基于区块链的大数据共享模型与关键机制研究与实现

邹鹏

摘  要：数据孤岛形成形势的愈发严峻，为此，需要展开对基于区块链的大数据共享模型与关键机制的研究分析。分析了基于区块链的大数据共享模型，并分别从网络的数据可靠连接机制、数据权能访问控制机制、数据服务定制机制3个层面出发，展开了对基于区块链大数据共享模型的关键机制研究，以实现预期的大数据在不同领域内的共享交互目标。

关键词：区块链  大数据共享模型  关键机制  数据交互

中图分类号：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

现代科学技术的发展速度极快，这就使得无论是智能化硬件与软件，还是配套的互联网设备设施，均获得了持续完善的基础条件。但在看到大数据时代背景下带给人们工作与生活更多便利条件的同时，也应该同时提高对所形成数据孤岛的重视。为此，打造出基于区块链的大数据共享模型，并对其关键机制展开研究具有极为重要的现实意义。

1  基于區块链的大数据共享模型

1.1 特点

多类技术的融合是区块链技术发展过程中所表现出的主要特征，相较具有集中式与分布式特点的传统数据库来说，其优势凸显得尤为明显，例如可确保数据存储与使用的安全性、建立数据信任、满足对扩展性的信赖需求等。从这一角度来看，可将基于区块链的大数据共享模型的使用特点总结如下。

1.1.1  全程透明且不具有可随意篡改的特点

从数据共享的核心特征分析，由于主体类型的不同，使得其对于数据进行共享化处理的要求同样存在着诸多差异，如存在开放性较强的数据，但也有必须签署相应协议的企业数据，这一部分的数据在权限交互过程中，表现出了对多类硬性条件的实际需求[1]。而在区块链的帮助下，可确保全部的交互流程均在区块链中被公开，全程透明的特点使得其在满足验证与使用安全需求的同时，也能够避免出现不同主体间在信任缺失情况下，使得大量成本涌入其中，典型的包括机会成本与交易成本。

1.1.2  去中心化

具有分布式特点的主体，在物联网与互联网的协助下，无论是信息的实时记录还是网络的更新，均可在不同主体的交互过程中完成相应任务，并非某个机构作为中间点执行任务操作[2]。再加上多数的大数据对应的主体具有广泛分布的特点，过程中有关系对等的特征表现，进而可满足对信息在不同主体中进行交换与基于实际环境要求进行存储的需求，且可保证这一环节享有的信息权益，促使其主动履行相应的义务。

1.1.3  智能合约

区块链技术经由持续发展，存储数据的前提下实际上包含了相对较为完备的图灵状态机，使得发展出的诸多智能合约均可被接受，并实现基于不同需求下的状态维持与对繁杂事务的科学处理[3]。合约在接纳设定参数背景下的事务信息后，即可对原有的数据状态进行及时更新，对应的也将会产生相应的状态机变化。且在大数据技术的应用协助下，即使有多类数据产生，也能够在核心需求下进行不同类型权限的交互，相应的体系逻辑将会在智能合约的全面应用背景下，执行针对信息流的自动化操作，从而避免不确定因素出现带给信息流的干扰。图1为基于区块链的大数据共享模型。

1.2  存储模型

系统业务数据与大数据集是当下实现大数据共享的信息存储类型，且以具有集中式特点的存储方案为主要的存储形式。在打造出的模型中，可借由模型实现基于进行预定义处理的数据表包含的数据访问权限、用户等信息的存储，并可确保无论是企业还是个人，均可保证信息传递至数据中心后的存储安全性[4]。从实际应用情况来看，该模型的应用背景下不仅易于操作，且无须在数据的存储与管理方面投入过多时间。原因在于用户可借助平台实现数据的自动化统一上传与基于算法的集中管理，数据库的维护管理不在存储环节的考虑范围内。但应注意的是，此种方法的共享交互无法达到全程透明的目的，为保证其扩展性与安全性，需进一步完善存储模型[5]。例如：可将数据管理与数据源头区分，省略第三方的中间管理机构，在企业或个人的层面进行数据的全程存储与管控。伴随物联网设备设施的逐渐完善与企业数据库的快速建立，可在提供的云存储技术下提供具有可视化特征的支持条件，为后续的数据共享提供安全保障。

1.3  连接模型

为解决由于冗余数据相对较多，使得整体的数据共识效率被眼红降低的问题，同时降低数据在不同节点位置的存储成本，打造出融入分布式文件系统的数据访问与连接模型极为关键[3]。相应的存储方式与对应的存储内容主要有以下几种：

一是政府、企业以及个人的大数据源，对应的存储内容主要为根据实际需求所确定的不同场景、领域层面的大数据集合；二是区块链网络，对应存储内容主要为已经经过确定的不同数据之间的归属关系、对数据质量进行统一评估的关键数据等；三是分布式文件系统，对应的存储数据主要为已经明确非关键属性的一系列文件，如具有共享特点的协议、经过加密处理的对应数据源的合适访问形式等。

2  基于区块链的大数据共享模型关键机制

2.1  数据可靠连接机制

2.1.1  体系架构

该种连接机制相较统一采取分散集群形式的组网存在着诸多不同，其核心架构类型为对等网络（Peer-to-Peer，简称P2P），可实现网络层面的开放性与扁平化功能使用目标，与区块链的功能体系一一对应，进而在实际使用期间展现出了可为提供大数据的用户获取分布式功能特性的优势。

2.1.2  有着较强的兼容性

此类连接机制由于传输方式为HTTP，且有着对应不同平台的兼容节点，并可在针对性的节点文件传输工具协助应用下，在连接不同平台后迅速被部署。再加上生成的每一份文件均有对应hash码支持地址的单独访问，因此，这一过程中，在确保可提供方便访问条件的同时，也能够对应记录至相應的区块链网络，其也是保证所产生与文件记录真实性的重要基础。

2.1.3  文件层面的诸多功能

以往大文件的存储需要耗费的资源较多，而在此类连接形式之下，却可提供分块存储的支持，并能够准确记录文件的变化状态，充分发挥管理优势，自身不具备对大小与类型予以限制的平台属性，因此无论何种对数据进行描述的形式，均可进行快速适应以实现全面的数据应用。

2.2  基于区块链的数据权能访问控制机制

2.2.1  数据权能访问控制模式

在区块链的应用协助下创设了去中心化的基础环境，针对用户一直以来存在的展开对数据进行全面管控的难度较高、使用机制的扩展性相对较差等问题，可启动基于数据权能的科学访问机制。作为一类相对较为简单的资源管理机制类型，权能在其中被赋予了特殊通行的属性，可将资源作为基础单位进行随时随地的细粒度层面的访问控制，使得其权限可在不同时间段被实时更新或解除。与传统的访问机制相比较，即使是在动态较强与数量庞大的数据背景下，也可针对相对复杂的权限控制特征，实现对资源的分布式管理（权限层面）。此外，该模式本身的管理难度相对较低，再加上有着相对较强的可扩展性，因此可对存在的数据信任问题予以有效解决，提供给有着相应需求的双方灵活的交互条件。

2.2.2  数据权能交互信息流

第一步，由数据源作为发起者，提供给具备数据集的用户相应的DST信息。该信息包含了全部的包含共享特性的文件地址、数据集、访问路径等；第二步，由拥有数据集的用户或终端对信息进行发布；第三步，请求数据发出者将数据的获取请求予以发出（RT），包含了数据请求用户的ID、需求文件地址等；第四步，拥有数据的用户，可在验证通过后，及时将相应的权能以打包的形式集中发送给需求者，打包的权能包含了关联数据集的ID以及配套的查询方式；第五步，作为数据请求人员，在获取到相应的DAT后可获取来自数据源的一系列需求数据；第六步，从数据源头的角度分析，在获取验证并提供与之配套的相应下载方式后，即可实现请求者对拥有者的全面信息反馈，同时对所统计的一系列记录进行更新处理。

2.3  基于区块链的数据服务定制机制

2.3.1  数据服务定制模式

当下平台在使用期间依旧存在着多数领域进行针对数据服务的定制能力相对较差的情况，若能够及时将发布订阅模型引入其中，即可在配合落实对数据服务进行高度定制的相应机制后，提供给数据进行共享过程中相应的定制能力，不仅全过程高效，且可根据需要获取异步数据。从传统的通信模式使用情况来看，无论是点对点，还是用户借助服务器进行通信的形式，均需要作为请求消息的终端预先发送消息，且需要在获取相应命令后才可获取相应信息，耗费了大量的时间且存在空间限制。

2.3.2  数据服务定制信息流

第一步是对数据服务执行订阅操作。作为用户可根据实际需要对数据服务的交易形式与内容进行订阅，创建完成后给出对应合约的关键字段与相应的积分价值。在合约机检索形式的支持下，已经获取的数据可快速对应给出的标准，并制定可满足要求的条件数据集合。同时，可分析出相应的订阅需求，将其纳入对应监听事件的关联列表内。

第二步是将数据进行发布处理。一旦新数据产生，即可借助合约用于对关键信息进行过滤处理，明确数