劉中原 杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程學(xué)院

1 引言

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，信息傳遞方式不斷發(fā)展，同時，價值方式也在不斷發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)使整個通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了信息的高效傳遞，但是卻缺乏有效保護(hù)信息安全的內(nèi)在機(jī)制，人們還無法點(diǎn)對點(diǎn)地傳遞帶有所有權(quán)的信息，在網(wǎng)絡(luò)上拷貝、傳播甚至篡改一條信息的成本幾乎為零。互聯(lián)網(wǎng)這個全球范圍的高速穩(wěn)定的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，必然會要求一個與之匹配的高效可靠的價值傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)去中心化的價值信息交換方式。區(qū)塊鏈就是在這樣的背景下誕生的，它為數(shù)字世界里的價值承載和轉(zhuǎn)移，提供了一種基于密碼學(xué)、分布式系統(tǒng)和點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通信的解決方案，改變了傳統(tǒng)的寄希望于中心服務(wù)中介的信任方式，僅僅依靠經(jīng)過數(shù)學(xué)論證可靠的簽名算法，就能解決信用和安全問題。區(qū)塊鏈的誕生并不是偶然，而是科技發(fā)展和人們對計算機(jī)系統(tǒng)的要求不斷提高的必然產(chǎn)物。

2 研究內(nèi)容

在中心化應(yīng)用里而，管理員會幫助用戶保護(hù)私密信息，但也存在監(jiān)守內(nèi)盜。傳統(tǒng)的信息云存儲服務(wù)一般是非自治的、信息未經(jīng)加密的，節(jié)點(diǎn)數(shù)量和空間都很有限，且可靠性無法保證。本文就是以這樣的需求為設(shè)計目標(biāo)，研究區(qū)塊鏈的技術(shù)細(xì)節(jié)及實(shí)現(xiàn)方法，利用區(qū)塊鏈技術(shù)設(shè)計一款加密信息備份系統(tǒng)，幫助用戶備份自己的私密信息。本系統(tǒng)能通過具有同樣需求的用戶自行參與維護(hù)，貢獻(xiàn)自己的存儲空間，互相協(xié)作存儲這些重要的文本信息，這些信息將遍布全網(wǎng)用戶節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)都具有完整的數(shù)據(jù)備份，本系統(tǒng)通過密碼學(xué)原理，防止被其他用戶窺視和篡改，在技術(shù)上解決該系統(tǒng)安全可信的問題；這些信息的操作記錄是可追溯的，方便用戶查看歷史記錄。

2.1 加密信息備份系統(tǒng)

2.1.1 系統(tǒng)概要設(shè)計研究

該系統(tǒng)主要包含以下模塊：P2P網(wǎng)絡(luò)模塊，事務(wù)模塊，區(qū)塊模塊，用戶模塊，共識機(jī)制模塊和加密信息管理模塊。P2P網(wǎng)絡(luò)模塊包含節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建、網(wǎng)絡(luò)連接；交易模塊主要包括交易的產(chǎn)生和交易信息的擴(kuò)展；區(qū)塊模塊主要包含區(qū)塊的創(chuàng)建、區(qū)塊的驗(yàn)證和同步；用戶系統(tǒng)模塊包括用戶注冊登錄和用戶公鑰和私鑰的管理；共識機(jī)制模塊主要包含獎勵周期和委托周期；加密信息管理模塊包含用戶文本基本管理、文本加解密過程和文本信息發(fā)送功能。

2.1.2 系統(tǒng)功能流程設(shè)計

該系統(tǒng)對普通用戶可見的功能非常簡單。用戶在完成注冊和登錄后，主要完成一些常規(guī)的信息添加、編輯、刪除等管理工作和信息發(fā)送操作。系統(tǒng)底層會為用戶的不 操作，產(chǎn)生相應(yīng)的交易數(shù)據(jù)，交易的確認(rèn)和打包，區(qū)塊數(shù)椐的創(chuàng)建和M步，以及交易的擴(kuò)展功能等。功能性交易在驗(yàn)證了合法性以后，在各自節(jié)點(diǎn)完成相應(yīng)操作。

2.1.3 系統(tǒng)部署本研究

在系統(tǒng)開發(fā)完成后，配置一臺滿足運(yùn)行要求的服務(wù)器作為初始節(jié)點(diǎn)，然后通過用戶創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)連接初始節(jié)點(diǎn)或其他用戶節(jié)點(diǎn)，在完成P2P網(wǎng)絡(luò)連接并基本上形成多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)之后，初始節(jié)點(diǎn)與普通節(jié)點(diǎn)相同。可以隨時刪除，不再影響整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如此，就留下完全由用戶自己組建的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，每個節(jié)點(diǎn)保留一份數(shù)據(jù)備份，每個數(shù)據(jù)備份都記錄了當(dāng)前在線的節(jié)點(diǎn)信息。

2.2 系統(tǒng)測試

該系統(tǒng)測試部分主要驗(yàn)證 P2P網(wǎng)絡(luò)是否通暢、用戶的注冊和登錄是否成功、簽名和驗(yàn)證是否成功、數(shù)據(jù)同步是否及時和準(zhǔn)確、文本信息的加解密是否成功、DPoS是否運(yùn)行正常等。由于Node.js技術(shù)的響應(yīng)速度和處理速度都比較快，該系統(tǒng)除了I/O消耗率被硬件配置限定，并可以在算法上優(yōu)化以外，系統(tǒng)性能上的瓶頸不多。

3 結(jié)論

本系統(tǒng)是區(qū)塊鏈技術(shù)的研究和應(yīng)用創(chuàng)新，具有重要的研究價值和應(yīng)用價值。設(shè)計了基于區(qū)塊鏈的加密信息備份系統(tǒng)，利用Nodejs技術(shù)完成了系統(tǒng)的開發(fā)和測試。通過設(shè)計基于P2P網(wǎng)絡(luò)的分布式數(shù)據(jù)存儲策略，用戶備份的文本信息不會丟失；基于橢圓曲線序列算法的簽名驗(yàn)證技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)信息的所有權(quán)認(rèn)證；安全加密和解密技術(shù)確保用戶信息的安全性；建立有效的共識機(jī)制，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。該系統(tǒng)如果在一定數(shù)量的用戶中使用起來，將構(gòu)建一個非常安全可靠的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，幫助用戶在互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)分布式備份加密的文本信息。