基于Rocksdb的可验证数据库研究与实现

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现代社会是一个合作共享的社会。为了实现互惠互利,越来越多的企业开始选择将数据进行共享,以求实现更加方便快捷的合作。此外,随着云技术的发展,越来越多的企业也选择将数据存放到云数据库中,来避免本地部署的高额代价,从而高效的实现数据共享。然而,数据共享的各方之间并不一定是互相信任的。参与的角色无法得知数据是否遭受篡改,也无法准确定位做出恶意行为的实体。区块链的出现似乎为数据共享提供了一个可行的方案。由于区块链具有数据防篡改、可溯源等特点,其天生就可以为数据共享的各方提供数据完整性的验证。然而,区块链庞大的空间需求使得小型企业难以承受庞大的开销。另一方面,区块链查询与更新效率比较低下,无法满足用户的需求。因此,如何做到既能保证数据的完整性,又能拥有高效的查询与更新性能,成为了数据共享场景亟待解决的问题。论文在以往对于数据完整性与区块链可扩展性的研究基础上,主要做出了以下的工作:1)基于Rocksdb,设计并实现了一种可验证数据库的原型系统——v Rocks。v Rocks将数据存放在Rocksdb中,同时引入了区块链,将数据证明存放在区块链中,实现不可篡改的效果。2)提出了一种全新的认证数据结构——多层主从认证树,用于生成完整性验证所需的证明。介绍了其数据结构,并针对不同的操作类型,给出了证明生成与完整性验证的流程。相对于传统的认证数据结构——默克尔哈希树,多层主从认证树具有更好的证明生成与完整性验证效率。3)为v Rocks实现角色管理功能,可以在达成共识的前提下,更改角色的权限。同时,系统会将角色的恶意行为记录,并给与一定惩罚,以督促角色不要做出恶意的行为。最后,论文对v Rocks系统进行了功能测试。测试结果表明,v Rocks能够正确实现数据库基本操作、数据完整性验证和角色管理等基本功能,满足了作为可验证数据库的基本需求。
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