡介：趙欽（1981—），男，漢族，河南襄城人，高級工程師，碩士，研究方向：信息化發(fā)展戰(zhàn)略、大數(shù)據(jù)發(fā)展研究、區(qū)塊鏈。