基于區塊鏈的區域鄉村振興數據共享方法的設計研究

宋偉奇 王代遠 王麗娟

摘要：傳統數據共享方法存在共享耗時較長、無法實現對數據資源的高效利用等，為此，開展基于區塊鏈的區域鄉村振興數據共享方法設計研究。基于區塊鏈的底層技術，對數據共享的需求進行分析，并通過數字檢驗的方式，對身份證書進行驗證，以此實現將待共享的數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，設計數據共享智能協議。通過完善區塊數據構成方式，驗證區域鄉村振興數據共享身份，從而實現區域鄉村振興數據的共享。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據共享耗時，為區域鄉村振興提供數據支撐。

關鍵詞：區塊鏈技術;數據;共享方法;智能協議

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

鄉村振興政策是我國近年來實施的促進城鄉發展的主要政策。通過此項政策，可以平衡社會經濟發展不平衡的現象，進一步推進全面小康社會的實現。而要落實此項工作，推進一體化鄉村服務水平，應在建設工作中提高鄉村政府與地方各級部門之間業務的協同性。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、基于大數據建立資源流通系統等，通過這些方式進行鄉村振興數據的共享。然而，在執行數據共享工作時，由于各應用系統硬件框架與軟件程序存在不適配問題，導致數據在共享中時常出現失真、惡意篡改等問題。這些問題不僅影響了區域鄉村振興數據共享的效率，也導致了共享的數據失去時效性。[1]

為了解決與此對應的相關問題，本文提出借助區塊鏈技術實現數據的共享。相比早期共享方法中的應用技術，此項技術對于共享數據具有更強的可追溯能力，同時存儲在區塊區域的數據信息具有顯著的去中心性特點，能夠良好地解決傳統數據共享方法在應用中存在的問題。但由于鄉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，因此本文將綜合區域鄉村振興發展的需求，在區塊鏈技術的應用下，設計一種數據共享方法，以此種方式，推動我國城鄉的協同發展與共同進步。

1基于區塊鏈的區域鄉村振興數據共享方法的設計

1.1基于區塊鏈的鄉村振興數據集成模型構建

為了提高鄉村振興數據在共享過程中的安全性與時效性，引進了區塊鏈技術，對區域鄉村振興數據進行集成。應基于區塊鏈的底層技術，對數據共享的需求進行分析，并通過數字檢驗的方式，對身份證信息進行驗證，以此種方式將待共享的數據信息集成到網絡中。再根據數據提供方供應的摘要值與加密文件，將鄉村振興數據直接以文件的方式傳輸到區塊鏈中。此時，數據需求方將定位并追溯數據的發送源頭，根據發送權限與請求協議，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塊鏈集成方式進行數據處理即可，不需要再根據數據的請求權限進行身份檢驗。

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

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

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

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

1.2數據共享智能協議設計

在完成上述相關工作的基礎上，需要設計一個可實現數據共享的智能合約，確保數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。前者可以避免鄉村振興數據在共享中格式與標準被篡改，后者可以解決由于數據量過大造成的共享效率低問題。[4]在掌握智能協議的基本構成后，可將鄉村振興工作中的業務數據、行為數據、交易數據、狀態數據、資產信息、現有資源吞吐量等數據，存儲在主鏈中，由于主鏈的可變性較差，因此可以認為區域鄉村振興核心數據存儲在此區域內是較為安全的。其中，子鏈主要負責存儲附加信息，包括通信信息等。

數據存儲在共享協議時，可以認為每一個小塊體的元信息與哈希函數均位于子鏈結構中，此時對應元信息的存儲數據可以表示為狀態數據。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塊信息，可直接定位某個專項數據。

為了確保智能協議在數據共享中隨時發揮作用，可在區塊結構網絡中，設定每一個智能合約對應一個獨立存儲空間，要求空間對應的數據處于一種獨立狀態。只有滿足與此相關的需求，才能確保智能協議對應的數據共享權限處于一種被調控的狀態，而在此種狀態下，也只有滿足協議或指定程序的要求，才能對不同的數據款項進行操作。[5]同時，可以認為智能協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據。總之，協議的應用便是針對節點信息、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中應用協議，可以直接部署區塊鏈的無網絡狀態，或直接通過事件驅動的方式，對事件代碼進行執行。賬本的交互不僅實現了邏輯與數據的分離，同時也實現了鄉村振興數據與底層數據的交互。如果在生成智能合約的同時，同步進行鄉村業務賬本的遷移，則需要重新制定智能協議框架，確保協議內容與信息具有一定對照性。其中，智能協議生成原理如圖2表示。

在智能協議中，使用獨立的用戶端服務器作為支撐，用于進行協議的實時調用，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，確保智能協議在實際應用中可以實時生效。

1.3區域鄉村振興數據共享身份驗證

在確保智能協議生效后，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。

在完善區塊數據后，對區域鄉村振興數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、數字簽名等。在共享鄉村振興數據時，要求前端與后端保持通信，由聯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層數據強化了信息的隱私性，只有檢驗數據后前后端匹配達到l00%，才能開通數據共享的唯一通道，對應區塊鏈中的子鏈。

當信息共享通道呈現打開狀態時，數據信息對應的后端啟動節點響應，當終端開始接收信息時，通道關閉，直到完成數據共享與流通行為，子鏈通道完全關閉，實現區域鄉村振興數據的有效共享。

2實驗分析

根據本文上述闡述內容，從理論方面實現對數據共享方法的設計，為驗證該方法是否能夠解決傳統基于DEMATEL的數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。

將兩種數據共享方法應用到相同的實驗環境中，該實驗環境為某城市區域范圍內鄉村振興建設有關部門提供的數據信息和共享環境。實驗過程中，本文選擇利用主流編寫格式Solidity對獲取到的各類區域鄉村振興數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。為了證明本文數據共享方法的普遍適用性，共選擇五種共享數據類型，分別為文本、音頻、視頻、圖片和應用程序。分別利用本文數據共享方法與傳統數據共享方法對上述五種不同類型的數據進行共享。在完成共享后，對不同區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）表示為基于區塊鏈的數據共享?? 方法共享耗時，T（ns）表示為傳統基于DEMATEL的數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，隨著區塊長度的不斷增加，兩種共享方法的共享耗時都呈現出明顯的增加趨勢，但本文共享方法的增加幅度與傳統共享方法增加幅度更小。同時，從針對相同區塊長度的不同共享數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，而傳統方法的共享耗時更長，文本類型的數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，基于區塊鏈的數據共享方法在應用到區域鄉村振興中，能夠實現對不同類型數據的快速共享，實現對區域鄉村振興數據的高效利用。

3結束語

本文基于區塊鏈技術的應用，提出一種針對區域鄉村振興數據的共享方法，并針對地方政府在協同城鄉經濟發展中的數據共享需求，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，并基于區塊鏈技術具有的較高數據處理能力，實現了對共享數據的安全保障。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，結合數據的導人與導出行為，對方法進行完善。

參考文獻：

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