基于區(qū)塊鏈的大數(shù)據(jù)共享模型與關(guān)鍵機(jī)制研究與實(shí)現(xiàn)

鄒鵬

摘??要：數(shù)據(jù)孤島形成形勢的愈發(fā)嚴(yán)峻，為此，需要展開對基于區(qū)塊鏈的大數(shù)據(jù)共享模型與關(guān)鍵機(jī)制的研究分析。分析了基于區(qū)塊鏈的大數(shù)據(jù)共享模型，并分別從網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)可靠連接機(jī)制、數(shù)據(jù)權(quán)能訪問控制機(jī)制、數(shù)據(jù)服務(wù)定制機(jī)制3個(gè)層面出發(fā)，展開了對基于區(qū)塊鏈大數(shù)據(jù)共享模型的關(guān)鍵機(jī)制研究，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的大數(shù)據(jù)在不同領(lǐng)域內(nèi)的共享交互目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈??大數(shù)據(jù)共享模型??關(guān)鍵機(jī)制??數(shù)據(jù)交互

中圖分類號：TP311

Research?and?Implementation?of?the?Sharing?Big?Data?Model?and?Its?Key?Mechanisms?Based?on?Blockchain

ZOU?Peng

（Guangzhou?Nanyang?Polytechnic?College，?Guangzhou，?Guangdong?Province，510900?China）

Abstract：?The?formation?situation?of?data?silos?is?becoming?increasingly?severe，?so?it?is?necessary?to?conduct?the?research?and?analysis?of?the?sharing?big?data?model?and?its?key?mechanisms?based?on?blockchain.?The?article?analyzes?the?sharing?big?data?model?based?on?blockchain，?and?conducts?research?on?the?key?mechanisms?of?the?sharing?big?data?model?based?on?blockchain?from?three?levels：?the?data?reliability?connection?mechanism，?data?permission?access?control?mechanism?and?data?service?customization?mechanism?of?the?network，?in?order?to?achieve?the?expected?shared?and?interactive?goals?of?big?data?in?different?fields.

Key?Words：?Blockchain;?Sharing?big?data?model;?Key?mechanism;Data?interaction

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度極快，這就使得無論是智能化硬件與軟件，還是配套的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)施，均獲得了持續(xù)完善的基礎(chǔ)條件。但在看到大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下帶給人們工作與生活更多便利條件的同時(shí)，也應(yīng)該同時(shí)提高對所形成數(shù)據(jù)孤島的重視。為此，打造出基于區(qū)塊鏈的大數(shù)據(jù)共享模型，并對其關(guān)鍵機(jī)制展開研究具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1??基于區(qū)塊鏈的大數(shù)據(jù)共享模型

1.1?特點(diǎn)

多類技術(shù)的融合是區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展過程中所表現(xiàn)出的主要特征，相較具有集中式與分布式特點(diǎn)的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫來說，其優(yōu)勢凸顯得尤為明顯，例如可確保數(shù)據(jù)存儲與使用的安全性、建立數(shù)據(jù)信任、滿足對擴(kuò)展性的信賴需求等。從這一角度來看，可將基于區(qū)塊鏈的大數(shù)據(jù)共享模型的使用特點(diǎn)總結(jié)如下。

1.1.1??全程透明且不具有可隨意篡改的特點(diǎn)

從數(shù)據(jù)共享的核心特征分析，由于主體類型的不同，使得其對于數(shù)據(jù)進(jìn)行共享化處理的要求同樣存在著諸多差異，如存在開放性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)，但也有必須簽署相應(yīng)協(xié)議的企業(yè)數(shù)據(jù)，這一部分的數(shù)據(jù)在權(quán)限交互過程中，表現(xiàn)出了對多類硬性條件的實(shí)際需求[1]。而在區(qū)塊鏈的幫助下，可確保全部的交互流程均在區(qū)塊鏈中被公開，全程透明的特點(diǎn)使得其在滿足驗(yàn)證與使用安全需求的同時(shí)，也能夠避免出現(xiàn)不同主體間在信任缺失情況下，使得大量成本涌入其中，典型的包括機(jī)會成本與交易成本。

1.1.2??去中心化

具有分布式特點(diǎn)的主體，在物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)助下，無論是信息的實(shí)時(shí)記錄還是網(wǎng)絡(luò)的更新，均可在不同主體的交互過程中完成相應(yīng)任務(wù)，并非某個(gè)機(jī)構(gòu)作為中間點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)操作[2]。再加上多數(shù)的大數(shù)據(jù)對應(yīng)的主體具有廣泛分布的特點(diǎn)，過程中有關(guān)系對等的特征表現(xiàn)，進(jìn)而可滿足對信息在不同主體中進(jìn)行交換與基于實(shí)際環(huán)境要求進(jìn)行存儲的需求，且可保證這一環(huán)節(jié)享有的信息權(quán)益，促使其主動履行相應(yīng)的義務(wù)。

1.1.3??智能合約

區(qū)塊鏈技術(shù)經(jīng)由持續(xù)發(fā)展，存儲數(shù)據(jù)的前提下實(shí)際上包含了相對較為完備的圖靈狀態(tài)機(jī)，使得發(fā)展出的諸多智能合約均可被接受，并實(shí)現(xiàn)基于不同需求下的狀態(tài)維持與對繁雜事務(wù)的科學(xué)處理[3]。合約在接納設(shè)定參數(shù)背景下的事務(wù)信息后，即可對原有的數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)更新，對應(yīng)的也將會產(chǎn)生相應(yīng)的狀態(tài)機(jī)變化。且在大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用協(xié)助下，即使有多類數(shù)據(jù)產(chǎn)生，也能夠在核心需求下進(jìn)行不同類型權(quán)限的交互，相應(yīng)的體系邏輯將會在智能合約的全面應(yīng)用背景下，執(zhí)行針對信息流的自動化操作，從而避免不確定因素出現(xiàn)帶給信息流的干擾。圖1為基于區(qū)塊鏈的大數(shù)據(jù)共享模型。

1.2??存儲模型

系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)集是當(dāng)下實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)共享的信息存儲類型，且以具有集中式特點(diǎn)的存儲方案為主要的存儲形式。在打造出的模型中，可借由模型實(shí)現(xiàn)基于進(jìn)行預(yù)定義處理的數(shù)據(jù)表包含的數(shù)據(jù)訪問權(quán)限、用戶等信息的存儲，并可確保無論是企業(yè)還是個(gè)人，均可保證信息傳遞至數(shù)據(jù)中心后的存儲安全性[4]。從實(shí)際應(yīng)用情況來看，該模型的應(yīng)用背景下不僅易于操作，且無須在數(shù)據(jù)的存儲與管理方面投入過多時(shí)間。原因在于用戶可借助平臺實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化統(tǒng)一上傳與基于算法的集中管理，數(shù)據(jù)庫的維護(hù)管理不在存儲環(huán)節(jié)的考慮范圍內(nèi)。但應(yīng)注意的是，此種方法的共享交互無法達(dá)到全程透明的目的，為保證其擴(kuò)展性與安全性，需進(jìn)一步完善存儲模型[5]。例如：可將數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)源頭區(qū)分，省略第三方的中間管理機(jī)構(gòu)，在企業(yè)或個(gè)人的層面進(jìn)行數(shù)據(jù)的全程存儲與管控。伴隨物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)施的逐漸完善與企業(yè)數(shù)據(jù)庫的快速建立，可在提供的云存儲技術(shù)下提供具有可視化特征的支持條件，為后續(xù)的數(shù)據(jù)共享提供安全保障。

1.3??連接模型

為解決由于冗余數(shù)據(jù)相對較多，使得整體的數(shù)據(jù)共識效率被眼紅降低的問題，同時(shí)降低數(shù)據(jù)在不同節(jié)點(diǎn)位置的存儲成本，打造出融入分布式文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問與連接模型極為關(guān)鍵[3]。相應(yīng)的存儲方式與對應(yīng)的存儲內(nèi)容主要有以下幾種：

一是政府、企業(yè)以及個(gè)人的大數(shù)據(jù)源，對應(yīng)的存儲內(nèi)容主要為根據(jù)實(shí)際需求所確定的不同場景、領(lǐng)域?qū)用娴拇髷?shù)據(jù)集合；二是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，對應(yīng)存儲內(nèi)容主要為已經(jīng)經(jīng)過確定的不同數(shù)據(jù)之間的歸屬關(guān)系、對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一評估的關(guān)鍵數(shù)據(jù)等；三是分布式文件系統(tǒng)，對應(yīng)的存儲數(shù)據(jù)主要為已經(jīng)明確非關(guān)鍵屬性的一系列文件，如具有共享特點(diǎn)的協(xié)議、經(jīng)過加密處理的對應(yīng)數(shù)據(jù)源的合適訪問形式等。

2??基于區(qū)塊鏈的大數(shù)據(jù)共享模型關(guān)鍵機(jī)制

2.1??數(shù)據(jù)可靠連接機(jī)制

2.1.1??體系架構(gòu)

該種連接機(jī)制相較統(tǒng)一采取分散集群形式的組網(wǎng)存在著諸多不同，其核心架構(gòu)類型為對等網(wǎng)絡(luò)（Peer-to-Peer，簡稱P2P），可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層面的開放性與扁平化功能使用目標(biāo)，與區(qū)塊鏈的功能體系一一對應(yīng)，進(jìn)而在實(shí)際使用期間展現(xiàn)出了可為提供大數(shù)據(jù)的用戶獲取分布式功能特性的優(yōu)勢。

2.1.2??有著較強(qiáng)的兼容性

此類連接機(jī)制由于傳輸方式為HTTP，且有著對應(yīng)不同平臺的兼容節(jié)點(diǎn)，并可在針對性的節(jié)點(diǎn)文件傳輸工具協(xié)助應(yīng)用下，在連接不同平臺后迅速被部署。再加上生成的每一份文件均有對應(yīng)hash碼支持地址的單獨(dú)訪問，因此，這一過程中，在確?？商峁┓奖阍L問條件的同時(shí)，也能夠?qū)?yīng)記錄至相應(yīng)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，其也是保證所產(chǎn)生與文件記錄真實(shí)性的重要基礎(chǔ)。

2.1.3??文件層面的諸多功能

以往大文件的存儲需要耗費(fèi)的資源較多，而在此類連接形式之下，卻可提供分塊存儲的支持，并能夠準(zhǔn)確記錄文件的變化狀態(tài)，充分發(fā)揮管理優(yōu)勢，自身不具備對大小與類型予以限制的平臺屬性，因此無論何種對數(shù)據(jù)進(jìn)行描述的形式，均可進(jìn)行快速適應(yīng)以實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)據(jù)應(yīng)用。

2.2??基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)權(quán)能訪問控制機(jī)制

2.2.1??數(shù)據(jù)權(quán)能訪問控制模式

在區(qū)塊鏈的應(yīng)用協(xié)助下創(chuàng)設(shè)了去中心化的基礎(chǔ)環(huán)境，針對用戶一直以來存在的展開對數(shù)據(jù)進(jìn)行全面管控的難度較高、使用機(jī)制的擴(kuò)展性相對較差等問題，可啟動基于數(shù)據(jù)權(quán)能的科學(xué)訪問機(jī)制。作為一類相對較為簡單的資源管理機(jī)制類型，權(quán)能在其中被賦予了特殊通行的屬性，可將資源作為基礎(chǔ)單位進(jìn)行隨時(shí)隨地的細(xì)粒度層面的訪問控制，使得其權(quán)限可在不同時(shí)間段被實(shí)時(shí)更新或解除。與傳統(tǒng)的訪問機(jī)制相比較，即使是在動態(tài)較強(qiáng)與數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)背景下，也可針對相對復(fù)雜的權(quán)限控制特征，實(shí)現(xiàn)對資源的分布式管理（權(quán)限層面）。此外，該模式本身的管理難度相對較低，再加上有著相對較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，因此可對存在的數(shù)據(jù)信任問題予以有效解決，提供給有著相應(yīng)需求的雙方靈活的交互條件。

2.2.2??數(shù)據(jù)權(quán)能交互信息流

第一步，由數(shù)據(jù)源作為發(fā)起者，提供給具備數(shù)據(jù)集的用戶相應(yīng)的DST信息。該信息包含了全部的包含共享特性的文件地址、數(shù)據(jù)集、訪問路徑等；第二步，由擁有數(shù)據(jù)集的用戶或終端對信息進(jìn)行發(fā)布；第三步，請求數(shù)據(jù)發(fā)出者將數(shù)據(jù)的獲取請求予以發(fā)出（RT），包含了數(shù)據(jù)請求用戶的ID、需求文件地址等；第四步，擁有數(shù)據(jù)的用戶，可在驗(yàn)證通過后，及時(shí)將相應(yīng)的權(quán)能以打包的形式集中發(fā)送給需求者，打包的權(quán)能包含了關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集的ID以及配套的查詢方式；第五步，作為數(shù)據(jù)請求人員，在獲取到相應(yīng)的DAT后可獲取來自數(shù)據(jù)源的一系列需求數(shù)據(jù)；第六步，從數(shù)據(jù)源頭的角度分析，在獲取驗(yàn)證并提供與之配套的相應(yīng)下載方式后，即可實(shí)現(xiàn)請求者對擁有者的全面信息反饋，同時(shí)對所統(tǒng)計(jì)的一系列記錄進(jìn)行更新處理。

2.3??基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)服務(wù)定制機(jī)制

2.3.1??數(shù)據(jù)服務(wù)定制模式

當(dāng)下平臺在使用期間依舊存在著多數(shù)領(lǐng)域進(jìn)行針對數(shù)據(jù)服務(wù)的定制能力相對較差的情況，若能夠及時(shí)將發(fā)布訂閱模型引入其中，即可在配合落實(shí)對數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行高度定制的相應(yīng)機(jī)制后，提供給數(shù)據(jù)進(jìn)行共享過程中相應(yīng)的定制能力，不僅全過程高效，且可根據(jù)需要獲取異步數(shù)據(jù)。從傳統(tǒng)的通信模式使用情況來看，無論是點(diǎn)對點(diǎn)，還是用戶借助服務(wù)器進(jìn)行通信的形式，均需要作為請求消息的終端預(yù)先發(fā)送消息，且需要在獲取相應(yīng)命令后才可獲取相應(yīng)信息，耗費(fèi)了大量的時(shí)間且存在空間限制。

2.3.2??數(shù)據(jù)服務(wù)定制信息流

第一步是對數(shù)據(jù)服務(wù)執(zhí)行訂閱操作。作為用戶可根據(jù)實(shí)際需要對數(shù)據(jù)服務(wù)的交易形式與內(nèi)容進(jìn)行訂閱，創(chuàng)建完成后給出對應(yīng)合約的關(guān)鍵字段與相應(yīng)的積分價(jià)值。在合約機(jī)檢索形式的支持下，已經(jīng)獲取的數(shù)據(jù)可快速對應(yīng)給出的標(biāo)準(zhǔn)，并制定可滿足要求的條件數(shù)據(jù)集合。同時(shí)，可分析出相應(yīng)的訂閱需求，將其納入對應(yīng)監(jiān)聽事件的關(guān)聯(lián)列表內(nèi)。

第二步是將數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)布處理。一旦新數(shù)據(jù)產(chǎn)生，即可借助合約用于對關(guān)鍵信息進(jìn)行過濾處理，明確數(shù)