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基于主从多链的科学数据共享方法构建与实证研究

网络安全与数据治理

陈俊1,2,3，杨锐1,3，李岚春1,3.4，周子健1,2,3

1.中国科学院武汉文献情报中心; 2.中国科技云武汉区域中心; 3.科技大数据湖北省重点实验室; 4.中国科学院大学经济与管理学院

摘要： 针对当前科学数据管理中普遍存在安全性不足的问题，试图基于主从多链理论，探索提出一套科学数据保护与共享架构方法。提出一种基于主从多链的科学数据保护与共享方法，这一方法借助多个智能合约、数字签名、星际文件系统（IPFS）技术，并结合科学数据的分级分类和身份认证实现细腻度管理；采用主从多链结合的方式，确保数据的安全性和可扩展性。实证研究结果表明，本方法在存储开销方面显著优于公共链方案，在性能上提升约3倍，并在处理大量交易时展现出更高的稳定性与可靠性。综上所述，该方法具备去中心化、安全可靠、不可篡改等重要特性，能够有效应对日益增长的科学数据保护与共享需求。

關鍵詞： 区块链科学实验数据数据安全智能合约访问控制

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(shù)據(jù)共享方法構建與實證研究［J］.網(wǎng)絡安全與數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)類型多樣、生成時機和環(huán)境的特殊性以及不同程度的保密需求，科學實驗數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，這導致了數(shù)據(jù)開放的困難［1］。為解決數(shù)據(jù)可信度和準確性，學術界和行業(yè)界進行深入研究，并涌現(xiàn)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(shù)據(jù)共享問題。相較之下，區(qū)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)保護和共享系統(tǒng)。通過細分授權和數(shù)據(jù)分級，提高交易處理速度，優(yōu)化數(shù)據(jù)管理。系統(tǒng)利用智能合約和數(shù)字簽名，建立了科研機構間的數(shù)據(jù)共享和信任機制。結合IPFS技術［3］，減少鏈上交易成本，加快數(shù)據(jù)訪問和驗證速度。系統(tǒng)采取了身份驗證、加密和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。

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http://ihrv.cn/resource/share/2000006230

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(qū)域中心，湖北武漢430071;

3.科技大數(shù)據(jù)湖北省重點實驗室，湖北武漢430071;

4.中國科學院大學經(jīng)濟與管理學院，北京100190）

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