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专利号: 2021115241265
申请人: 辽宁大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.面向电子政务的跨链数据查询及共识优化方法,其特征在于,其步骤为:步骤1)、针对M个地市级政府部门,构建M个子区块链系统并对系统中的节点进行角色划分;

步骤2)、构建存储M条子链全量业务数据摘要的政务协同主链,子链代表节点负责维护主链并将子链业务数据生成可公开的数据摘要上传到主链中;

步骤3)、根据摘要数据的索引字段与数据存储位置进行关联,生成主链摘要数据的快速索引表,并持久化到索引数据库中;

步骤4)、对数据量庞大的主链进行分片存储,分片过程中使用BP神经网络分类器,以节点对区块的最大查询概率为目标对主链区块进行分类处理;

步骤5)、在跨链数据交互过程中,使用基于动态规划算法的共识决策器选取可降低政务跨链双方共识时延的最优共识机制C,对交易数据的验证及自动更新达成共识。

2.根据权利要求1所述的面向电子政务的跨链数据查询及共识优化方法,其特征在于,所述的步骤1)中,具体方法为:

1.1)构建M个地市级部门子区块链系统,并针对区块链系统安全性的问题,以节点可靠度为依据将节点划分为可靠性验证节点、子链代表节点及普通用户节点三种角色,可靠度与单位时间内节点执行诚实行为的数量正相关,其计算公式为:其中:Ti表示节点可靠度;μ表示节点可靠行为的正面影响权重;ΔT表示单位时间;n表示单位时间内生成的摘要数据量;Nk表示单位时间内对第k个摘要数据验证可靠的次数;σ表示对可靠行为的奖励系数;ε表示不可靠行为的负面影响权重;Uk表示单位时间内对第k个摘要数据验证非可靠的次数;φ表示对非可靠行为的惩罚系数;Si表示节点剩余存储空间;

1.2)设置Ti的阈值α、β、γ,根据Ti所处阈值范围,执行节点角色划分;

①若节点Ti≥α,则将节点划分为可靠性验证节点负责监督子链代表节点的执行行为;

②若节点α>Ti≥β,则将节点划分为子链代表节点,负责参与维护主链;

③若节点β>Ti≥γ,则将节点划分为普通用户节点,否则判定节点为恶意节点。

3.根据权利要求1所述的面向电子政务的跨链数据查询及共识优化方法,其特征在于,所述的步骤2)中,具体方法为:

2.1)子链代表节点根据子链业务数据的关键字段生成可公开的摘要数据,并将每条数据生成摘要哈希值;

2.2)根据摘要数据中的数据存储位置信息,可靠性验证节点可查询到该笔数据;

2.3)验证节点根据该笔数据验证摘要哈希值正确性;

2.4)若摘要哈希值正确,则发送该笔摘要数据至主链;

2.5)若摘要哈希值错误,则该笔摘要数据无效。

4.根据权利要求1所述的面向电子政务的跨链数据查询及共识优化方法,其特征在于,所述的步骤3)中,具体方法为:

3.1)定义关联关系:对写入键值对数据库的原始业务数据做预定义索引处理,定义摘要数据的索引字段并与数据存储位置进行关联,以Key,Value的形式生成索引数据;

3.2)构建快速索引表:由M条子链的所有子链代表节点维护一个HashMap表,即主链的快速索引表,存储所有索引数据;

3.3)索引数据持久化:由子链代表节点将HashMap表中数据持久化到索引数据库中,并保证区块链数据库与索引数据库的事务一致性。

5.根据权利要求1所述的面向电子政务的跨链数据查询及共识优化方法,其特征在于,所述的步骤4)中,具体方法为:

4.1)数据获取:以固定的时间间隔对主链区块bi(i=1,2,...,I)进行检测,获得主链区块数据集DS;

4.2)预处理:将获取到的块数据进行规范化处理,以统一规则将数据信息转换成数字量输入BP神经网络分类器;

4.3)特征提取:提取出主链区块的四个特征Hf、GTf、Pf、SRf,并将区块特征构造成特征向量以进行特征表达;

Hf:主链区块的历史特征;GTf:地理位置与数据类型匹配度特征;Pf:子链的潜在特征;

SRf:存储需求特征;

4.4)分类决策:将主链新生成区块的特征向量按判别函数的计算结果进行分类,得到区块的分类结果为Di(i=1,2,...,M);

4.5)分片存储:主链节点不存储完整的区块链副本,依据分类结果将区块存储在子链标识号为Di(i=1,2,...,M)所在的子链代表节点中,Di具有对此区块的最大查询概率。

6.根据权利要求1所述的面向电子政务的跨链数据查询及共识优化方法,其特征在于,所述的步骤5)中,具体方法为:

5.1)对政务信息所在链的共识机制进行预处理,即使用相应的设备或传感器对跨链跨域交互多方的节点进行信息采集,获取到信息后对其进行规范化处理;

5.2)使用共识模拟算法模拟跨链跨域交互共识达成一致的过程,经过多次迭代计算后得到相异共识机制的平均共识时延差值t;

5.3)若t满足系统可容忍的最长共识时延差值τ,则系统判定共识时延可接受,不会造成跨链双方交易滞留在等待序列;

5.4)若t不满足系统可容忍的最长共识时延差值τ,将相异共识机制输入共识决策器基于动态规划算法选取出适用于跨链双方的最优共识机制C对交易进行验证,并基于政务数据的业务一致性对数据自动更新达成共识。

7.根据权利要求1所述的面向电子政务的跨链数据查询及共识优化方法,其特征在于,所述的基于动态规划算法的共识决策器中的共识决策机制包括以下步骤:开始→|共识决策1|→|共识决策2|→…→|共识决策n|→结束,计算出每个共识算法的共识时间,最终选出共识最快的最优共识机制C。