具有区块链结构的数据库.pdfVIP

具有区块链结构的数据库

作者：任晋宏肖攸安黄文禹

来源：《软件》2020年第06期

摘要：区块链是一种链式存储数据结构，它的特点是对于数据修改有固有抵抗力，但在

检索方面有着较大的弊端。传统SQL数据库中由于开放数据访问和复杂的网络安全破坏机制

所提供的易变环境，数据极易被篡改且无法被直接检测到。本文通过借鉴区块链技术思想，设

计10区块链结构数据表为传统关系型数据库赋予区块链的防篡改、防伪特性，在保证数据可

信的同时拥有较高的检索速度。

关键词：区块链;数据库;防篡改;数据可信

中图分类号：TP311文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.06.013

本文著录格式：任晋宏，肖攸安，黄文禹，等.具有区块链结构的数据库[J].软件，2020，

41（06）6367

【Abstract】：Blockchainisakindofchainedstoragedatastructure，whichhasinherent

resistancetodatamodification，butithasgreatdisadvantagesinretrievinginformation.Duetothe

volatileenvironmentprovidedbyopendataaccessandcomplexnetworksecurityfailuremechanism

intraditionalSQLdatabase，dataiseasilytamperedandcannotbedirectlydetected.Inthisessay，

byreferringtotheblockchaintechnology，thedatatablewithblockchainstructureisdesignedto

givetheblockchain25tamper-proofandanti-counterfeitingfeaturestothetraditionalrelational

database，soastoensurethedatacredibilityandatthesametimehaveahighretrievalspeed.

【Keywords】：Blockchain;Database;Tamperproofstorage;Reliabledata

引言0

随着Bitcoin、Ethereum、Ripple等加密货币的兴起，其底层的区块链技术不断发展并受到

各领域的密切关注[1]。区块链技术规定了区块链的数据定义，以比特币为例，每个区块由区

块头和区块体两部分组成，区块体中存放了自前一区块之后发生的多笔交易;区块头中存放了

前块哈希（PreBlockHash）、随机数（Nonce）、Merkle根（MerkleRoot）等[2]。区块链是用

于数据存储并保证数据可信的链式数据结构。

区块链的特点和它的缺点一样突出，由于其较差的数据格式，它在有哪些信誉好的足球投注网站查询方面不尽如人

意。例如，比特币中一个事物的发布、验证和最终的确认可能需要1个小时甚至更久的时间

[3]。传统SQL数据库不但有数据结构化的特点，还有快速查询处理的优势，但它不能抵抗数

据修改。

为了实现同时具备区块链对数据的固有抵抗力和高效的查询速度，本文借鉴区块链技术设

计了区块链结构的数据库，通过对数据库表增设hash、prehash等字段并结合数字签名技术、

哈希算法使其符合区块链数据结构。数据库中每条记录可视作一个区块，每个区块的哈希值都

包含前一区块的哈希值，每个区块的哈希不仅是为区块数据提供篡改阻力的元数据，也是指向

前一区块的哈希指针;每个区块中的数字签名为数据提供了防伪证明。关系型数据库中的数据

库表可视为一条区块链，多张表可视为多条区块链，可针对单张表进行数据校验，验证数据完

整性。

区块链结构数据1库

区块链数据结构1.1

区块链中的每个区块都通过散列值连接到前一个区块，每个区块主要由区块头和包含交易

数据的区块体组成[2]。区块链的数据结构如表1所示。

区块链中的前后区块通过哈希值进行连接，哈希值是对交易数据和前一区块的哈希值进行

Hash运算得到的结果。为了