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焦通,申德荣,聂铁铮,寇月,李晓华,于戈.区块链数据库:一种可查询且防篡改的数据库.软件学报,2019,30(9):0
区块链数据库:一种可查询且防篡改的数据库
BlockchainDB:A Querable and Immutable Database
投稿时间:2018-06-10  修订日期:2018-08-28
DOI:10.13328/j.cnki.jos.005776
中文关键词:  区块链  数据库  可查询  哈希指针  不可篡改索引  可回溯
英文关键词:blockchain  database  blockchain query  hash pointer  immutable index  retrospective
基金项目:国家重点研究发展计划(2018YFB1003404);国家自然科学基金(61472070,61672142,U1435216)
作者单位E-mail
焦通 东北大学 计算机科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110169  
申德荣 东北大学 计算机科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110169 shendr@mail.neu.edu.cn 
聂铁铮 东北大学 计算机科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110169  
寇月 东北大学 计算机科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110169  
李晓华 东北大学 计算机科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110169  
于戈 东北大学 计算机科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110169  
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中文摘要:
      随着比特币,以太币等一系列加密货币的兴起,其底层的区块链技术受到越来越广泛的关注.区块链有防篡改,去中心化的特性.以太坊利用区块链技术来构建新一代去中心化的应用平台.BigchainDB将区块链技术与传统的分布式数据库相结合,利用基于联盟投票的共识机制改进传统Pow机制中的节点全复制问题,提高系统的扩展性与吞吐率.但是现有的区块链系统存储的信息大都是固定格式的交易信息,虽然在每个交易里有数据字段,但是现有的区块链系统并不能经由链上对交易内的数据字段的具体细节进行直接查询.如果想要查询数据字段的具体细节,只能先根据交易的哈希值进行查询,得到该交易的完整信息,然后再检索该交易内的数据信息.数据可操作性低,不具备传统数据库的查询功能.本文首先提出了一种区块链数据库系统框架,将区块链技术应用于分布式数据管理;其次提出了一种基于哈希指针的不可篡改索引,根据该索引快速检索区块内数据,以此实现区块链的查询;最后通过实验测试数据库的读写性能,实验结果表明,本文提出的不可篡改索引在保证不可篡改的同时具有较好的读写性能.
英文摘要:
      With the rise of a series of crypto-currencies, such as Bitcoin, Ether, the underlying blockchain technology has received more and more attention. The blockchain is known as the characteristicof decentralization and immutability. Ethereum utilizes the blockchain technology to build the next generation decentralized application platform. BigchainDB combines blockchain technology with traditional distributed databases, and uses the federal based voting to improve the traditional PoW mechanism and finally improves the system's scalability and throughput. However, the existing blockchain system mostly stores transaction information with a fixed-form. Although there are data fields in each transaction, the existing blockchain system cannot directly query the specific details within the data fields of the transaction data from the blockchain data. To query the specific details of the data field, it must first query the transaction with the hash value of the transaction to get the complete information of the transaction, and then retrieve the details in the transaction data. This mechanism has a low operability of data and a lack of query functions of the traditional database. This paper first proposes a framework of blockchain database system, which applys blockchain technology to distributed data management.Then we propose an immutable index based on hash functions. According to the index, the data in the block can be quickly retrieved to implement the query processing in the blockchain. Finally, we design experiments to test the database's read/write performance. The experimental results show that the immutable index has good read/write performance while ensuring immutability.
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