一种低延迟电子数据存证方法与流程

1.本发明涉及信息技术领域，具体涉及一种低延迟电子数据存证方法。


背景技术：

2.物联网是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、 连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接。物联网不仅实现了物与物的互联，同时借助物联网中接入的大量传感设备，具备采集大量监测数据的能力。随着大数据技术的发展，数据的采集和积累成为物联网最为重要的作用之一。但物联网感知层的数据多源，且存在异构问题。大数据应用往往需要集中多个机构、主体采集和存储的数据。数据的真实和完整，是大数据应用能够取得预期效果的重要保障。因而有必要对多个机构、主体采集和存储的监测数据进行存证。由于物联网中的传感器和监测设备会不间断的产生大量监测数据，使用目前应用较为广泛的区块链存证技术，会给区块链网络带来巨大的压力。且区块链存在较长时间的数据确认延迟，不能及时的存证物联网接入的监测数据的及时存证。因此有必要研究一种适合物联网监测数据的存证技术。
3.如中国专利cn112784311a，公开日2021年5月11日，一种存证系统及区块链网络，所述存证系统应用于区块链网络，所述区块链网络包括存证节点、查询节点和验证节点；所述存证节点，用于将证明文件加密，并将加密后的所述证明文件及所述证明文件的文件指纹存入所述区块链网络中；所述查询节点，响应于提交至所述查询节点的查询请求，基于登录至查询接口的用户的信息，对所述用户的身份合法性进行验证，并在所述身份合法性验证通过后，将所述证明文件返回至所述查询接口；所述验证节点，响应于提交至所述验证节点的验证请求，基于待验证的证明文件的文件指纹和所述区块链网络中存储的文件指纹查验所述待验证的证明文件的正当性，并将文件验证结果返回至验证接口。其技术方案借助区块链网络实现文件指纹的固定，应用到物联网的监测数据时，存在高延迟和成本高的问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：目前缺乏低延迟存证技术的问题。提出了一种低延迟电子数据存证方法，能够在低延迟的情况下，完成数据的存证。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种低延迟电子数据存证方法，包括：建立存证服务器和若干个执行节点，所述存证服务器生成存证函数，所述存证函数为：匹配数=f (n位十六进制数,第一序号,第二序号)；所述存证服务器将存证周期t划分为若干个小周期，所述存证服务器将存证函数转换为二进制机器码发送给若干个执行节点，将存证周期t起止时刻和小周期时长发送给若干个执行节点；若干个数据节点先后与存证服务器连接，存证服务器分配节点序号给所述数据节点；所述数据节点提取待存证的电
子数据的哈希值，将哈希值的末尾n位关联节点序号和时间戳发送给任一执行节点；所述执行节点验证数据节点发送的时间戳与执行节点本地时间的差值是否处于预设范围内，若差值处于预设范围内，则根据执行节点本地时间获得当前小周期序号，将节点序号作为第一序号，将小周期序号作为第二序号，代入存证函数，获得对应的匹配数，将匹配数反馈给所述数据节点，若差值超出预设范围，则不做操作；所述数据节点将待存证电子数据关联匹配数和时间戳存储；验证时数据节点提取存证的电子数据的哈希值，将哈希值的末尾n位、匹配数、节点序号和时间戳发送给存证服务器，所述存证服务器根据时间戳获得对应的小周期序号，所述存证服务器将哈希值的末尾n位、匹配数、节点序号和小周期序号代入存证函数，若使得存证函数等式成立则判定电子数据未被更改，反之，则判定电子数据已被更改。
6.作为优选，所述存证服务器生成多个存证函数，多个存证函数发送给执行节点，所述数据节点将哈希值的末尾n位关联节点序号发送给执行节点后，所述执行节点分别计算使每个存证函数获得的匹配数的值，将匹配数的最小值反馈给数据节点，验证时，所述存证服务器将哈希值的末尾n位、匹配数、节点序号和小周期序号代入存证函数，若存在任一个存证函数成立，则判定电子数据未被更改，若全部存证函数均不成立，则判定电子数据已被更改。
7.作为优选，所述存证函数为多元多项式函数，存证函数的表达式为：匹配数=∑∑∑aijk* n位十六进制数^i*第一序号^j*第二序号^k，其中aijk为项系数，i、j、k∈[1,n]，生成项系数的值，完成存证函数的建立。
[0008]
作为优选，生成项系数的值的方法包括：均匀生成n位十六进制数的采样值；在预设取值范围内随机生成匹配数，将匹配数与n位十六进制数的采样值关联；生成匹配数对采样值的多项式函数；将多项式函数中采样值改写为n位十六进制数、第一序号和第二序号的和，将多项式函数展开，获得多元多项式函数，作为存证函数。
[0009]
作为优选，所述存证服务器生成n位十六进制数与匹配数的取值表，将取值表发送给执行节点，所述执行节点收到数据节点发送的哈希值的末尾n位和节点序号后，根据本地时间获得小周期序号，将哈希值的末尾n位、节点序号及小周期序号求和，所得结果视为n位十六进制数，查询取值表获得对应的匹配数，将查表所得匹配数反馈给数据节点。
[0010]
作为优选，所述存证函数为多元多项式函数，存证函数的表达式为：匹配数=∑∑∑aijk*(q*n位十六进制数)^i*第一序号^j*第二序号^k，其中q 为调整系数，q《1, q 为第二序号的函数，第二序号越大则q取值越大，aijk为项系数，i、j、k∈[1,n]，生成项系数的值，完成存证函数的建立。
[0011]
本发明的实质性效果是：通过在节点之间使用统一的存证函数，根据电子数据的哈希值，生成对应的匹配数即可完成数据的固定，不需要等待系统的确认，存证延迟几乎仅源自网络的延迟，能够及时的完成电子数据的存证；使用多个执行节点执行存证，节点连接通信最为通畅的执行节点，能够加快存证的效率。
附图说明
[0012]
图1为实施例一电子数据存证方法示意图。
[0013]
图2为实施例一电子数据存证示意图。
[0014]
图3为实施例一生成项系数值方法示意图。
[0015]
其中：10、存证服务器，20、存证函数，30、执行节点，40、数据节点。
具体实施方式
[0016]
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
[0017]
实施例一：一种低延迟电子数据存证方法，请参阅附图1，包括：步骤a01）建立存证服务器10和若干个执行节点30，存证服务器10生成存证函数20，存证函数20为：匹配数=f (n位十六进制数,第一序号,第二序号)；步骤a02）存证服务器10将存证周期t划分为若干个小周期，存证服务器10将存证函数20转换为二进制机器码发送给若干个执行节点30，将存证周期t起止时刻和小周期时长发送给若干个执行节点30；步骤a03）若干个数据节点40先后与存证服务器10连接，存证服务器10分配节点序号给数据节点40；步骤a04）数据节点40提取待存证的电子数据的哈希值，将哈希值的末尾n位关联节点序号和时间戳发送给任一执行节点30；步骤a05）执行节点30验证数据节点40发送的时间戳与执行节点30本地时间的差值是否处于预设范围内，若差值超出预设范围，则不做操作；步骤a06）若差值处于预设范围内，则根据执行节点30本地时间获得当前小周期序号，将节点序号作为第一序号，将小周期序号作为第二序号，代入存证函数20，获得对应的匹配数，将匹配数反馈给数据节点40；步骤a07）数据节点40将待存证电子数据关联匹配数和时间戳存储；步骤a08）验证时数据节点40提取存证的电子数据的哈希值，将哈希值的末尾n位、匹配数、节点序号和时间戳发送给存证服务器10；步骤a09）存证服务器10根据时间戳获得对应的小周期序号，存证服务器10将哈希值的末尾n位、匹配数、节点序号和小周期序号代入存证函数20；步骤a10）若使得存证函数20等式成立则判定电子数据未被更改，反之，则判定电子数据已被更改。当n取值为10时，子段哈希值的末尾n位相同的概率为1/16^10，电子数据被篡改后，末尾n位不发生变化的概率是一个极为小的概率。借助区块链进行数据存证，不仅存在等待矿工打包时间，而且打包进区块后，为了确认区块链不会回滚，还需要再等待预设的时长，继续出块若干个区块后，才能确认存证已完成。导致数据生成时间，和存证完成时间之间具有较长的延迟。对于区块链网络较为繁忙时，这个延迟时间可能长达半小时之久。
[0018]
请参阅附图2，存证服务器10生成存证函数20，并决定存证周期的起止时刻和小周期的时长。存证周期结束后，重新生成存证函数20，开启下一个存证周期。存证周期内，数据节点40随时连接存证服务器10，获得节点序号后即可实现数据的存证。若数据节点40不断产生需要存证的电子数据，则周期性的将自己电子数据的哈希值末尾n位发送给执行节点30，不断的进行存证。若数据节点40不再有电子数据需要存证，则不再需要与服务器和执行节点30连接。数据节点40进行存证的周期与小周期不同。推荐数据节点40存证的周期大于或等于小周期的时长。小周期序号作为第二序号，小周期序号是执行节点30根据当前时间自动确定的，数据节点40不能伪造。因而能够将匹配数与时间戳关联，若事后篡改电子数据后，再次请求执行节点30生成匹配数，则新的匹配数将与新的时间戳对应，使得电子数据的篡改留下痕迹。执行节点30获得二进制机器码，不能获得原始的存证函数20，不能造成存证函数20的泄露。
[0019]
存证服务器10生成多个存证函数20，多个存证函数20发送给执行节点30，数据节点40将哈希值的末尾n位关联节点序号发送给执行节点30后，执行节点30分别计算使每个
存证函数20获得的匹配数的值，将匹配数的最小值反馈给数据节点40，验证时，存证服务器10将哈希值的末尾n位、匹配数、节点序号和小周期序号代入存证函数20，若存在任一个存证函数20成立，则判定电子数据未被更改，若全部存证函数20均不成立，则判定电子数据已被更改。多个存证函数20中，取匹配数最小值反馈，使匹配数与哈希值的末尾n位、节点序号和小周期序号的函数关系更为复杂，难以反推出存证函数20，保护存证函数20的安全。
[0020]
存证函数20为多元多项式函数，存证函数20的表达式为：匹配数=∑∑∑aijk* n位十六进制数^i*第一序号^j*第二序号^k，其中aijk为项系数，i、j、k∈[1,n]，生成项系数的值，完成存证函数20的建立。多元多项式函数的特点为自变量的变化，能够显著的引起匹配数的变化，且变化规律多样，难以被反推出，具有较高的安全性。
[0021]
请参阅附图3，生成项系数的值的方法包括：步骤b01）均匀生成n位十六进制数的采样值；步骤b02）在预设取值范围内随机生成匹配数，将匹配数与n位十六进制数的采样值关联；步骤b03）生成匹配数对采样值的多项式函数；步骤b04）将多项式函数中采样值改写为n位十六进制数、第一序号和第二序号的和，将多项式函数展开，获得多元多项式函数，作为存证函数20。将采样值改写为n位十六进制数、第一序号和第二序号的和，实际上将多元多项式函数简化为一元多项式函数，简化了存证函数20，加快了存证函数20执行的效率。同时仍然具有足够的增加规律变化次数。将n位十六进制数、第一序号和第二序号的和视为自变量，一元多项式函数的最高次项的指数值减1，即为拟合函数增减属性的变化次数。即多项式中的最高次项为6时，拟合函数的单调性变化次数为5次。即先为单调递增，而后转为单调递减，反复变化5次，具有5个极值点。极值点的位置即为多项式函数的一阶导数取值为0的点。极值点的位置由项系数决定。
[0022]
存证服务器10生成n位十六进制数与匹配数的取值表，将取值表发送给执行节点30，执行节点30收到数据节点40发送的哈希值的末尾n位和节点序号后，根据本地时间获得小周期序号，将哈希值的末尾n位、节点序号及小周期序号求和，所得结果视为n位十六进制数，查询取值表获得对应的匹配数，将查表所得匹配数反馈给数据节点40。使用取值表查表获得匹配数，能够加快匹配数反馈的时间，进一步减少延迟。
[0023]
存证函数20为多元多项式函数，存证函数20的表达式为：匹配数=∑∑∑aijk*(q*n位十六进制数)^i*第一序号^j*第二序号^k，其中q 为调整系数，q《1, q 为第二序号的函数，第二序号越大则q取值越大，aijk为项系数，i、j、k∈[1,n]，生成项系数的值，完成存证函数20的建立。使用根据第二序号关联的调整系数值，有助于减少存证函数20的增减规律变化次数，简化存证函数20。
[0024]
本实施例的有益技术效果是：通过在节点之间使用统一的存证函数20，根据电子数据的哈希值，生成对应的匹配数即可完成数据的固定，不需要等待系统的确认，存证延迟几乎仅源自网络的延迟，能够及时的完成电子数据的存证；使用多个执行节点30执行存证，节点连接通信最为通畅的执行节点30，能够加快存证的效率。
[0025]
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。