一种基于区块链的视频存储管理方法及系统

技术领域

本发明涉及一种基于区块链的视频存储管理方法及系统，特别是涉及H04B领域。

背景技术

随着计算机技术的发展，数据的存储为后期的资料查找，以及证据提供带来了极大的便利。但是现有技术中，对于数据备份的安全性成了首要问题，无论是自己存储或是云端存储，加密被破解的容易程度于黑客而言都是极其容易的，同时针对企业型的数据备份也会出现内部人员篡改的隐患，从而对后期的资料查找带来困难。

发明内容

发明目的：提出一种基于区块链的视频存储管理方法及系统，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：第一方面，提出了一种基于区块链的视频存储管理方法，该方法具体包括以下步骤：

接收视频信息采集群组上传的视频数据；

对所述视频数据进行预处理，存储原视频数据至云端、预处理后的视频数据至区块链中；

当所述视频数据被请求读取时，验证请求信息，并在验证成功后授予读取权限；

其中，由至少一个信息采集设备构成一个视频信息采集群组，并通过基站将采集到的视频数据传输至边缘节点服务器中；

所述边缘节点服务器将所述视频数据保存至本地数据库，同时根据按需分配的带宽，上传经过预处理后的视频数据至云端，在接收到云端确认存储完毕的确认信息后，删除本地数据库中的数据。

在第一方面的一些可实现方式中，根据按需分配的方式，所述视频数据传输至云端时，将带宽分配划分信息采集设备传输视频数据至边缘节点服务器，以及边缘节点服务器将视频数据传输至云端。

当所述视频数据从所述信息采集设备传输至边缘节点服务器时，若云端中的总带宽为B，则按照权重分配到第i个边缘节点服务器的带宽为：

式中，B表示云端中总的带宽；

根据所述信息采集设备传输数据时，传输成功的概率、传输失败的概率，以及所述边缘节点服务器所有信息采集设备传输成功的概率、传输失败的概率、与云端之间传统通道空闲的概率，和视频数据传输过程中消耗的时间，获得第i个信息采集设备占用传输介质在总传输介质的比例：

式中，

根据比例大小

根据竞争窗口参数可以获取信息采集设备占用传输介质在总传输介质中的比例大小，所以一个边缘节点服务器连接信息采集设备所需的有效带宽值的有效带宽为：

引入的拉格朗非负乘数

式中，

在第一方面的一些可实现方式中，视频数据经过预处理存入区块链的过程为：首先，预先创建视频数据存储区间，并读取所述视频数据的缓存地址；其次，按时间顺序对每一帧进行获取，并编码；再次，存储编码后的视频数据至所述视频数据存储区间中；从次，当获取到的视频数据满足所述视频数据存储区间预设大小时，关闭当前视频数据存储区间，并创建新的视频存储区间；最后，视频数据存储区间按照时间顺序构成视频数据传输队列。

编码过程中通过层间、空间和时间的相关性程度预测深度，在去除可能性小的深度情况下，对编码的深度进行编码，在判断残差系数是否服从高斯分布的前提下，跳过帧内模式，并对深度编码得到残差系数进行左右或者上下的划分，从差异的显著性判断是否提前终止深度编码。

在第一方面的一些可实现方式中，所述视频数据经过预处理存入区块链的过程为：

创建视频数据存储区间；

读取所述视频数据的缓存地址；

按时间顺序对每一帧进行获取，并编码；

存储编码后的视频数据至所述视频数据存储区间中；

当获取到的视频数据满足所述视频数据存储区间预设大小时，关闭当前频数据存储区间，并创建新的视频存储区间；

所述视频数据存储区间按照时间顺序构成视频数据传输队列，相邻的视频数据存储区间在各自进行哈希加密后，在两两进行哈希加密，直至获取到最终哈希值；

将所述最终哈希值作为视频摘要值存入所述区块链中。

在第一方面的一些可实现方式中，至少由一个区块构成区块链；所述区块包括区块头和区块体；所述区块头包括前一区块的哈希值、时间戳、Merkle根和当前区块的编号；所述区块体包括以Merkle树形式存在的视频数据详细信息。实现在视频数据效验和快速归纳的同时，达到交易信息“压缩”和防篡改的目的。

在第一方面的一些可实现方式中，由用户节点、云存储节点、代理节点和区块链完成视频数据请求验证过程；所述用户节点为原始视频数据的拥有者，进一步划分为数据请求节点和数据响应节点；所述云存储节点为实现云端数据存储的节点；所述代理节点用于部署智能合约，维护数据请求和响应数据请求。

在第一方面的一些可实现方式中，所述视频数据被请求读取的过程进一步为：

所述数据请求节点通过所述代理节点部署的智能合约，向数据响应节点发送视频数据请求信息；

所述智能合约生成数据请求节点的身份证明，并返回至所述数据请求节点；

所述数据请求节点根据所述身份证明向所述云存储节点申请视频数据读取权限；

所述云存储节点验证所述身份证明，验证成功后将数据请求节点请求的视频数据发送给数据请求节点；

所述数据请求节点接收云存储节点发送的视频数据并验证有效性，验证结果为有效时，广播下载成功消息；

将实现过程记入区块链。

在第一方面的一些可实现方式中，在所述视频数据被请求读取的过程中，节点之间的数据交互涉及数据的加密和解密，以及数据签名和验签。

所述加密为利用公钥对数据进行加密；所述解密为接收到加密后的数据后，利用私钥进行数据解密。

所述签名为利用私钥进行数据签名；所述验签为接收到签名后的数据后，利用公钥进行数据验签。

所述公钥被设置为与私钥对应，在数据传输过程中，用于生成进行数据交互的地址，以及加密数据，完成数据交互。

所述私钥在数据签名中，被设置为向除自身之外的节点验证自己的身份。

在第一方面的一些可实现方式中，在所述视频数据被请求读取的过程中，所述云存储节点在区块链中，利用数据请求节点的公钥，对签名后的身份证明信息进行验签；所述签名后的身份证明信息为数据请求节点利用自身私钥签名形成的身份证明信息；

验证结果为通过时，所述云存储节点返回携带云存储节点签名后的验证信息至数据请求节点；反之数据请求失败；

所述数据请求节点对接收到的验证信息进行验证；

验证通过时，通过数据传输路径进行数据交互；反之，数据请求失败。

第二方面，提供一种区块链节点，该节点包括：

存储器，被设置为存储计算机程序；

处理器，被设置为执行所述存储器中所述计算机程序，以实现任意一项方法步骤。

第三方面，提出一种基于区块链的视频存储管理系统，该系统包括至少一个区块链节点。所述区块链节点被设置为执行任意一项方法步骤。

有益效果：本发明提出了一种基于区块链的视频存储管理方法及系统，通过基于区块链的轻量级可验证保护系统，将获取到的数据放置云存储中，并在区块链中放置数据摘要值，克服了数据存储空间小的问题；同时，分布式区块链的特点，避免了中心节点损害造成的系统崩溃现象，使得系统的鲁棒性得到提升；涵盖时间戳的数据在哈希函数加密后，形成可溯源的数据串，对比哈希值也可快速验证数据是否被篡改，保准数据的准确性。另一方面，去中心化的区块链的实现，使得区块链上数据更具公开性和透明性，更利于多平台和多单位的共同管理。

附图说明

图1为本发明实施例的数据处理流程图。

图2为本发明实施例区块体中记录数据的形式框图。

具体实施方式

本发明通过一种基于区块链的视频存储管理方法及系统，实现基于区块链技术的视频存储，保证了大量数据在传输存储过程中的可靠性、自动化性和便捷性。为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，提出一种基于区块链的视频存储管理方法，如图1所示，该方法具体包括以下步骤：

接收视频信息采集群组上传的视频数据；

对所述视频数据进行预处理，存储原视频数据至云端、预处理后的视频数据至区块链中；

当所述视频数据被请求读取时，验证请求信息，并在验证成功后授予读取权限。

在进一步的实施例中，由至少一个信息采集设备构成一个视频信息采集群组，信息采集设备通过视频数据的方式，实时记录对应的周围环境。每个信息采集群组连接一个基站，并通过该基站与边缘节点服务器进行数据交互。

具体的，信息采集设备将采集到的视频数据通过基站上传至边缘节点服务器中，边缘节点服务器与本地数据库连接，将接收到的视频数据存储至本地数据库中。

同时，边缘节点服务器对视频数据进行预处理并将处理后的视频数据传输至云端以及区块链中，当接收到云端上传成功的确认信息时，删除本地数据库中存储的视频数据信息。从而达到长久存储视频数据的同时，减轻本地数据库的存储压力。

在进一步的实施例中，视频数据经过预处理存入区块链的过程为：首先，预先创建视频数据存储区间，并读取所述视频数据的缓存地址；其次，按时间顺序对每一帧进行获取，并编码；再次，存储编码后的视频数据至所述视频数据存储区间中；从次，当获取到的视频数据满足所述视频数据存储区间预设大小时，关闭当前视频数据存储区间，并创建新的视频存储区间；最后，视频数据存储区间按照时间顺序构成视频数据传输队列，如图2所示，相邻的视频数据存储区间在各自进行哈希加密后，再两两进行哈希加密，直至获取到最终哈希值，将所述最终哈希值作为视频摘要值存入所述区块链中。通过对视频数据进行压缩编码，可在削弱冗余信息的同时，达到占有较少的资源占有量，以及获取更多的数据传送量。

具体的，利用视觉滞留性，在重构视频质量能达到需求的前提下，利用有损视频压缩方式，在允许最小失真范围内，大幅度地压缩视频数据，从而缓解传输过程中频带有限的情况。

编码过程中通过层间、空间和时间的相关性程度预测深度，在去除可能性小的深度情况下，对编码的深度进行编码，在判断残差系数是否服从高斯分布的前提下，跳过帧内模式，并对深度编码得到残差系数进行左右或者上下的划分，从差异的显著性判断是否提前终止深度编码，从而达到提高编码效率的同时实现快速编码。

首先，预测当前编码单元的深度；其次，采用层间模式进行编码；再次，判断当前的层间模式是否为最优模式；从次，当判断结果为否时，采用帧内编码模式，并继续判断当前是否为最优深度，反之，直接判断当前是否为最优深度；最后，当判断结果为是时，停止深度编码；反之，回到层间编码，继续进行循环迭代。

大量的视频数据传输至云端时，由于数据在传输通道中的碰撞，以及传输通道的错误，常常会造成数据传输时延或者传输失败的问题，另一方面，长时间的数据处理也会增强数据被篡改的可能，从而致使初始数据的可信度不高。本发明通过基站与边缘节点服务器协助用户传输和处理视频数据，以及按需分配带宽的形式，解决上述问题。

在进一步的实施例中，通过优化后的带宽分配方法，预估所有视频信息采集设备所需要的的有效带宽，在实际应用中根据网络中的带宽大小，在不超过实际带宽的情况下获取不同信息采集设备所需的最优带宽大小。

具体的，带宽的分配包括云端与边缘节点服务器的划分和边缘节点服务器与各个信息采集设备之间的划分。当存在N个边缘节点服务器时，若云端中的总带宽为B，则按照权重分配到第i个边缘节点服务器的带宽为：

式中，B表示云端中总的带宽；

每个边缘节点服务器将获取的带宽分配到与自己相连的信息采集设备时，根据每个信息采集设备的性能，在确保视频画质损失最小的情况下，合理分配。将信息采集设备中数据的传输划分为应用层、连接层和物理层，当第i个信息采集设备的物理层的传输速率为

则有：

式中，

根据传输通道的错误率、多个文案传输过程中的碰撞率和不同文件长度，优化信息采集设备所需的有效带宽值。其中，信息采集设备传输失败的原因主要为通道错误产生的，当第i个信息采集设备与其他信息采设备竞争传输介质的概率为

式中，

式中，

式中，

式中，

当每个信息采集设备成功传输一个数据包所要消耗的时间为

式中，

第i个边缘节点服务器连接的所有信息采集设备传输失败所持续的时间为：

式中，

综上，第i个信息采集设备占用传输介质在总传输介质中的比例大小

即：

式中，

根据比例大小

因此，根据竞争窗口参数可以获取信息采集设备占用传输介质在总传输介质中的比例大小，所以一个边缘节点服务器连接信息采集设备所需的有效带宽值的有效带宽为：

根据引入的拉格朗非负乘数

式中，

在分布式的网络中，

根据

式中，

在有限网络带宽的限定下，通过为不同信息采集设备分配合适的带宽，可以更好地解决因实际应用中干扰情况导致传输占用时长与实际占用时长不一致的问题。

存储视频摘要数据信息的区块链进一步包括区块头和区块体，其中，区块头包括前一区块的哈希值、时间戳、Merkle根和当前区块的编号；区块体包括以Merkle树形式存在的视频数据详细信息，即得到视频摘要值的过程中，产生的数据信息。同时，如表1所示，区块链中还包括视频拥有者的公钥地址、预设的视频名称、视频编号、视频日期、视频的开始时间和视频结束的结束时间。

表1 区块链中的数据内容

在进一步的实施例中，由用户节点、云存储节点、代理节点和区块链完成视频数据请求验证过程。其中，用户节点为原始视频数据的拥有者，进一步划分为数据请求节点和数据响应节点；云存储节点为实现云端数据存储的节点；代理节点用于部署智能合约，维护数据请求和响应数据请求。根据智能合约，数据请求节点与云存储节点通过验证进行视频数据读取权限的认定。

具体的，在视频数据被请求读取的过程中，代理节点部署用于作为数据交互依据的智能合约，数据请求节点通过代理节点部署的智能合约，向数据响应节点发送视频数据请求信息。

智能合约生成数据请求节点的身份证明，并返回至数据请求节点。数据请求节点接收到身份证明信息后，利用自身的公钥地址将数据信息进行打包，然后，通过自身的私钥对打包后的数据进行签名，并将签名后的数据信息发送给云存储节点进行验证。

云存储节点在接收到签名后的数据信息后，利用数据请求节点的公钥进行信息解密，并与区块链中存储的身份证明信息进行对比，当验证结果为通过时，返回包含云存储节点公钥地址和数据请求节点公钥地址的验证信息至数据请求节点。

数据请求节点接收云存储节点发送的验证信息并验证有效性，验证结果为有效时，通过数据传输通道进行视频数据传输。

当下载传输过程完成后，数据请求节点广播下载成功消息，并将此次实现过程记入区块链中。

智能合约作为电子形式的承诺，用于在数据请求者和被请求者之间进行限定，当达到预设的启动条件时，智能合约则会自动启动。智能合约中记录的数据交互过程同时会记录在区块链中，所以在区块链中也可查看数据交互过程中产生的数据。智能合约拥有不可篡改性，当出现问题时，智能合约则会被销毁；同时，因为区块链呈现分布式的特点，所以智能合约拥有稳定性，因此，单一的节点出现问题时，并不会导致智能合约出现失效的情况。

在进一步的实施例中，公钥与私钥对应，在数据传输过程中，公钥用于生成进行数据交互的地址，以及加密数据，完成数据交互；私钥在数据签名中，被设置为向除自身之外的节点验证自己的身份。由于密钥的生成过程不可逆，所以无法通过公钥推导出私钥，从而保证了数据的不可篡改性和隐私性。

在进一步的实施例中，视频数据在数据请求节点和云存储节点之间进行交互的过程中，云存储节点在接收到数据请求节点的身份信息后，在区块链中，利用数据请求节点的公钥，对签名后的身份证明信息进行验签。其中，签名后的身份证明信息为数据请求节点利用自身私钥签名形成的身份证明信息。

当验证结果为通过时，云存储节点返回携带云存储节点签名后的验证信息至数据请求节点；反之数据请求失败。

随后，数据请求节点对接收到的验证信息进行验证；验证通过时，通过数据传输路径进行数据交互；反之，数据请求失败。

在一个实施例中，提出一种区块链节点，包括：

存储器，被设置为存储计算机程序；

处理器，被设置为执行所述存储器中所述计算机程序，以实现任意一项方法步骤。

在一个实施例中，提出一种基于区块链的视频存储管理系统，该系统包括至少一个区块链节点；所述区块链节点被设置为执行任意一项方法步骤。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。