摘要: 区块链近年来迅速发展，能够在分布式的环境中，进行安全和不可逆的价值转移，同时也提供了一种去中心化、安全、匿名以及防篡改等特性的数据管理方法，为经济和社会活动中亟待解决的、在实体间建立信任和提高效率的问题提供解决方案。 Hyperledge... 展开 区块链近年来迅速发展，能够在分布式的环境中，进行安全和不可逆的价值转移，同时也提供了一种去中心化、安全、匿名以及防篡改等特性的数据管理方法，为经济和社会活动中亟待解决的、在实体间建立信任和提高效率的问题提供解决方案。 Hyperledger Fabric作为区块链技术发展中活跃的开源平台，被广泛研究和应用，目前存在着以下的瓶颈或不足：（1）Hyperledger Fabric支持的数据库仅有LevelDB和CouchDB两种，它们属于Key-Value模式的NoSQL数据库，对数据的关系访问支持有限；（2）区块链系统中数据的逻辑结构是一种链式结构，执行一次完整的查询往往需要沿着链条指针顺序访问，查询效率低下；（3）Hyperledger Fabric系统对数据的操作需要借助链码，由于链码需要提前编译更新，导致其对存储数据查询的可扩展性差，查询功能单一受限。如果没有有效的关系查询支持，Hyperledger Fabric的应用将受到极大限制。 目前，针对区块链在查询方面不足的研究，主要有两种增强的思路：（1）通过区分记录或赋予节点不同的查询能力，从而优化查询路径，实现区块数据的有效查询；（2）将区块链系统与数据库结合，利用数据库的优势，实现区块链系统查询功能优化。第一种思路可以有限地提高查询效率，但是系统支持的访问方法和查询功能都没有得到改善。第二种思路可以有效地增加系统支持的访问方法、查询功能更加灵活丰富。当前，采用第二种思路的解决方案基本都是与NoSQL数据库进行结合，很少利用关系数据库强大的查询功能。关系型数据库结构化的特点以及简单易用的SQL语句，可以实现复杂的查询逻辑。为了更加完善地解决查询相关的问题，有必要引入关系型数据库。然而无论哪种数据库的引入都需要解决数据库中的数据可能被篡改的问题。 为此，本文在引进关系型数据库的同时，设计了数据的同步存储操作和存储验证逻辑，解决Hyperledger Fabric在查询方面存在的问题。首先，提出一种区块链数据的关系查询解决方案FabricSQL，将Hyperledger Fabric与MySQL相结合，增加对区块链系统关系查询的支持。用户直接通过MySQL数据库访问区块链数据，查询不仅高效，而且通过使用MySQL的查询语言，丰富系统的查询功能。其次，在区块链与数据库结合之后，为了避免链上无效交易对查询数据正确性的影响，采用侦听的方法，把实时存储的区块链有效交易数据同步存储到SQL数据库中。最后，为防止数据库中的数据被篡改，提出一种交易数据存储验证机制，在SQL数据存储时使用Salt加密方法，在数据顺序追加时引入区块链前哈希的思想防止作恶。在用户访问时，对加密数据解码后，进行数据一致性校验，通过校验之后返回请求的数据和校验结果，保证数据的安全性。 本文借助于设备管理的交易数据，在设计的原型FabricSQL和原生的Fabric区块链系统上进行多项查询性能的对比实验，包括防篡改能力测试、状态数据和历史数据的查询效率对比。实验结果表明，FabricSQL同时拥有区块链和关系型数据库的良好特性，是一种有效的区块链查询优化方案。 收起