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：

1、區(qū)塊鏈是一種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)塊鏈進行數(shù)據(jù)管理，能有效保證數(shù)據(jù)安全。在區(qū)塊鏈進行更新時，需要所有區(qū)塊達成共識，再完成數(shù)據(jù)更新。當前的區(qū)塊鏈共識機制主要采用pbft(practical?byzantine?faulttolerance)，但是其存在通信開銷大的缺點，導致pbft難以適用于大規(guī)模網(wǎng)絡。

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

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術問題，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方案：

3、本申請一個實施例提供了基于區(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)點在各時刻的信譽值、性能評價指標和坐標；

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)點進行聚類，得到多個類；

6、將每個類作為一個集群，將集群的中心節(jié)點作為全節(jié)點，集群內(nèi)的其他節(jié)點作為該全節(jié)點的從節(jié)點，構建各時刻下的混合型網(wǎng)絡拓撲結構；

7、對混合型網(wǎng)絡拓撲結構采用共識機制，得到區(qū)塊鏈中所有節(jié)點的共識結果，利用共識結果對科研信息數(shù)據(jù)進行安全管理；

8、其中，類間距離的確定方法為：

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

10、將待分裂的類記為目標類，基于目標類中預分裂成的兩個類之間的總負載差異，以及兩個類的中心節(jié)點的信譽值和性能評價指標，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)點的性能評價指標的和值；

13、將任意兩個節(jié)點之間的坐標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)點為其所在類內(nèi)，信譽值和性能評價指標之和最高的節(jié)點。

15、優(yōu)選地，所述總負載的確定方法包括：

16、計算類內(nèi)除中心節(jié)點外的其他所有節(jié)點分別與中心節(jié)點之間的通信難度系數(shù)的均值，作為對應類的總負載。

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

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

19、優(yōu)選地，所述混合型網(wǎng)絡拓撲結構為星型-網(wǎng)狀拓撲混合的網(wǎng)絡拓撲結構；具體的構建過程為：將所有全節(jié)點組成主集群，將每個集群記為子集群，利用主集群和子集群構建所述混合型網(wǎng)絡拓撲結構。

20、優(yōu)選地，所述類間距離的確定方法包括：將目標類中預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、第二類的總負載，、分別是第一類、第二類的中心節(jié)點，、分別是t時刻、的信譽值，、分別是t時刻、的性能評價指標，z是防止分母為0的預設常數(shù)。

22、優(yōu)選地，所述共識機制采用ce-pbft算法計算得到。

23、優(yōu)選地，所述利用共識結果對科研信息數(shù)據(jù)進行安全管理，具體為：當共識結果一致時，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算法進行集群劃分時，因為沒有考慮節(jié)點分布特征導致的集群負載不均問題，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：通過結合節(jié)點的坐標距離和性能評價指標得到通信難度系數(shù)，用于表征節(jié)點之間互相通信的難度，把節(jié)點的坐標分布作為后續(xù)全節(jié)點選擇時的考慮因素，從而減少整個系統(tǒng)進行通信時的通信消耗；通過分析類內(nèi)節(jié)點與中心節(jié)點之間的通信難度系數(shù)差異計算總負載，用于估計一個類的通信負載大小，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，保證類之間的總負載差距較??；通過信譽值、性能評價指標、總負載差異計算類間距離，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，由于在計算類間距離時考慮了兩個類的總負載差異，同時考慮到了節(jié)點的坐標分布，導致在層次聚類算法進行分裂時，傾向于將一個類分裂成兩個負載相近的兩個類，以此避免后續(xù)集群負載不均衡的問題，提高了現(xiàn)有ce-pbft算法運行時系統(tǒng)的整體通信性能。

技術特征：

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)點為其所在類內(nèi)，信譽值和性能評價指標之和最高的節(jié)點。

4.如權利要求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，所述總負載的確定方法包括：

5.如權利要求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類進行分裂。

6.如權利要求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，對目標類進行分裂后的兩個類中的節(jié)點數(shù)量相同或相差一個節(jié)點。

7.如權利要求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)絡拓撲結構為星型-網(wǎng)狀拓撲混合的網(wǎng)絡拓撲結構；具體的構建過程為：將所有全節(jié)點組成主集群，將每個集群記為子集群，利用主集群和子集群構建所述混合型網(wǎng)絡拓撲結構。

8.如權利要求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：將目標類中預分裂成的兩個類分別記為第一類和第二類；

9.如權利要求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，所述共識機制采用ce-pbft算法計算得到。

10.如權利要求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，所述利用共識結果對科研信息數(shù)據(jù)進行安全管理，具體為：當共識結果一致時，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。

技術總結
本申請涉及科研信息數(shù)據(jù)安全管理技術領域，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)點在各時刻的信譽值、性能評價指標和坐標；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)點進行聚類，得到多個類；將每個類作為一個集群，將集群的中心節(jié)點作為全節(jié)點，集群內(nèi)的其他節(jié)點作為該全節(jié)點的從節(jié)點，構建各時刻下的混合型網(wǎng)絡拓撲結構；對混合型網(wǎng)絡拓撲結構采用共識機制，得到區(qū)塊鏈中所有節(jié)點的共識結果，利用共識結果對科研信息數(shù)據(jù)進行安全管理。本申請旨在將節(jié)點位置考慮到集群劃分的過程中，提高了現(xiàn)有CE?PBFT算法運行時系統(tǒng)的整體通信性能。

技術研發(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
受保護的技術使用者：吉林交通職業(yè)技術學院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10