一种区块链备份系统及备份方法与流程

1.本发明涉及区块链技术领域，具体为一种区块链备份系统及备份方法。


背景技术：

2.数据备份是容灾的基础，是指为防止系统出现操作失误或系统故障导致数 据丢失，而将全部或部分数据集合从应用主机的硬盘或阵列复制到其它的存储 介质的过程。传统的数据备份主要是采用内置或外置的磁带机进行冷备份。但 是这种方式只能防止操作失误等人为故障，而且其恢复时间也很长。随着技术 的不断发展，数据的海量增加，不少的企业开始采用网络备份。网络备份通常 依赖于中心化的技术，即分别设立主数据中心和备份数据中心；备份数据中心 通常在异地建立和维护，通过地理上的分散性或增加冗余备份数量，分散数据 损坏风险，提升数据及相关业务对灾害的抵御能力。
3.但是现有技术中的网络备份系统，显示器防护效果较差，连接端口处容易 积灰，影响设备的正常使用；而且，现有技术中的网络备份系统，存在很大不 足，主要依赖于备份数据中心，当备份数据中心出现故障时，数据将无法有效 恢复；而且，为保证与主数据中心的地理隔离，备份数据中心建设需要投入大 量的硬件资源，使得数据灾备成本大幅增加；而且，增加数据冗余备份数量的 方式也会造成大量资源浪费；同时，数据备份无法有效验证数据的一致性和完 整性，因此，设计一种区块链备份系统及备份方法是很有必要的。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种区块链备份系统及备份方法，区块链备份系统 整体结构防护性好，能够有效延长显示器的使用寿命；而且，便于数据传输， 防尘效果好；在使用时，容灾性强，当节点出现故障时，剩余节点都可以恢复 完整的数据备份，保证了数据备份的可靠性，利用区块链本身的性质保证了备 份数据的一致性、不可篡改性和完整性；同时，通过使用aont方案结合对称加 密算法生成相应的密文数据，提高了数据的机密性；通过门限秘密分享方案的 使用，不仅能够实现可靠的数据备份，也能够有效节省存储空间。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种区块链备份系统，包括机架、散热组件、机箱、防护罩、显示器、备 份主机、数据传输组件、防护组件、备份单元和防水底座，所述机架的底部端 面固定安装有散热组件，且散热组件的底部下方设置有防水底座，所述机架的 顶部端面固定安装有机箱，所述机箱的外侧固定安装有防护罩，且防护罩的底 部与机箱的端面固定连接，所述防护罩的顶部端面安装有防护组件，且防护组 件与机箱的端面一侧连接，所述机箱的内部中央固定安装有显示支架，且显示 支架的顶部端面固定安装有显示器，且显示器的一端连接安装有备份主机，所 述机箱的端面中央一侧安装有数据传输组件，所述机箱的端面底部安装有备份 单元，且备份单元与备份主机电性连接；
7.所述防护组件包括转向筒、扭力弹簧座、卷绕轴、防护软垫、防护拉杆、 第一固定磁块、限位支架和第二固定磁块,所述转向筒固定安装在防护罩的顶 部端面，所述转向筒
的内部两侧均固定安装有扭力弹簧座，且扭力弹簧座之间 连接安装有卷绕轴，所述卷绕轴的外壁连接安装有防护软垫，且防护软垫的一 端穿过转向筒位于显示器的外侧，所述防护软垫的底部端面两侧均连接安装有 第一固定磁块，且第一固定磁块之间连接安装有防护拉杆，所述限位支架固定 安装在机箱的端面中央，所述限位支架的底部端面两侧安装有第二固定磁块， 且第一固定磁块的一端穿过限位支架与第二固定磁块吸附连接。
8.作为本发明进一步的方案：所述散热组件包括蜂窝箱、散热风扇、防护网 和导线管，所述蜂窝箱固定安装在机架和防水底座之间，且蜂窝箱的顶部与机 箱的内部连通，所述蜂窝箱的内部固定安装有若干个散热风扇，所述蜂窝箱的 一端固定安装有防护网，所述蜂窝箱的另一侧固定安装有导线管。
9.作为本发明进一步的方案：所述数据传输组件包括连接座、接线端、连接 盖板、导向块和握柄，所述连接座固定安装在机箱的端面中央一侧，所述连接 座的端面中央固定安装有接线端，且接线端与备份主机电性连接，所述连接座 的内部一侧插接安装有连接盖板，所述连接盖板的一端固定安装有导向块，且 导向块的端面中央固定安装有握柄。
10.作为本发明进一步的方案：所述防护罩的内壁端面固定安装有若干个海绵 块，且海绵块的一端与机箱的端面贴合连接。
11.作为本发明进一步的方案：所述备份单元包括原始数据存储模块、可信数 据处理模块和区块链网络模块；所述可信数据处理模块包括数据上传和数据下 载；所述区块链网络模块包括多个参与共识的节点服务器。
12.作为本发明进一步的方案：所述备份单元的备份过程：
13.a、对于需要存储的原始数据存储模块的业务数据，通过可信数据处理模 块进行预处理，预处理包括去除噪声或错误数据、类型转换；
14.b、并对原始数据进行分块，并利用aont将原始数据块序列转换为强不可 区分的伪消息数据序列，对于隐私数据，系统可对伪消息数据块进行加密，在 此基础上，基于门限秘密共享方法将数据块分配到各个区块链接点中备份存 储；
15.c、为提升查询和备份恢复的效率，区块链中的每一个节点维护一个表 格，并使用布谷鸟哈希算法解决哈希冲突问题，从而以较少的计算开销换区较 大的空间；
16.d、当需要下载某个备份数据时，向可信数据处理模块提交申请，可信数 据处理模块下载任意个节点中该备份数据哈希对应的数据块集合，经过解密和 anot转换，最终合并成完整的数据返回给原始数据存储模块。
17.作为本发明进一步的方案：所述数据上传包括：所述数据上传包括：
18.假设需要上传备份的一个原始数据为fj，区块链网络中有n个存储能力相 同的存储节点，且至多有t个节点可能出现故障，则可信数据处理模块首先将fj分为份数据块，即然后利用包转 换anot算法将该序列转换为强不可区分序列根 据电力数据的隐私保护需求，可选择对伪消息数据块进行加密，得到择对伪消息数据块进行加密，得到在此基础上，将数据块分享 存储至区块链中的各个节点，每个用户持有该数
据的份秘密分量；
19.通过安全哈希函数重新构造包转换anot算法，以提高算法效率；假设prf 为伪随机函数，数据上传算法描述如下：
20.输入待上传备份的原始数据fj，包含n个存储节点的集合 node＝{node-1,node-2,...,node-n}，至多允许出现故障的节点数t
21.输出秘密分配表
22.1)、将fj分为份数据块，即
23.2)、选择一个随机密匙k
t
24.3)、for i∈[1，s-1]do
[0025]
4)、
[0026]
5)、
[0027]
6)、end for
[0028]
7)、
[0029]
8)、随机选择一个对称随机密匙k
[0030]
9)、for i∈[1，s]do
[0031]
10)、
[0032]
11)、end for
[0033]
12)、令
[0034]
13)、根据门限秘密分享方案，构造的秘密分配表
[0035]
14)、返回密匙k，
[0036]
在上述算法中，密匙k被保存到可信数据处理模块，可信数据模块根据分配到节点相应的秘密分量；每个接电在本地维护，由于数据量庞大的 特点，为解决哈希冲突，可使用布谷鸟哈希算法；进一步的，为提高搜索效 率，可使用完美哈希算法；
[0037]
所述数据下载包括：
[0038]
当需要下载数据时，向可信数据处理模块提交申请，可从区块链中任意 n-t个节点中下载该备份数据哈希对应的数据块集合经过解密和anot 逆转换，还原原始备份数据；数据下载算法描述如下：
[0039]
输入待下载的数据哈希hash(fj)，任意n-t个节点集合node-i(i∈[1，n-t])
[0040]
输出原始数据fj[0041]
1)、从这n-t个节点的表格中，下载对应的数据块合并 得到
[0042]
2)、for i∈[1，s]do
[0043]
3)、
[0044]
4)、end for
[0045]
5)、for i∈[1，s-1]do
[0046]
6)、
[0047]
7)、end for
[0048]
8)、计算
[0049]
9)、for i∈[1，s-1]do
[0050]
10)、
[0051]
11)、end for
[0052]
12)、返回原始数据
[0053]
一种区块链备份系统的备份方法，使用时，通过散热组件和防水底座能够 对机架进行支撑，使得机架能够对机箱和防护罩具有稳定的支撑效果，通过散 热组件能够对机箱的内部进行冷却，从而提高冷却的速率；通过数据传输组件 将数据通过备份主机储放到备份单元，并通过显示器便于将数据显现，通过备 份单元能够实现基于区块链备份的上传和下载；通过防护组件能够对显示器具 有防护效果，有利于延长显示器的使用寿命；在蜂窝箱的内部，通过导线管将 外界导线引入到蜂窝箱的内部，方便进行接线，散热风扇工作时，通过防护网 便于与外界进行空气交换；将限位支架外侧的第一固定磁块与第二固定磁块分 离，使得转向筒内部的扭力弹簧座能够发生弹性复位，从而带动卷绕轴将防护 软垫进行卷绕，从而使得防护拉杆以及第一固定磁块卷收到转向筒的外部一 侧，使得显示器暴露出来；推动连接盖板外侧的握柄，使得握柄通过导向块带 动连接盖板在连接座的内侧滑动，将数据盘与接线端插接，从而使得数据能够 传输到备份主机的内部，并通过备份单元进行存储，通过备份单元能够对数据 进行区块链的上传和下载，从而达到备份的需求。
[0054]
本发明的有益效果：本发明的区块链备份系统，整体结构防护性好，能够 有效延长显示器的使用寿命；而且，防尘效果好，便于数据传输；在使用时， 容灾性强，当节点出现故障时，剩余节点都可以恢复完整的数据备份，保证了 数据备份的可靠性，利用区块链本身的性质保证了备份数据的一致性、不可篡 改性和完整性；而且，能够有效减少挤出设施建设的开销，同时，通过使用 aont方案结合对称加密算法生成相应的密文数据，提高了数据的机密性；通过 门限秘密分享方案的使用，不仅能够实现可靠的数据备份，也能够有效节省存 储空间。
附图说明
[0055]
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0056]
图1为本发明第一整体结构示意图；
[0057]
图2为本发明第二整体结构示意图；
[0058]
图3为本发明整体主视图；
[0059]
图4为本发明整体剖视图；
[0060]
图5为本发明备份单元的模型图；
[0061]
图中：1、机架；2、散热组件；3、机箱；4、防护罩；5、显示器；6、备 份主机；7、数据传输组件；8、防护组件；9、备份单元；10、防水底座； 21、蜂窝箱；22、散热风扇；23、防护网；24、导线管；71、连接座；72、接 线端；73、连接盖板；74、导向块；75、握柄；81、转向筒；82、扭力弹簧 座；83、卷绕轴；84、防护软垫；85、防护拉杆；86、第一固定磁块；87、限 位支架；88、第二固定磁块。
具体实施方式
[0062]
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有 其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0063]
如图1-5所示，一种区块链备份系统，包括机架1、散热组件2、机箱3、 防护罩4、显示器5、备份主机6、数据传输组件7、防护组件8、备份单元9 和防水底座10，机架1的底部端面固定安装有散热组件2，且散热组件2的底 部下方设置有防水底座10，机架1的顶部端面固定安装有机箱3，机箱3的外 侧固定安装有防护罩4，且防护罩4的底部与机箱3的端面固定连接，防护罩 4的顶部端面安装有防护组件8，且防护组件8与机箱3的端面一侧连接，机 箱3的内部中央固定安装有显示支架，且显示支架的顶部端面固定安装有显示 器5，且显示器5的一端连接安装有备份主机6，机箱3的端面中央一侧安装 有数据传输组件7，机箱3的端面底部安装有备份单元9，且备份单元9与备 份主机6电性连接；
[0064]
防护组件8包括转向筒81、扭力弹簧座82、卷绕轴83、防护软垫84、防 护拉杆85、第一固定磁块86、限位支架87和第二固定磁块88,转向筒81固定 安装在防护罩4的顶部端面，转向筒81的内部两侧均固定安装有扭力弹簧座 82，且扭力弹簧座82之间连接安装有卷绕轴83，卷绕轴83的外壁连接安装有 防护软垫84，且防护软垫84的一端穿过转向筒81位于显示器5的外侧，防护 软垫84的底部端面两侧均连接安装有第一固定磁块86，且第一固定磁块86之 间连接安装有防护拉杆85，限位支架87固定安装在机箱3的端面中央，限位 支架87的底部端面两侧安装有第二固定磁块88，且第一固定磁块86的一端穿 过限位支架87与第二固定磁块88吸附连接。
[0065]
作为本发明的一种实施方式，散热组件2包括蜂窝箱21、散热风扇22、 防护网23和导线管24，蜂窝箱21固定安装在机架1和防水底座10之间，且 蜂窝箱21的顶部与机箱3的内部连通，蜂窝箱21的内部固定安装有若干个散 热风扇22，蜂窝箱21的一端固定安装有防护网23，蜂窝箱21的另一侧固定 安装有导线管24；在蜂窝箱21的内部，通过导线管24将外界导线引入到蜂窝 箱21的内部，方便进行接线，散热风扇22工作时，通过防护网23便于与外 界进行空气交换。
[0066]
作为本发明的一种实施方式，数据传输组件7包括连接座71、接线端 72、连接盖板73、导向块74和握柄75，连接座71固定安装在机箱3的端面 中央一侧，连接座71的端面中央固定安装有接线端72，且接线端72与备份主 机6电性连接，连接座71的内部一侧插接安装有连接盖板73，连接盖板73的 一端固定安装有导向块74，且导向块74的端面中央固定安装
有握柄75；推动 连接盖板73外侧的握柄75，使得握柄75通过导向块74带动连接盖板73在连 接座71的内侧滑动，将数据盘与接线端72插接，从而使得数据能够传输到备 份主机6的内部。
[0067]
作为本发明的一种实施方式，防护罩4的内壁端面固定安装有若干个海绵 块，且海绵块的一端与机箱3的端面贴合连接，提高对机箱3的防护效果。
[0068]
作为本发明的一种实施方式，备份单元9包括原始数据存储模块、可信数 据处理模块和区块链网络模块；可信数据处理模块包括数据上传和数据下载； 区块链网络模块包括多个参与共识的节点服务器；使得备份主机6将数据备份 单元9进行存储，通过备份单元9能够对数据进行区块链的上传和下载，从而 达到备份的需求。
[0069]
作为本发明的一种实施方式，备份单元9的备份过程：
[0070]
a、对于需要存储的原始数据存储模块的业务数据，通过可信数据处理模 块进行预处理，预处理包括去除噪声或错误数据、类型转换；
[0071]
b、并对原始数据进行分块，并利用aont将原始数据块序列转换为强不可 区分的伪消息数据序列，对于隐私数据，系统可对伪消息数据块进行加密，在 此基础上，基于门限秘密共享方法将数据块分配到各个区块链接点中备份存 储；
[0072]
c、为提升查询和备份恢复的效率，区块链中的每一个节点维护一个表 格，并使用布谷鸟哈希算法解决哈希冲突问题，从而以较少的计算开销换区较 大的空间；
[0073]
d、当需要下载某个备份数据时，向可信数据处理模块提交申请，可信数 据处理模块下载任意个节点中该备份数据哈希对应的数据块集合，经过解密和 anot转换，最终合并成完整的数据返回给原始数据存储模块。
[0074]
作为本发明的一种实施方式，可信数据处理模块包括数据上传和数据下 载。
[0075]
作为本发明的一种实施方式，数据上传包括：假设需要上传备份的一个原 始数据为fj，区块链网络中有n个存储能力相同的存储节点，且至多有t个节 点可能出现故障，则可信数据处理模块首先将fj分为份数据块，即 然后利用包转换anot算法将该序列转换为强不 可区分序列根据电力数据的隐私保护需求，可 选择对伪消息数据块进行加密，得到在此基础 上，将数据块分享存储至区块链中的各个节点，每 个用户持有该数据的份秘密分量；
[0076]
通过安全哈希函数重新构造包转换anot算法，以提高算法效率；假设prf 为伪随机函数，数据上传算法描述如下：
[0077]
输入待上传备份的原始数据fj，包含n个存储节点的集合node＝{node-1,node-2,...,node-n}，至多允许出现故障的节点数t
[0078]
输出秘密分配表
[0079]
1)、将fj分为份数据块，即
[0080]
2)、选择一个随机密匙k
t
[0081]
3)、for i∈[1，s-1]do
[0082]
4)、
[0083]
5)、
[0084]
6)、end for
[0085]
7)、
[0086]
8)、随机选择一个对称随机密匙k
[0087]
9)、for i∈[1，s]do
[0088]
10)、
[0089]
11)、end for
[0090]
12)、令
[0091]
13)、根据门限秘密分享方案，构造的秘密分配表
[0092]
14)、返回密匙k，
[0093]
在上述算法中，密匙k被保存到可信数据处理模块，可信数据模块根据分配到节点相应的秘密分量；每个接电在本地维护，由于数据量庞大的 特点，为解决哈希冲突，可使用布谷鸟哈希算法；进一步的，为提高搜索效 率，可使用完美哈希算法；
[0094]
数据下载包括：
[0095]
当需要下载数据时，向可信数据处理模块提交申请，可从区块链中任意 n-t个节点中下载该备份数据哈希对应的数据块集合经过解密和anot 逆转换，还原原始备份数据；数据下载算法描述如下：
[0096]
输入待下载的数据哈希hash(fj)，任意n-t个节点集合node-i(i∈[1，n-t])
[0097]
输出原始数据fj[0098]
1)、从这n-t个节点的表格中，下载对应的数据块合并 得到
[0099]
2)、for i∈[1，s]do
[0100]
3)、
[0101]
4)、end for
[0102]
5)、for i∈[1，s-1]do
[0103]
6)、
[0104]
7)、end for
[0105]
8)、计算
[0106]
9)、for i∈[1，s-1]do
[0107]
10)、
[0108]
11)、end for
[0109]
12)、返回原始数据
[0110]
一种区块链备份系统的备份方法，使用时，通过散热组件2和防水底座10 能够对机架1进行支撑，使得机架1能够对机箱3和防护罩4具有稳定的支撑 效果，通过散热组件2能够对机箱3的内部进行冷却，从而提高冷却的速率； 通过数据传输组件7将数据通过备份主机6储放到备份单元9，并通过显示器 5便于将数据显现，通过备份单元9能够实现基于区块链备份的上传和下载； 通过防护组件8能够对显示器5具有防护效果，有利于延长显示器5的使用寿 命；在蜂窝箱21的内部，通过导线管24将外界导线引入到蜂窝箱21的内 部，方便进行接线，散热风扇22工作时，通过防护网23便于与外界进行空气 交换；将限位支架87外侧的第一固定磁块86与第二固定磁块88分离，使得 转向筒81内部的扭力弹簧座82能够发生弹性复位，从而带动卷绕轴83将防 护软垫84进行卷绕，从而使得防护拉杆85以及第一固定磁块86卷收到转向 筒81的外部一侧，使得显示器5暴露出来；推动连接盖板73外侧的握柄75， 使得握柄75通过导向块74带动连接盖板73在连接座71的内侧滑动，将数据 盘与接线端72插接，从而使得数据能够传输到备份主机6的内部，并通过备 份单元9进行存储，通过备份单元9能够对数据进行区块链的上传和下载，从 而达到备份的需求，对于需要存储的原始数据存储模块的业务数据，通过可信 数据处理模块进行预处理，预处理包括去除噪声或错误数据、类型转换；并对 原始数据进行分块，并利用aont将原始数据块序列转换为强不可区分的伪消 息数据序列，对于隐私数据，系统可对伪消息数据块进行加密，在此基础上， 基于门限秘密共享方法将数据块分配到各个区块链接点中备份存储；为提升查 询和备份恢复的效率，区块链中的每一个节点维护一个表格，并使用布谷鸟哈 希算法解决哈希冲突问题，从而以较少的计算开销换区较大的空间；当需要下 载某个备份数据时，向可信数据处理模块提交申请，可信数据处理模块下载任 意个节点中该备份数据哈希对应的数据块集合，经过解密和anot转换，最终 合并成完整的数据返回给原始数据存储模块，从而完成备份。
[0111]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没 有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根 据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实 施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术 人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效 物的限制。