一种基于联盟链的边缘云分布式存储框架及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于联盟链的边缘云分布式存储框架及方法，该方法旨在解决联盟链节点关于大文件的存储问题，所述联盟链系统中包含主链、数据侧链，部署在边缘云节点的联盟链记账节点以及部署云端的共识节点，同时将边端节点进行地域分组，提高数据分发效率以及检索效率；本发明专利技术利用联盟链本身的不可篡改性来保证数据的安全性，利用多链式的结构来降低联盟链对存储资源的需求。链对存储资源的需求。链对存储资源的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于联盟链的边缘云分布式存储框架及方法


[0001]本专利技术涉及大数据领域，特别是涉及一种基于联盟链的边缘云分布式存储框架及方法。

技术介绍

[0002]区块链作为价值传输的使能技术，具有去中心化、不可篡改、公开透明、全程追溯、安全隐私等诸多特点，随着国家大力推动区块链技术的可持续发展，区块链技术正在逐步构建去中心化、自组织、共享数据的可信基础设施，来重塑现有互联网应用和传统产业。
[0003]其中区块链中的联盟链适合运用于商业场景中。联盟链虽然集成了区块链技术中的诸多技术优点，但是常规技术中，联盟链系统中每一个节点都要实时同步完整账本数据；这种模式产生了大量冗余数据，随着联盟链数据存储量增长、数据操作量增加，将大量消耗存储资源。为了解决上述数据大量冗余的情况，目前引入联盟链技术的常规做法是，联盟链上只保存数据的指纹摘要信息，原数据通过Mysql、oss等中心化的存储设施进行存储。通过上述方法，虽然一定程度上缓解了数据冗余的情况，但是对于大量的区块链数据，尽管只保留了数据的指纹摘要信息，还是会造成数据冗余，极大地消耗存储资源；另一方面，存储设施上的原数据与联盟链上数据存在无法锚定的情况，极大降低了数据存储的安全性和可靠性。因此需要一种缓解联盟链数据冗余的存储结构和存储方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有技术的不足，提供一种基于联盟链的边缘云分布式存储框架及方法。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于联盟链的边缘云分布式存储框架，包括中心云共识节点、边缘云节点、主链以及联盟链中间件；其中边缘云节点至少为一个，边缘云节点与中心云共识节点通信连接，边缘云节点之间也相互通信连接；节点之间通过主链通信连接；联盟链中间件分别与外接设备、中心云共识节点以及边缘云节点通信连接。
[0007]进一步的，所述主链用于实现各个节点之间的数据传输；中心云共识节点为采用Raft共识算法的中心云Raft共识节点集群；中心云共识节点具备交易排序、打包形成区块、区块分发的功能，用于保证节点间的数据主链一致性。
[0008]进一步的，所述边缘云节点为边缘节点记账集群，边缘云节点根据地域进行分布；边缘云节点包括leader节点、锚节点、背书节点以及peer节点；leader节点与中心云共识节点通信连接，leader节点用于与中心云共识节点进行信息交互，获取中心云共识节点中存储的信息，并将信息传输至边缘云节点中的其他节点；锚节点用于实现不同边缘云节点之间的信息交互；背书节点用于实现智能合约的运行以及交易背书；peer节点为普通节点。
[0009]进一步的，所述联盟链中间件包含交易处理模块、数据处理模块以及位置处理模块；其中交易处理模块会记录联盟链中的交易数据；数据处理模块用于处理数据的流向；位
置处理模块用于获取位置信息，包括与联盟链中间件连接的外界设备以及中心云共识节点或边缘云节点的位置；与联盟链中间件连接的外接设备包括物联网设备、智能设备、个人电脑。
[0010]一种基于联盟链的边缘云分布式存储方法，包括如下步骤：
[0011]步骤11：外接设备通过联盟链中间件发起大文件存储请求；
[0012]步骤12：联盟链中间件系统接收到文件存储请求；联盟链中间件系统的数据处理模块完成文件的分块处理；同时联盟链中间件系统的位置处理模块根据发出存储请求的外接设备的地理位置信息，判断用于存储信息的边缘云节点中的背书节点位置；
[0013]步骤13：背书节点接收联盟链中间件系统传输的交易提案和文件块；
[0014]步骤14：背书节点根据交易提案，通过P2P网络将文件块分发给同区域内的边缘云节点的背书节点进行存储，并记录存储有文件块的节点信息；
[0015]步骤15：背书节点运行智能合约，并根据智能合约进行交易提案模拟执行；将执行结果和存储有文件块的节点信息，共同写入交易提案中，并对交易提案进行背书；将交易提案返回至联盟链中间件；
[0016]步骤16：联盟链中间件接收完成背书的交易提案，联盟链中间件中的交易处理模块将已背书的交易提案上传至中心云共识节点；
[0017]步骤17：中心云共识节点通过Raft共识算法，进行交易排序并出块；
[0018]步骤18：中心云共识节点在联盟链中进行区块广播；
[0019]步骤19：边缘云节点中的leader节点接收区块广播信息，获取相应的区块，解析区块，验证交易；验证通过后更新联盟链的世界状态；
[0020]步骤110：leader节点向同区域内的其他边缘云节点的leader节点同步区块；
[0021]步骤111：同区域的其他leader节点解析区块，验证交易；完成验证后更新本地世界状态；结束步骤。
[0022]进一步的，所述步骤12中的数据处理模块对文件的处理包括如下步骤：
[0023]步骤121：获得文件的数据大小；
[0024]步骤122：根据文件大小与设定值的关系，完成文件块的分块处理；
[0025]所述步骤122中，如果文件的大小小于设定值，则不拆分文件；否则拆分文件。
[0026]进一步的，所述步骤12中，位置处理模块选择距离外接设备最近的背书节点位置，作为背书节点。
[0027]一种基于联盟链的边缘云分布式读取方法，包括如下步骤：
[0028]步骤21：外接设备通过联盟链中间件发起大文件读取请求；
[0029]步骤22：联盟链中间件的地理位置模块，计算发出请求的外接设备的地理位置，将请求转发至满足距离要求的边缘云节点；
[0030]步骤23：边缘云节点接收请求，并判断本地是否存储有相关文件块；如果本地没有，则搜索同区域内节点中是否有相关文件块；如果同区域的边缘云节点集群中也没有相关文件块，则解析区块链中相关区块，获取文件块存储地址，转发请求至远端存储地址获取相关文件块，并缓存在本地；
[0031]步骤24：边缘云节点整合存储有文件块的地址，并将地址信息作为请求结果传输回联盟链中间件；
[0032]步骤25：联盟链中间件将请求结果传输至外接设备；
[0033]步骤26：外接设备根据请求结果中的存储地址，分别获取文件块，并将文件块组装成完整文件，结束步骤。
[0034]进一步的，所述步骤22中的距离要求为距离外接设备最近的边缘云节点。
[0035]本专利技术的有益效果为：
[0036]通过对边缘云节点根据地域进行分组，解决数据请求链路过长的问题，缩短文件存储跟获取的路径，使用户就近获取所需内容，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度和命中率，实现内容分发网络的作用；
[0037]通过计算距离，将文件分块存储至最近的边缘云节点，节约传输损耗，提高数据分发效率和检索效率；
[0038]通过对节点的地域分组，解决请求链路过长的问题，使文件存储跟获取的路径最短；
[0039]通过将数据存储至联盟链，保证本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于联盟链的边缘云分布式存储框架，其特征在于，包括中心云共识节点、边缘云节点、主链以及联盟链中间件；其中边缘云节点至少为一个，边缘云节点与中心云共识节点通信连接，边缘云节点之间也相互通信连接；节点之间通过主链通信连接；联盟链中间件分别与外接设备、中心云共识节点以及边缘云节点通信连接。2.根据权利要求1所述的一种基于联盟链的边缘云分布式存储框架，其特征在于，所述主链用于实现各个节点之间的数据传输；中心云共识节点为采用Raft共识算法的中心云Raft共识节点集群；中心云共识节点具备交易排序、打包形成区块、区块分发的功能，用于保证节点间的数据主链一致性。3.根据权利要求1所述的一种基于联盟链的边缘云分布式存储框架，其特征在于，所述边缘云节点为边缘节点记账集群，边缘云节点根据地域进行分布；边缘云节点包括leader节点、锚节点、背书节点以及peer节点；leader节点与中心云共识节点通信连接，leader节点用于与中心云共识节点进行信息交互，获取中心云共识节点中存储的信息，并将信息传输至边缘云节点中的其他节点；锚节点用于实现不同边缘云节点之间的信息交互；背书节点用于实现智能合约的运行以及交易背书；peer节点为普通节点。4.根据权利要求1所述的一种基于联盟链的边缘云分布式存储框架，其特征在于，所述联盟链中间件包含交易处理模块、数据处理模块以及位置处理模块；其中交易处理模块会记录联盟链中的交易数据；数据处理模块用于处理数据的流向；位置处理模块用于获取位置信息，包括与联盟链中间件连接的外界设备以及中心云共识节点或边缘云节点的位置；与联盟链中间件连接的外接设备包括物联网设备、智能设备、个人电脑。5.一种基于联盟链的边缘云分布式存储方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤11：外接设备通过联盟链中间件发起大文件存储请求；步骤12：联盟链中间件系统接收到文件存储请求；联盟链中间件系统的数据处理模块完成文件的分块处理；同时联盟链中间件系统的位置处理模块根据发出存储请求的外接设备的地理位置信息，判断用于存储信息的边缘云节点中的背书节点位置；步骤13：背书节点接收联盟链中间件系统传输的交易提案和文件块；步骤14：背书节点根据交易提案，通过P2P网络将文件块分发给同区域内的边缘云节点的背书节点进行存储，并记录存储有文件块的节点信息；步骤15：背书节点运行智能合约，并根据智能合...

【专利技术属性】
技术研发人员：周芸，刘伟，雷霰霆，武兵，叶贞丹，
申请(专利权)人：华数云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：