[发明专利]结合Fabric和IPFS的去中心化存储系统及其数据存储方法

说明书

本发明提供了一种结合Fabric和IPFS的去中心化存储系统及其数据存储方法，该系统包括：用于注册用户的用户层；用于数据文件的上传、下载、加密以及分片的数据处理层；用于存储所述数据处理层分片后得到的加密碎片的存储网络层；所述存储网络层的底层采用IPFS网络协议；用于通过智能合约与外界交互，将文件的元数据上链的区块链层；所述区块链底层采用Fabric网络。本发明中，使用IPFS协议构成一个底层的分布式存储系统，采用HyperLedger Fabric作为区块链平台，真实数据存储在IPFS网络中的节点上，存储数据的哈希等信息存储在fabric区块链上，设计数据的加密方案，保障了存储数据的安全。

技术领域

本发明涉及分布式存储技术领域，特别是涉及结合Fabric和IPFS的去中心化存储系统及其数据存储方法。

背景技术

随着数据的爆发性增长，存储的安全和效率变得尤为重要，近两年流行的区块链技术为数据存储方式提供了一个新的思路。在国内外学者的探索实践下，将区块链技术应用到数据存储领域，主要包括两种方式：

(1)数据直接写入区块，区块头包含前一个区块的哈希、随机值、数据哈希等内容，区块体装入要保存的数据，区块得到共识验证之后，可以同步到链上的所有节点。这保证了数据的不可篡改性，但是因为是全冗余备份，如果数据过大会造成存储资源的浪费，同时数据同步速度也会变慢。这种方式仅适用于数据量小且重要的场合，比如信息溯源等场景；

(2)数据不直接写入区块，而是把文件摘要哈希、文件位置等信息写进区块，真实数据存放在文件系统，通过哈希函数的计算可以验证文件数据的完整性。将区块链与文件存储系统相结合，区块链通过智能合约管理文件，达成一系列关于文件上传下载的操作，这种方式具有普适性，不拘泥于文件的大小和重要性，可以应用于大部分的关于存储方面的场景。

从上面可以看出，目前的去中心化存储研究关于存储资源的保护通常停留在一层保护上面，即密钥加密，这使资源长期暴露于威胁之下。例如，如果加密密钥被暴露，或者恶意节点没有根据所有者的请求删除它们的碎片，尝试重新构建整个资源，那么资源仍然是脆弱的。而且关于存储文件的可用性方面没有太多的研究，资源在上传到网络之后丢失的概率有多大，无法得到保证。

发明内容

有鉴于此，本发明的发明目的在于提供一种结合Fabric和IPFS的去中心化存储系统及其数据存储方法，使用IPFS协议构成一个底层的分布式存储系统，采用HyperLedgerFabric作为区块链平台，真实数据存储在IPFS网络中的节点上，存储数据的哈希等信息存储在fabric区块链上，设计数据的加密方案，保障存储数据的安全。

为此，本发明提供了以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种结合Fabric和IPFS的去中心化存储系统，所述系统包括：

用于注册用户的用户层；

用于数据文件的上传、下载、加密以及分片的数据处理层；

用于存储所述数据处理层分片后得到的加密碎片的存储网络层；所述存储网络层的底层采用IPFS网络协议；

用于通过智能合约与外界交互，将文件的元数据上链的区块链层；所述区块链底层采用Fabric网络。

进一步地，所述数据处理层采用双重加密算法进行数据文件的加密。

进一步地，所述双重加密算法包括：

使用高级加密标准加密算法加密数据文件本身，使用公钥加密算法加密所述高级加密标准加密算法的密钥。

进一步地，所述数据处理层对加密后的数据文件进行分片，包括：

将加密后的数据文件分割成大小为N的碎片，不足N的部分用0填满。