基于区块链的区域乡村振兴数据共享方法的设计研究

宋伟奇 王代远 王丽娟

摘要：传统数据共享方法存在共享耗时较长、无法实现对数据资源的高效利用等，为此，开展基于区块链的区域乡村振兴数据共享方法设计研究。基于区块链的底层技术，对数据共享的需求进行分析，并通过数字检验的方式，对身份证书进行验证，以此实现将待共享的数据信息集成到网络中。同时，设定每一个智能合约对应一个独立存储空间，针对用户角色、针对不同文件内容制定共享策略，设计数据共享智能协议。通过完善区块数据构成方式，验证区域乡村振兴数据共享身份，从而实现区域乡村振兴数据的共享。通过对比实验对设计的方法进行检验，证明此方法能够有效缩短数据共享耗时，为区域乡村振兴提供数据支撑。

关键词：区块链技术;数据;共享方法;智能协议

中图分类号：TP311.5文献标识号：A文章编号：1003-4374（2021）05-0062-04

Design and Research on Data sharing Method of Regional Rural Revitalization Based on Blockchain

song Wei-qi1，Wang Dai-yuan2，Wang Li-juan1

（1.Liuzhou City Vocational College，Liuzhou，Guangxi 545002，China;2.Guangxi Ecological

Engineering Vocational and Technical College，Liuzhou，Guangxi 545003，China）

Abstract： Traditional data sharing methods have some problems，such as time -consuming，unable to achieve efficient use of data resources.  Therefone，the design of data sharing method for regional rural revitalization based on blockchain is carried out. In this process，based on the underlying technology of blockchain，the demand of data sharing is analyzed，and the identity certificate is verified by means of digital inspection，so as to realize the integration of data information to be shared into the network. At the same time，each smart contract corresponding to an independent storage space is set，and the data sharing intelligent protocol is designed according to the user role and the sharing strategy for different file  contents.  By  improving  the  block  data  structure， verify  the  sharing  identity  of regional  rural revitalization data，so as to realize the sharing of regional rural revitalization data. The design method is tested by comparative experiments，which proves that this method can effectively shorten the time - consuming of data sharing and provide data support for regional rural revitalization.

Key words： blockchain technology，data，sharing method，intelligent protocol

乡村振兴政策是我国近年来实施的促进城乡发展的主要政策。通过此项政策，可以平衡社会经济发展不平衡的现象，进一步推进全面小康社会的实现。而要落实此项工作，推进一体化乡村服务水平，应在建设工作中提高乡村政府与地方各级部门之间业务的协同性。针对于此方面的工作，地方政府提出了构建线上信息交互平台、基于大数据建立资源流通系统等，通过这些方式进行乡村振兴数据的共享。然而，在执行数据共享工作时，由于各应用系统硬件框架与软件程序存在不适配问题，导致数据在共享中时常出现失真、恶意篡改等问题。这些问题不仅影响了区域乡村振兴数据共享的效率，也导致了共享的数据失去时效性。[1]

为了解决与此对应的相关问题，本文提出借助区块链技术实现数据的共享。相比早期共享方法中的应用技术，此项技术对于共享数据具有更强的可追溯能力，同时存储在区块区域的数据信息具有显著的去中心性特点，能够良好地解决传统数据共享方法在应用中存在的问题。但由于乡村政府的计算机技术水平较为落后，与之相关的研究大多停留在理论层面，并没有将此项工作真正应用到实际，因此本文将综合区域乡村振兴发展的需求，在区块链技术的应用下，设計一种数据共享方法，以此种方式，推动我国城乡的协同发展与共同进步。

1基于区块链的区域乡村振兴数据共享方法的设计

1.1基于区块链的乡村振兴数据集成模型构建

为了提高乡村振兴数据在共享过程中的安全性与时效性，引进了区块链技术，对区域乡村振兴数据进行集成。应基于区块链的底层技术，对数据共享的需求进行分析，并通过数字检验的方式，对身份证信息进行验证，以此种方式将待共享的数据信息集成到网络中。再根据数据提供方供应的摘要值与加密文件，将乡村振兴数据直接以文件的方式传输到区块链中。此时，数据需求方将定位并追溯数据的发送源头，根据发送权限与请求协议，将相关信息集成到终端。[2]在上述提出过程中，前端供应方仅需要根据区块链集成方式进行数据处理即可，不需要再根据数据的请求权限进行身份检验。

乡村振兴数据在网络中集成的过程中，数字证书会对请求指令进行一次校正，即分析集成的数据中是否存在冗余数据或不规范数据，当完成对数据集合的校验后，数据请求结果将直接发送到区块链中心进行集中化。综合上述分析，乡村振兴数据集成模型结构如图1所示。

按照图1所示结构，设计乡村振兴数据集成模型，在模型的导人端，数据信息经过HyperLedger网络节点授权后才能加人，此种集成方式在很大程度上避免了P0w数据处理需要支出的花销，提高了数据集成处理的效率。

在此基础上，可在区块链中采用高度模糊化设计方式，对去MSP处理模块、权限专业认证模块、区块信息提交处理模块中的数据进行分离处理，确保乡村振兴数据在集成过程的插件式管理（P-in/P-out），相比常规的大数据集成处理模式，此种数据处理方式更加适用于联盟链式结构与大型业务场景。因此，上文提出的数据集成模型是在Fabric10.8版本上实施。

在集成处理数据时，考虑到前端可能涉及业务处理类型的访问需求，因此需要在完成数据基础处理后，将区块链传输通道转变成一个物理链，每个物理链上均含有多个数据同时通信的通道。[3]在数据链上的信息存在相对私有的特性，即不可被其他通道数据访问。为此，可以在每个单向通道中，插人一个隐私数据集合的访问端口，并通过设定可访问权限的方式，进行权限的发放，从而确保区域乡村振兴数据在实际集成过程中，具有较高的私密性与安全性。

1.2数据共享智能协议设计

在完成上述相关工作的基础上，需要设计一个可实现数据共享的智能合约，确保数据的共享行为具有一定的智能性。此次研究提出的智能合约是一个双链式结构，主要由主链与子链两个部分构成，其中主链具有不可变性，子链具有较强的伸缩性与弹性。前者可以避免乡村振兴数据在共享中格式与标准被篡改，后者可以解决由于数据量过大造成的共享效率低问题。[4]在掌握智能协议的基本构成后，可将乡村振兴工作中的业务数据、行为数据、交易数据、状态数据、资产信息、现有资源吞吐量等数据，存储在主链中，由于主链的可变性较差，因此可以认为区域乡村振兴核心数据存储在此区域内是较为安全的。其中，子链主要负责存储附加信息，包括通信信息等。

数据存储在共享协议时，可以认为每一个小块体的元信息与哈希函数均位于子链结构中，此时对应元信息的存储数据可以表示为状态数据。而主链结构中对应的多个子链信息，可以与账本进行交易共享，在共享中根据账本程序检测到的区块信息，可直接定位某个专项数据。

为了确保智能协议在数据共享中随时发挥作用，可在区块结构网络中，设定每一个智能合约对应一个独立存储空间，要求空间对应的数据处于一种独立状态。只有满足与此相关的需求，才能确保智能协议对应的数据共享权限处于一种被调控的状态，而在此种状态下，也只有满足协议或指定程序的要求，才能对不同的数据款项进行操作。[5]同时，可以认为智能协议是需求端与传输端交互的直接端口，前端可以提供需求端一个内部访问密钥sDK，当用户获得密钥后，便可以直接在网络中调用数据。总之，协议的应用便是针对节点信息、针对组织结构、针对用户角色、针对不同文件内容制定的共享策略。例如，在HyperLedger中应用协议，可以直接部署区块链的无网络状态，或直接通过事件驱动的方式，对事件代码进行执行。账本的交互不仅实现了逻辑与数据的分离，同时也实现了乡村振兴数据与底层数据的交互。如果在生成智能合约的同时，同步进行乡村业务账本的迁移，则需要重新制定智能协议框架，确保协议内容与信息具有一定对照性。其中，智能协议生成原理如图2表示。

在智能协议中，使用独立的用户端服务器作为支撑，用于进行协议的实时调用，为了确保前端反馈结果的时效性，前端参照zookeeper+dubbo框架进行结构设计，确保智能协议在实际应用中可以实时生效。

1.3区域乡村振兴数据共享身份验证

在确保智能协议生效后，需要对前端共享需求的用户进行身份验证，为了确保身份识别的准确性，应在验证用户身份前，对区块头中存储的信息进行完善，具体内容如表l所示。

在完善区块数据后，对区域乡村振兴数据共享身份进行检验。检验过程中，使用CA作为身份认证的依据，CA中应包含有拥有者身份信息、前端用户身份信息、后端用户身份信息、公开密钥、数字签名等。在共享乡村振兴数据时，要求前端与后端保持通信，由联盟链成员进行身份验证，包括前端与后端身份信息中的RCA数据是否匹配、ICA链是否完善、是否存在channel层面上的共享合作者等。其中，channel层数据强化了信息的隐私性，只有检验数据后前后端匹配达到l00%，才能开通数据共享的唯一通道，对应区块链中的子链。

当信息共享通道呈现打开状态时，数据信息对应的后端启动节点响应，当终端开始接收信息时，通道关闭，直到完成数据共享与流通行为，子链通道完全关闭，实现区域乡村振兴数据的有效共享。

2实验分析

根据本文上述阐述内容，从理论方面实现对数据共享方法的设计，为验证该方法是否能够解决传统基于DEMATEL的數据共享方法在实际应用中存在的诸多问题，开展以下对比实验。

将两种数据共享方法应用到相同的实验环境中，该实验环境为某城市区域范围内乡村振兴建设有关部门提供的数据信息和共享环境。实验过程中，本文选择利用主流编写格式Solidity对获取到的各类区域乡村振兴数据进行合约代码语言编写，并利用完成编写后的代码结构组成实验样本。为了证明本文数据共享方法的普遍适用性，共选择五种共享数据类型，分别为文本、音频、视频、图片和应用程序。分别利用本文数据共享方法与传统数据共享方法对上述五种不同类型的数据进行共享。在完成共享后，对不同区块长度的信息共享时间进行记录，实验结果如表2所示。

表2中，T（ms）表示为基于区块链的数据共享   方法共享耗时，T（ns）表示为传统基于DEMATEL的数据共享方法共享耗时。从表2得出的实验结果，两种共享方法在应用过程中，随着区块长度的不断增加，两种共享方法的共享耗时都呈现出明显的增加趋势，但本文共享方法的增加幅度与传统共享方法增加幅度更小。同时，从针对相同区块长度的不同共享数据类型得出的共享耗时可以看出，本文方法的共享耗时更短，而传统方法的共享耗时更长，文本类型的数据共享耗时差异较小，其与共享耗时差异均较大。因此，通过实验进一步证明，基于区块链的数据共享方法在应用到区域乡村振兴中，能够实现对不同类型数据的快速共享，实现对区域乡村振兴数据的高效利用。

3结束语

本文基于区块链技术的应用，提出一种针对区域乡村振兴数据的共享方法，并针对地方政府在协同城乡经济发展中的数据共享需求，对此方面展开了深人的设计。在完成此次设计后，通过对比实验的方式，对设计的方法进行了实践应用尝试，并基于区块链技术具有的较高数据处理能力，实现了对共享数据的安全保障。但在本文的研究中，仅针对共享过程中的身份權限验证展开研究，并未深人探讨共享数据在前端录人与导出的过程，因此可在后期的进一步研究中，结合数据的导人与导出行为，对方法进行完善。

参考文献：

[1]刘莉，刘文云，刘建.基于DEMATEL的科研数据共享关键影响因素识别与分析[J].图书馆学研究，2019（18）：54-62.

[2]陈兵，顾丹丹/数字经济下数据共享理路的反思与再造一以数据类型化考察为视角[J].上海财经大学学报，2020，22（2）：122-137.

[3]张楠，赵雪娇.理解基于区块链的政府跨部门数据共享：从协作共识到智能合约[J].中国行政管理，2020（1）：77-82.

[4]王岩，叶明.人工智能时代个人数据共享与隐私保护之间的冲突与平衡[J].理论导刊，2019（1）：99-106.

[5]谷俊，许鑫.人文社科数据共享模型的设计与实现一以联盟链技术为例[J].情报学报，2019，38（4）：354-367.