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。
中图分类号：TP309.7；TP311.1文献标识码：ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.11.010引用格式：陈俊，杨锐，李岚春，等.基于主从多链的科学数据共享方法构建与实证研究［J］.网络安全与数据治理，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
由于参与人员多、数据类型多样、生成时机和环境的特殊性以及不同程度的保密需求，科学实验数据管理面临复杂性，科研机构和个人通常因为知识产权保护的顾虑，往往不愿意立即公开实验数据，这导致了数据开放的困难［1］。为解决数据可信度和准确性，学术界和行业界进行深入研究，并涌现出云储存等多类型技术方案，但未能有效破除科研机构之间的数据共享问题。相较之下，区块链技术凭借其去中心化、不可篡改和安全可信的特质［2］，被视为解决数据安全和共享问题的有力工具。
本文设计了一种基于主从多链的科学数据保护和共享系统。通过细分授权和数据分级，提高交易处理速度，优化数据管理。系统利用智能合约和数字签名，建立了科研机构间的数据共享和信任机制。结合IPFS技术［3］，减少链上交易成本，加快数据访问和验证速度。系统采取了身份验证、加密和数据保护等措施，以降低风险并保障通信安全。这有助于科研人员和机构高效、安全地共享数据。
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作者信息：
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，湖北武汉430071;
2.中国科技云武汉区域中心，湖北武汉430071;
3.科技大数据湖北省重点实验室，湖北武汉430071;
4.中国科学院大学经济与管理学院，北京100190）
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