[发明专利]一种面向时空数据的区块链架构及范围查询处理方法

说明书

一种面向时空数据的区块链架构及范围查询处理方法，包括以下步骤：步骤1：依据节点在区块链网络中的作用划分节点类别；步骤2：对产生的时空数据进行数据处理并签名确认，然后将时空数据发布到区块链网络中，由其中的节点进一步处理；步骤3：从区块链网络中获取时空数据，当数据量达到一定峰值范围，即(1M‑2M)时，将时空数据存储在基于四叉树及单链表存储结构的区块中，并在块头中引入所存时空数据的时间范围及空间范围，之后将区块通过对多个前向区块的引用存储到区块链中。步骤4：给出要查询时空数据的时间及空间维度范围，在构建的区块链中利用区块头中存储的时空范围进行时空数据的范围查询，并返回查询结果。本发明通过上述方法，在提高时空数据吞吐量以及时空数据查询效率方面提升了区块链技术对于时空数据的支持度。

技术领域

本发明一种时空数据的存储及查询方法，具体为一种面向时空数据的区块链架构及范围查询处理方法。属于块链及分布式数据存储领域。

背景技术

区块链是按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，其本质是一种去中心化的分布式账本，并通过密码学的方式保证分布式账本的不可篡改。其优点是去中心化、防篡改、可追溯，因此区块链能够安全可靠的存储数据记录。由于区块链技术在数据管理上的优点，区块链技术已被广泛应用于金融、医疗、教育等领域，并且随着区块链技术的不断发展，区块链技术将会应用到更多的领域中。

时空数据是指具有时间维度及空间维度的数据，供应链管理、电子商务等领域中的数据类型多为时空数据。保证时空数据的完整、透明及安全存储在实际应用中具有重要意义，而目前时空数据的存储方式多为集中式存储，该存储方式导致时空数据不透明、易形成数据孤岛、出现问题溯源困难。

因此考虑将时空数据管理与区块链技术结合起来，利用区块链技术的去中心化、防篡改、可追溯的特点管理时空数据，将产生的时空数据存储在区块链中，并由多方共同参与存储数据副本，实现时空数据的透明、安全存储以及出现问题有源可查。

时空数据具有对于时间敏感、变化速度快、数据规模大的特点，而传统的区块链技术难以满足时空数据的特点，因此对时空数据的支持度有限。例如，比特币区块链每秒仅能处理7笔交易，远低于时空数据的吞吐量需求。其次传统区块链技术繁琐的投票确认机制导致时空数据确认时间长，上链速度慢。最后传统区块链技术在数据查询方面查询方式低下，进行数据查询时，首先从最新的区块开始查询，然后依据块头中的哈希指针回溯到前一个区块中查询，直到创世区块。

综上所述，现有的传统区块链技术在时空数据管理方面的缺点在于：1.对时空数据的处理效率低，其繁琐的投票确认机制导致时空数据上链速度慢，难以满足时空数据的吞吐量需求。2.传统区块链技术在数据查询方面查询形式单一，仅支持基于数据哈希值的查询，查询方式为遍历查询，最差情况下需要遍历到创世区块，难以满足时空数据的快速查询需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向时空数据的区块链架构及范围查询处理方法。该方法解决现有传统区块链技术对于时空数据管理的支持度有限的技术问题，能够快速处理产生的时空数据，并支持时空数据的快速查询。

本发明目的是通过下述技术方案实现的：一种面向时空数据的区块链架构及范围查询处理方法，包括以下步骤：

步骤1：依据节点在区块链网络中的作用划分节点类别；

步骤2：对新产生的时空数据进行数据处理并签名确认，然后将时空数据发布到区块链网络中，由其中的节点进一步处理；

步骤3：从区块链网络中获取时空数据，当数据量达到一定峰值范围(1M-2M)时，将时空数据存储在基于四叉树及单链表存储结构的区块中，并在块头中引入所存时空数据的时间范围及空间范围，之后将区块通过对多个前向区块的引用存储到区块链中；

步骤4：给出要查询时空数据的时间及空间维度范围，在构建的区块链中利用区块头中存储的时空范围进行时空数据的范围查询，并返回查询结果。