基于智能合約的分布式數據共享模式及其算法研究
信息技術與網絡安全 11期
姜慶臣1，莫路鋒1，朱雪芬1，唐麗華2
(1.浙江農林大學 信息與教育技術中心, 浙江 杭州311300；2.西湖大學 信息中心，浙江 杭州310024)
摘要： 針對現有數據中心化存儲所面臨的分布式數據一致性、安全性、防篡改性等問題，通過對區塊鏈及智能合約相關技術進行介紹，采用拜占庭共識機制和相關的密碼技術，在確保交換數據的不可篡改性、不可偽造性和可追溯的情況下，提出了基于智能合約的分布式數據共享模式及其應用算法，并給出了一致性和安全性分析以及成本評估的方法，在去除第三方可信機構交易信任化、中心化等方面，滿足了數據共享的安全性和可信性要求。
中圖分類號： TP309.2
文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.11.007
引用格式： 姜慶臣，莫路鋒，朱雪芬，等. 基于智能合約的分布式數據共享模式及其算法研究[J].信息技術與網絡安全，2021，40(11)：49-53，60.
文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.11.007
引用格式： 姜慶臣，莫路鋒，朱雪芬，等. 基于智能合約的分布式數據共享模式及其算法研究[J].信息技術與網絡安全，2021，40(11)：49-53，60.
Research on distributed data sharing mode and algorithm based on smart contract
Jiang Qingchen1，Mo Lufeng1，Zhu Xuefen1，Tang Lihua2
(1.Information and Educational Technology Center，Zhejiang A&F University，Hangzhou 311300，China； 2.Information Center，Westlake University，Hangzhou 310024，China)
Abstract： In view of the problems of distributed data consistency, security and tamper resistance faced by the existing data centralized storage, this paper introduces the technologies related to blockchain and smart contract, and adopts Byzantine consensusmechanism and related cryptographic technology to ensure that the exchanged data can not be usurped and forged，and is traceable. This paper proposes a distributed data sharing model and its application algorithm based on smart contract，and gives a method of consistency and security analysis and cost evaluation, which meets the security and credibility requirements of data sharing in terms of removing the trust and decentralization of the third-party trusted organization transactions.
Key words : blockchain；smart contract；consistency verification；security and credibility；data sharing
0 引言
傳統的分布式數據共享管理模式中，多采用集中模式，通過建立數據中心來集中存儲管理，為確保隱私數據不被外泄，數據中心的管理者通過提高中心節點的防御能力來抵抗各種攻擊，如數據庫加密技術、ACL、入侵檢測和防御等。而在區塊鏈技術中，數據存儲采用分布式管理模式，沒有統一的管理者，攻擊者很容易攻陷其中一些節點，比如：節點偽裝、網絡嗅探等。因此傳統的數據中心管理模式無法適應數據共享交換需求，需要對管理模式進行改造。目前，面向去中心化區塊鏈系統日益增多，如醫療健康、資產管理、檔案管理、智能電網等[1-4]。隨著區塊鏈技術的推廣以及對智能合約的支持，研究方向也越來越傾向于去中心化自治系統，并逐步走向去中心化自治組織/公司[5]。由于區塊鏈系統與傳統的分布式數據庫在技術、應用等方面也有很大不同，分布式數據庫需要考慮中心節點崩潰性故障，而區塊鏈中節點之間是平等的，但是是不可信的，因而需考慮區塊鏈的容錯性。
本文針對現有的區塊鏈環境下分布式數據管理問題，對區塊鏈技術、智能合約、系統架構、訪問控制、安全與可信性等[5-10]方面進行分析和研究，并從區塊鏈技術與數據庫外聯結合的角度出發，在系統模型、加密算法、一致性共識等方面提出創新性應用研究，從而實現分布式數據庫去中心化，去第三方可信機構交易信任化，避免集中式服務器單點故障和私密數據泄露的風險。
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作者信息：
姜慶臣1，莫路鋒1，朱雪芬1，唐麗華2
(1.浙江農林大學 信息與教育技術中心, 浙江 杭州311300；2.西湖大學 信息中心，浙江 杭州310024)
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