云存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)可能會(huì)遭受非法竊取或篡改,從而使用戶數(shù)據(jù)的機(jī)密性面臨威脅。為了更加安全、高效地存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù),提出一種支持索引、可追溯、可驗(yàn)證的云存儲(chǔ)與區(qū)塊鏈結(jié)合的存儲(chǔ)模型CBaaS（Cloud and Blockchain as a service）,它可以增強(qiáng)云中數(shù)據(jù)的可信性。另外,區(qū)塊鏈的協(xié)商一致協(xié)議導(dǎo)致交易的吞吐量低,處理速度慢,嚴(yán)重制約了去中心化應(yīng)用的發(fā)展�；诖�,文中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)三層架構(gòu)的區(qū)塊鏈模型TBchain（Three-tier architecture Blockchain）,其通過分割區(qū)塊鏈的一部分并將其鎖定在更高級(jí)別區(qū)塊鏈的塊中提高區(qū)塊鏈的可伸縮性,從而提高區(qū)塊鏈中交易的吞吐量。此外,區(qū)塊鏈由于去中心化的需求占用了海量節(jié)點(diǎn)的大量存儲(chǔ)空間,這極大地限制了以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用。通過TBchain將一部分交易存儲(chǔ)在本地,增加了區(qū)塊鏈存儲(chǔ)容量的可擴(kuò)展性。云存儲(chǔ)對(duì)象元數(shù)據(jù)中的ETag標(biāo)示一個(gè)Object的內(nèi)容,可以用來(lái)檢查Object內(nèi)容是否發(fā)生變化。將云存儲(chǔ)中的對(duì)象元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上,利用ETag值可以用于檢查Object內(nèi)容是否發(fā)生變化的特性和區(qū)塊鏈... 

【文章來(lái)源】：計(jì)算機(jī)科學(xué). 2020,47(09)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈體系結(jié)構(gòu)

CBaaS的存儲(chǔ)層由云存儲(chǔ)和區(qū)塊鏈兩部分構(gòu)成。將用戶提供的視頻、圖片等海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云上,需要使用對(duì)象存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云上后會(huì)生成對(duì)象元數(shù)據(jù),將對(duì)象的元數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上能減輕區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)負(fù)擔(dān)。在存儲(chǔ)層設(shè)計(jì)了3種存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)的方式:用Submit_raw存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)自身信息,用SBmit_md5存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)的MD5值,用Submit_etag存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)中的ETag。后兩種方式可以進(jìn)一步地減少區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)空間,增加了區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展性。云上元數(shù)據(jù)并沒有存儲(chǔ)在公共區(qū)塊鏈上,而是存儲(chǔ)在自己本地的區(qū)塊鏈TBchain上。存儲(chǔ)層中,UB,MB,SB的區(qū)塊中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的框架如圖5所示。UB的數(shù)據(jù)塊中存放的是來(lái)自云存儲(chǔ)的元數(shù)據(jù)信息,每一個(gè)區(qū)塊都會(huì)根據(jù)交易數(shù)據(jù)生成一個(gè)hash值。區(qū)塊鏈UB的終端塊UB-TB中存放的是該區(qū)塊鏈上UB-TB之前所有區(qū)塊的當(dāng)前hash值連接之后的hash結(jié)果。MB-DB中存放的是UB-TB的內(nèi)容,即一個(gè)MB的數(shù)據(jù)塊中存放的是一條UB區(qū)塊鏈所有交易數(shù)據(jù)hash值的hash結(jié)果。同理,區(qū)塊鏈MB的終端塊MB-TB中存放的是該區(qū)塊鏈上MB-TB之前所有區(qū)塊的當(dāng)前hash值連接之后的hash結(jié)果。SB-DB中存放的是MB-TB的內(nèi)容,即一個(gè)SB的數(shù)據(jù)塊中存放的是一條MB區(qū)塊鏈所有交易數(shù)據(jù)hash值的hash結(jié)果。最后,將SB層區(qū)塊鏈中的hash數(shù)據(jù)推送到以太坊上,以便在需要的時(shí)候能夠根據(jù)以太坊上的hash值追溯到交易所在區(qū)塊鏈,得到交易所在區(qū)塊的索引號(hào)、時(shí)間戳和原始交易數(shù)據(jù),從而提高區(qū)塊鏈的容量可擴(kuò)展性。

圖8 TBchain與以太坊處理200個(gè)交易的時(shí)間對(duì)比由圖8和圖9實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,當(dāng)TBchain的數(shù)據(jù)塊數(shù)量設(shè)為5,10時(shí),其交易的處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以太坊的交易處理速度。當(dāng)TBchain的數(shù)據(jù)塊設(shè)為1時(shí),其交易的處理速度略低于以太坊的交易處理速度,但兩者隨著交易數(shù)量的增加,交易吞吐量對(duì)比應(yīng)該始終接近于1,這主要是因?yàn)樵谌龑蛹軜?gòu)的區(qū)塊鏈上存儲(chǔ)交易會(huì)有傳輸延時(shí)。當(dāng)處理一定數(shù)量的交易時(shí),以太坊、UB和MB不同數(shù)量的數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的處理時(shí)間如表3所列。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展模型[J]. 賈大宇,信俊昌,王之瓊,郭薇,王國(guó)仁.  計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索. 2018(04)



本文編號(hào)：3141564