本申請涉及科研信息數(shù)據(jù)安全管理，具體涉及基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法。

背景技術(shù)：

1、區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N安全存儲分布式存儲數(shù)據(jù)的方法，在科研信息數(shù)據(jù)管理時采用區(qū)塊鏈進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，能有效保證數(shù)據(jù)安全。在區(qū)塊鏈進(jìn)行更新時，需要所有區(qū)塊達(dá)成共識，再完成數(shù)據(jù)更新。當(dāng)前的區(qū)塊鏈共識機(jī)制主要采用pbft(practical?byzantine?faulttolerance)，但是其存在通信開銷大的缺點(diǎn)，導(dǎo)致pbft難以適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。

2、ce-pbft算法（improved?practical?byzantine?fault?tolerance?based?oncomprehensive?evaluation）是pbft的改進(jìn)算法，其根據(jù)節(jié)點(diǎn)的信譽(yù)值和通信性能將節(jié)點(diǎn)劃分為不同集群，先計(jì)算集群內(nèi)共識，再計(jì)算集群間共識，以降低通信開銷。但是ce-pbft算法在進(jìn)行聚類劃分多個集群時，直接選擇信譽(yù)值和性能評價高的節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，沒有考慮到節(jié)點(diǎn)的位置分布，可能會導(dǎo)致某些集群的通信負(fù)載遠(yuǎn)超其它集群的負(fù)載，出現(xiàn)通信負(fù)載不均衡的情況，進(jìn)而出現(xiàn)在ce-pbft算法運(yùn)行時系統(tǒng)整體通信性能下降的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┗趨^(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法，以解決現(xiàn)有的問題。

2、本申請的基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法采用如下技術(shù)方案：

3、本申請一個實(shí)施例提供了基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法，該方法包括以下步驟：

4、獲取將科研信息數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈中的各節(jié)點(diǎn)在各時刻的信譽(yù)值、性能評價指標(biāo)和坐標(biāo)；

5、將類間距離作為聚類距離，采用自上而下的層次聚類方法對各時刻下的所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聚類，得到多個類；

6、將每個類作為一個集群，將集群的中心節(jié)點(diǎn)作為全節(jié)點(diǎn)，集群內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)作為該全節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建各時刻下的混合型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

7、對混合型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用共識機(jī)制，得到區(qū)塊鏈中所有節(jié)點(diǎn)的共識結(jié)果，利用共識結(jié)果對科研信息數(shù)據(jù)進(jìn)行安全管理；

8、其中，類間距離的確定方法為：

9、基于任意兩個節(jié)點(diǎn)之間的坐標(biāo)距離和性能評價指標(biāo)，確定任意兩個節(jié)點(diǎn)之間的通信難度系數(shù)；利用類內(nèi)每個節(jié)點(diǎn)分別與中心節(jié)點(diǎn)之間的通信難度系數(shù)，確定每個類的總負(fù)載；

10、將待分裂的類記為目標(biāo)類，基于目標(biāo)類中預(yù)分裂成的兩個類之間的總負(fù)載差異，以及兩個類的中心節(jié)點(diǎn)的信譽(yù)值和性能評價指標(biāo)，確定兩個類之間的類間距離。

11、優(yōu)選地，所述通信難度系數(shù)的確定方法包括：

12、獲取任意兩個節(jié)點(diǎn)的性能評價指標(biāo)的和值；

13、將任意兩個節(jié)點(diǎn)之間的坐標(biāo)距離與所述和值的比值，作為所述通信難度系數(shù)。

14、優(yōu)選地，所述中心節(jié)點(diǎn)為其所在類內(nèi)，信譽(yù)值和性能評價指標(biāo)之和最高的節(jié)點(diǎn)。

15、優(yōu)選地，所述總負(fù)載的確定方法包括：

16、計(jì)算類內(nèi)除中心節(jié)點(diǎn)外的其他所有節(jié)點(diǎn)分別與中心節(jié)點(diǎn)之間的通信難度系數(shù)的均值，作為對應(yīng)類的總負(fù)載。

17、優(yōu)選地，目標(biāo)類的分裂方式為：利用類間距離最大時分裂成的兩個類對目標(biāo)類進(jìn)行分裂。

18、優(yōu)選地，對目標(biāo)類進(jìn)行分裂后的兩個類中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量相同或相差一個節(jié)點(diǎn)。

19、優(yōu)選地，所述混合型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型-網(wǎng)狀拓?fù)浠旌系木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；具體的構(gòu)建過程為：將所有全節(jié)點(diǎn)組成主集群，將每個集群記為子集群，利用主集群和子集群構(gòu)建所述混合型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

20、優(yōu)選地，所述類間距離的確定方法包括：將目標(biāo)類中預(yù)分裂成的兩個類分別記為第一類和第二類；

21、第一類和第二類之間的類間距離的表達(dá)式為：；式中，是t時刻第一類和第二類之間的類間距離，、分別是t時刻第一類、第二類的總負(fù)載，、分別是第一類、第二類的中心節(jié)點(diǎn)，、分別是t時刻、的信譽(yù)值，、分別是t時刻、的性能評價指標(biāo)，z是防止分母為0的預(yù)設(shè)常數(shù)。

22、優(yōu)選地，所述共識機(jī)制采用ce-pbft算法計(jì)算得到。

23、優(yōu)選地，所述利用共識結(jié)果對科研信息數(shù)據(jù)進(jìn)行安全管理，具體為：當(dāng)共識結(jié)果一致時，將科研信息數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈上；反之，不將科研信息數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈上。

24、本申請至少具有如下有益效果：

25、本申請針對現(xiàn)有ce-pbft算法進(jìn)行集群劃分時，因?yàn)闆]有考慮節(jié)點(diǎn)分布特征導(dǎo)致的集群負(fù)載不均問題，提出一種基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法，包括：通過結(jié)合節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)距離和性能評價指標(biāo)得到通信難度系數(shù)，用于表征節(jié)點(diǎn)之間互相通信的難度，把節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分布作為后續(xù)全節(jié)點(diǎn)選擇時的考慮因素，從而減少整個系統(tǒng)進(jìn)行通信時的通信消耗；通過分析類內(nèi)節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)之間的通信難度系數(shù)差異計(jì)算總負(fù)載，用于估計(jì)一個類的通信負(fù)載大小，可以反映出通信溝通時需要的時間，從而使得劃分類的方法更加合理，保證類之間的總負(fù)載差距較??；通過信譽(yù)值、性能評價指標(biāo)、總負(fù)載差異計(jì)算類間距離，用于評估類之間的距離，將類間距離作為層次聚類算法的聚類距離，由于在計(jì)算類間距離時考慮了兩個類的總負(fù)載差異，同時考慮到了節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分布，導(dǎo)致在層次聚類算法進(jìn)行分裂時，傾向于將一個類分裂成兩個負(fù)載相近的兩個類，以此避免后續(xù)集群負(fù)載不均衡的問題，提高了現(xiàn)有ce-pbft算法運(yùn)行時系統(tǒng)的整體通信性能。

技術(shù)特征：

1.基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法，其特征在于，所述通信難度系數(shù)的確定方法包括：

3.如權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法，其特征在于，所述中心節(jié)點(diǎn)為其所在類內(nèi)，信譽(yù)值和性能評價指標(biāo)之和最高的節(jié)點(diǎn)。

4.如權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法，其特征在于，所述總負(fù)載的確定方法包括：

5.如權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法，其特征在于，目標(biāo)類的分裂方式為：利用類間距離最大時分裂成的兩個類對目標(biāo)類進(jìn)行分裂。

6.如權(quán)利要求5所述的基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法，其特征在于，對目標(biāo)類進(jìn)行分裂后的兩個類中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量相同或相差一個節(jié)點(diǎn)。

7.如權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法，其特征在于，所述混合型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型-網(wǎng)狀拓?fù)浠旌系木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；具體的構(gòu)建過程為：將所有全節(jié)點(diǎn)組成主集群，將每個集群記為子集群，利用主集群和子集群構(gòu)建所述混合型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

8.如權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法，其特征在于，所述類間距離的確定方法包括：將目標(biāo)類中預(yù)分裂成的兩個類分別記為第一類和第二類；

9.如權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法，其特征在于，所述共識機(jī)制采用ce-pbft算法計(jì)算得到。

10.如權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法，其特征在于，所述利用共識結(jié)果對科研信息數(shù)據(jù)進(jìn)行安全管理，具體為：當(dāng)共識結(jié)果一致時，將科研信息數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈上；反之，不將科研信息數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈上。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及科研信息數(shù)據(jù)安全管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于區(qū)塊鏈的科研信息數(shù)據(jù)安全管理方法，該方法包括：獲取將科研信息數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈中的各節(jié)點(diǎn)在各時刻的信譽(yù)值、性能評價指標(biāo)和坐標(biāo)；將類間距離作為聚類距離，采用自上而下的層次聚類方法對各時刻下的所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聚類，得到多個類；將每個類作為一個集群，將集群的中心節(jié)點(diǎn)作為全節(jié)點(diǎn)，集群內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)作為該全節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建各時刻下的混合型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；對混合型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用共識機(jī)制，得到區(qū)塊鏈中所有節(jié)點(diǎn)的共識結(jié)果，利用共識結(jié)果對科研信息數(shù)據(jù)進(jìn)行安全管理。本申請旨在將節(jié)點(diǎn)位置考慮到集群劃分的過程中，提高了現(xiàn)有CE?PBFT算法運(yùn)行時系統(tǒng)的整體通信性能。

技術(shù)研發(fā)人員：宋楊,方健,趙春園,孫浩然,王思文,肖楊,王石光,宋晨媛,穆東良
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10