[发明专利]一种基于区块链和纠删码的文件防破坏方法

摘要

一种基于区块链和纠删码的文件防破坏方法，涉及计算机信息管理系统领域。本发明方法文件中涉及到加密的部分均采用非对称加密算法；构建一个分布式的存储系统；将一个文件分割成多个包含纠删码的文件块，每个文件块均是经过加密后随机存储在不同的PC服务器上的独立文件；构建一个基于区块链的文件管理系统；元数据账本中的数据用公钥加密，只能用私钥才能解密和读取内容。本发明方法包括五个部分，分别为：（一）文件存储、（二）文件读取、（三）恢复被篡改文件、（四）恢复缺失文件块、（五）恢复故障存储节点上文件块。同现有技术相比，本发明结合了区块链的不可篡改性和纠删码的数据保护技术，通过系统的解决方案来大大增加了文件存储的安全性。

主权项

1.一种基于区块链和纠删码的文件防破坏方法，它的方法步骤为：文件中涉及到加密的部分均采用非对称加密算法，系统管理员的账号拥有公钥与私钥，普通文件生成与存储的账号只拥有公钥；将多台PC服务器作为文件存储的节点进行联网，构建一个分布式的存储系统；将一个文件分割成多个包含纠删码的文件块，每个文件块均是经过加密后随机存储在不同的PC服务器上的独立文件，文件的加密是用公钥来加密，解密是由私钥来解密；构建一个基于区块链的文件管理系统，文件的元数据信息存储在区块链上，形成文件元数据的账本，元数据账本中记录着每一个文件块的信息，包括文件块所属的文件名、文件的总块数、该文件块的编号、该文件块的文件名、该文件块的存储位置、该文件块的数字签名和该条记录的版本号；元数据账本中的数据用公钥加密，只能用私钥才能解密和读取内容；它包括五个部分，每个部分的具体步骤为：（一）文件存储的步骤如下：1）结合纠删码技术将文件分割成N个文件块；2）对每个文件块用公钥进行数字签名；3）用公钥加密每个文件块；4）每个加密后的文件块的文件名使用系统随机生成的随机码来命名；5）在分布式存储系统中随机找出N个存储节点；6）将每个文件块保存在不同的存储节点上；7）在区块链的元数据账本中存储文件块所属的文件名、文件的总块数、该文件块的编号、该文件块的文件名、该文件块的存储位置、该文件块的数字签名和该条记录的版本号；（二）文件读取的步骤如下：1）读取区块链上的文件账本，查出该文件的所有文件块的信息；2）根据文件块的信息在分布式存储系统中查找并返回所有的文件块；3）用私钥解密每一个文件块；4）验证每一个文件块的数字签名；5）判断文件块数量是否正确，如果文件块数量正确，则执行步骤6），如果文件块数量不正确，则执行步骤8）；6）判断数字签名是否正确，是则执行步骤7），否则执行步骤9）；7）合并所有文件块形成一个完整的文件，整个过程结束；8）标记缺失的文件块，返回步骤6）；9）标记数据签名不正确的文件块；10）启用纠删码恢复缺失或数字签名不正确的文件块，返回步骤7）；（三）恢复被篡改文件的步骤如下：1）发现文件块的数字签名不正确；2）标记该文件块作废，同步执行步骤11）；3）启用纠删码来恢复该文件块；4）系统随机生成的随机码来给恢复的文件块命名；5）对恢复的文件块用公钥进行数字签名；6）用公钥加密恢复后的文件块；7）在分布式文件系统的节点中，排除该签名不正确的文件块所在的节点和文件的其他文件块存储的节点后，随机找一个可用存储节点用来存储恢复的文件块；8）将恢复的文件块保存在选定的存储节点上，并删除原来的文件块；9）在区块链的文件账本中新增文件块的记录，记录文件块所属的文件名、文件的总块数、该文件块的编号、该文件块的文件名、该文件块的存储位置、该文件块的数字签名和该条记录的版本号；10）发出篡改的文件被复原的系统消息，整个过程结束；11）发出文件被篡改的告警消息；（四）恢复缺失文件块的步骤如下：1发现文件块缺失或者文件块所在的存储节点不可访问；2）标记该文件块作废，同步执行步骤11）；3）启用纠删码来恢复该文件块；4）系统随机生成的随机码来给恢复的文件块命名；5）对恢复的文件块用公钥进行数字签名；6）用公钥加密恢复后的文件块；7）在分布式文件系统的节点中，排除缺失的文件块所在的节点和文件的其他文件块存储的节点后，随机找一个可用存储节点用来存储恢复的文件块；8）将恢复的文件块保存在选定的存储节点上；9）在区块链的文件账本中新增文件块的记录，记录文件块所属的文件名、文件的总块数、该文件块的编号、该文件块的文件名、该文件块的存储位置、该文件块的数字签名和该条记录的版本号；10）发出丢失的文件块已恢复的系统消息，整个过程结束；11）发出文件块丢失的告警消息；（五）恢复故障存储节点上文件块的步骤如下：1）发现文件块所在的存储节点不可访问；2）存储节点无法修复，管理员发出恢复该节点上文件的指令；3）在区块链的文件账本中查出所有该节点上的所有文件块信息，标记这些文件块丢失，并生成一个文件恢复列表；4）开始恢复列表中的文件块；5）启用纠删码来恢复该文件块；6）系统随机生成的随机码来给恢复的文件块命名；7）对恢复的文件块用公钥进行数字签名；8），用公钥加密恢复后的文件块；9）在分布式文件系统的节点中，排除缺失的文件块所在的节点和文件的其他文件块存储的节点后，随机找一个可用的存储节点用来存储恢复的文件块；10）将恢复的文件块保存在选定的存储节点上；11）在区块链的文件账本中新增文件块的记录，记录文件块所属的文件名、文件的总块数、该文件块的编号、该文件块的文件名、该文件块的存储位置、该文件块的数字签名和该条记录的版本号；12）判断是否所有的文件均已经恢复，如果所有的文件均已经恢复，则执行步骤13），如果还有没恢复的文件，则执行步骤4）；13）所有恢复工作结束，程序退出。