一种面向双中台双链架构的内生性数据安全交互协议研究

刘峰; 杨杰; 李志斌; 齐佳音

doi:10.3969/j.issn.1000-5641.202091014

一种面向双中台双链架构的内生性数据安全交互协议研究

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.202091014

刘峰^{1, 2,},
杨杰²,
李志斌³,
齐佳音^{2, 4, ,}

1.
华东师范大学计算机科学与技术学院, 上海　200062
2.
上海对外经贸大学人工智能与变革管理研究院, 上海　200336
3.
华东师范大学数据科学与工程学院, 上海　200062
4.
可信分布式计算与服务教育部重点实验室, 北京　100086

基金项目: 国家自然科学基金(72042004)

详细信息

作者简介:
刘峰：刘　峰, 男, 博士研究生, 研究方向为区块链、密码学、数据科学. E-mail: lsttoy@163.com

通讯作者:
齐佳音, 女, 教授, 博士生导师, 研究方向为前沿技术与变革管理. E-mail: ai@suibe.edu.cn

中图分类号: TP301
计量
- 文章访问数: 340
- HTML全文浏览量: 191
- PDF下载量: 36
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2020-08-14
- 网络出版日期: 2020-09-24
- 刊出日期: 2020-09-24

Research on an endogenous data interaction protocol for the dual-middle platform and dual-chain architecture

LIU Feng^{1, 2
,},
YANG Jie²,
LI Zhibin³,
QI Jiayin^{2, 4
, ,}

1.
School of Computer Science and Technology, East China Normal University, Shanghai　200062, China
2.
Institute of Artificial Intelligence and Change Management, Shanghai University of International Business and Economics, Shanghai　200336, China
3.
School of Data Science and Engineering, East China Normal University, Shanghai　200062, China
4.
Key Laboratory of Trusted Distributed Computing and Services, Ministry of Education, Beijing　100086, China

摘要

摘要: 自“数据+业务”的双中台架构被提出以来, 中台间数据进行安全交互的效能显得尤为重要. 基于此, 本研究提出了一种高效的交互式协议, 在借助区块链双链结构保证数据安全可信的情况下, 改善了内生性数据在中台间交互效率低的问题. 对新协议中核心的门限签名技术进行实验模拟的结果表明新协议在链下签名、链上验签过程中比传统单一链上签名及验签的方法节省了42.1%的时间成本. 新协议对中台融合区块链技术、加快中台与区块链的广泛实践均具有积极推动作用.
- 双中台双链架构 /
- 高效数据交互协议 /
- 链下门限签名 /
- 链上验证签名 /
- 区块链
Abstract: Since dual-middle platform architecture of “data and business” was first proposed, the efficiency of secure data interaction between middle platforms has become particularly important. This paper proposes an efficient interaction protocol, while ensuring data security and credibility with the help of a blockchain dual-chain structure, to optimize the efficiency of endogenous data interaction between middle platforms. By extracting the core threshold signature technology in the new protocol, the simulation experiment showed that the protocol reduced 42.1% of the overhead time used in the off-chain signature and on-chain verification processes compared with the method for traditional single signature and on-chain verification. The new protocol will have a positive impact on the integration of blockchain technology in the middle platform and on accelerating the overall adoption of the middle platform and blockchain.
- dual-middle platform and dual-chain architecture /
- efficient data exchange protocol /
- off-chain threshold signature /
- on-chain verification signature /
- blockchain

HTML全文

图 1 双中台架构图

Fig. 1 Architectural diagram of dual-middle platform

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 双链架构图

Fig. 2 Architectural diagram of dual-chain

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 双中台双链交互流程

Fig. 3 Dual-middle platform and dual-chain interactive process

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 内生性数据交互协议—以业务中台和业务链为例

Fig. 4 Endogenous data interactive protocol—using the business platform and business chain as examples

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 算法流程示意图

Fig. 5 Algorithm flow diagram

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 6 单次签名验签测试结果图

Fig. 6 Unit testing about results of signature and verification

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 7 基于业务链的数据上传及下载函数接口

Fig. 7 Data upload and download parameter result graph based on a business chain

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 8 两种不同方案的签名及验签总时间开销对比柱形图

Fig. 8 Column chart comparing the total overhead time of signature and verification for two different schemes

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 三组签名及验签测试对照组的时间开销

Tab. 1 The overhead time for a control group with three sets of signatures and verification tests

实验次数	签名前可信参数产生时间/ms	中台对照组-链下签名及验签		区块链对照组-链上签名及验签		基于改进的协议签名
实验次数	签名前可信参数产生时间/ms	签名花费时间/ms	验证花费时间/ms	签名花费时间/ms	验证花费时间/ms	签名花费时间/ms	验证花费时间/ms
1	1141	9	64	17592	23562	14	18024
2	1050	9	54	15756	22290	13	15174
3	972	10	47	14490	21366	14	18852
4	1156	10	57	15096	20808	13	18078
5	1052	10	43	10896	17058	13	18930
6	1181	10	52	11112	17118	10	18612
7	1274	10	61	11520	16398	12	25680
8	1060	9	65	15216	21336	10	16938
9	971	9	53	12318	17058	12	18600
10	1339	9	64	12132	17184	9	21924
11	1000	9	54	12858	18738	10	16206
12	1301	9	48	11142	16938	15	16866
13	985	9	53	11352	16998	11	18540
14	1234	10	59	13374	18918	10	15810
15	1027	10	52	12174	18126	11	18834
16	1009	9	58	14340	19824	9	18750
17	1160	9	50	14220	20400	13	23478
18	1298	9	43	11688	17412	14	16572
19	1041	9	48	12792	18498	9	18048
20	1108	11	50	12540	18720	11	17160

下载: 导出CSV

参考文献(13)

[1]	伊夫·莫里厄, 李舒, 阮芳, 等. 平台化组织: 组织变革前沿的“前言” [J]. 哈佛商业评论, 2016(10): 108-134.
[2]	谭虎, 陈晓勇. 详解阿里云数据中台, 一篇文章全面了解大数据“网红” [EB/OL]. 阿里数据. (2019-09-23) [2020-07-14]. https://dp.alibaba.com/exchange/article?spm=a215hz.13439232.0.0.b2f54aa0InEHIF&articleId=28.
[3]	邓立君. 数据中台与大数据中心分析 [J]. 电子世界, 2019(22): 85-86.
[4]	宫志奇. 浅谈业务中台在港口的应用和挑战 [J]. 计算机产品与流通, 2019(10): 165.
[5]	赵冠东, 张才俊, 欧阳红, 等. 基于业务中台的全渠道运营支撑平台架构设计研究 [J]. 供用电, 2019(6): 67-71.
[6]	付威. 东方金信数据中台 [J]. 软件和集成电路, 2019(8): 98.
[7]	LI Z, YANG Y. RRect: A novel server-centric data center network with high power efficiency and availability [J]. IEEE Transactions on Cloud Computing, 2018: 914-927.
[8]	WIN N W, THEIN T. An efficient big data analytics platform for mobile devices [J]. International Journal of Computer Science and Information Security, 2015, 13(9): 1-10.
[9]	ANTHONY A, SHIH Y K, JIN R, et al. Leveraging a graph-powered, real-time recommendation engine to create rapid business value [C]// Proceedings of the 10th ACM Conference on Recommender Systems. 2016: 385-386.
[10]	毕娅, 周贝, 冷凯君, 等. 基于双链架构的医药商业资源公有区块链 [J]. 计算机科学, 2018, 45(2): 40-47.
[11]	GAI K, CHOO K K R, ZHU L. Blockchain-enabled reengineering of cloud datacenters [J]. IEEE Cloud Computing, 2018, 5(6): 21-25.
[12]	LI H C, GAI K K, FANG Z K, et al. Blockchain-enabled Data Provenance in Cloud Datacenter Reengineering [C]// Proceedings of the 2019 ACM International Symposium on Blockchain and Secure Critical (BSCI’19). New York: Association for Computing Machinery, 2020: 68-74.
[13]	SHOUP V. Practical threshold signatures [C]// International Conference on the Theory and Applications of Cryptographic Techniques. Berlin: Springer-Verlag, 2000: 207-220.