基于主從多鏈的科學數據共享方法構建與實證研究
網絡安全與數據治理
陳俊1,2,3，楊銳1,3，李嵐春1,3.4，周子健1,2,3
1.中國科學院武漢文獻情報中心; 2.中國科技云武漢區域中心; 3.科技大數據湖北省重點實驗室; 4.中國科學院大學經濟與管理學院
摘要： 針對當前科學數據管理中普遍存在安全性不足的問題，試圖基于主從多鏈理論，探索提出一套科學數據保護與共享架構方法。提出一種基于主從多鏈的科學數據保護與共享方法，這一方法借助多個智能合約、數字簽名、星際文件系統（IPFS）技術，并結合科學數據的分級分類和身份認證實現細膩度管理；采用主從多鏈結合的方式，確保數據的安全性和可擴展性。實證研究結果表明，本方法在存儲開銷方面顯著優于公共鏈方案，在性能上提升約3倍，并在處理大量交易時展現出更高的穩定性與可靠性。綜上所述，該方法具備去中心化、安全可靠、不可篡改等重要特性，能夠有效應對日益增長的科學數據保護與共享需求。
中圖分類號：TP309.7；TP311.1文獻標識碼：ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.11.010引用格式：陳俊，楊銳，李嵐春，等.基于主從多鏈的科學數據共享方法構建與實證研究［J］.網絡安全與數據治理，2024，43（11）：56-63.
Construction and empirical research on scientific data sharing method based on master-slave multi-chain
Chen Jun1,2,3，Yang Rui1,3，Li Lanchun1,3.4，Zhou Zijian1,2,3
1.Wuhan Library, Chinese Academy of Sciences; 2.Wuhan Regional Center, China Science and Technology Cloud; 3.Hubei Key Laboratory of BigData in Science and Technology; 4.School of Economics and Management, University of Chinese Academy of Sciences
Abstract： In response to the common issue of insufficient security in current scientific data management, this paper attempts to explore and propose a set of scientific data protection and sharing architecture methods based on the master-slave multi-chain theory. This paper proposes a scientific data protection and sharing method based on the master-slave multi-chain concept. This method utilizes multiple smart contracts, digital signatures, and the InterPlanetary File System (IPFS) technology, combined with the grading and classification of scientific data and identity authentication to achieve fine-grained management; it adopts a master-slave multi-chain combination to ensure data security and scalability.The empirical research results show that this method significantly outperforms public blockchain solutions in terms of storage overhead, with approximately a threefold improvement in performance. It also demonstrates greater stability and reliability when processing large volumes of transactions. In conclusion, this method possesses key characteristics such as decentralization, security, and immutability, making it highly effective in addressing the growing demand for scientific data protection and sharing.
Key words : blockchain;scientific experimental data;data security;smart contract;access control
引言
由于參與人員多、數據類型多樣、生成時機和環境的特殊性以及不同程度的保密需求，科學實驗數據管理面臨復雜性，科研機構和個人通常因為知識產權保護的顧慮，往往不愿意立即公開實驗數據，這導致了數據開放的困難［1］。為解決數據可信度和準確性，學術界和行業界進行深入研究，并涌現出云儲存等多類型技術方案，但未能有效破除科研機構之間的數據共享問題。相較之下，區塊鏈技術憑借其去中心化、不可篡改和安全可信的特質［2］，被視為解決數據安全和共享問題的有力工具。
本文設計了一種基于主從多鏈的科學數據保護和共享系統。通過細分授權和數據分級，提高交易處理速度，優化數據管理。系統利用智能合約和數字簽名，建立了科研機構間的數據共享和信任機制。結合IPFS技術［3］，減少鏈上交易成本，加快數據訪問和驗證速度。系統采取了身份驗證、加密和數據保護等措施，以降低風險并保障通信安全。這有助于科研人員和機構高效、安全地共享數據。
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作者信息：
陳俊1,2,3，楊銳1,3，李嵐春1,3.4，周子健1,2,3
(1.中國科學院武漢文獻情報中心，湖北武漢430071;
2.中國科技云武漢區域中心，湖北武漢430071;
3.科技大數據湖北省重點實驗室，湖北武漢430071;
4.中國科學院大學經濟與管理學院，北京100190）
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