区块链技术下大规模电子通信信息存储方法

殷文霞

（宜兴高等职业技术学校， 江苏 宜兴 214200）

0 引言

在信息时代下，电子通信信息成为人们的首选，信息传递速度更快，传递流程更加简便，为人们的生活提供了便利条件。在移动设备传递大规模的通信信息时，不仅需要考虑网络传输能力， 还需要兼顾网络能否承担大规模的传输压力。如何在大规模的信息传输模式下，完整地存储通信信息，成为通信网络面临的新挑战。针对信息存储问题，研究人员设计了多种方法。其中，基于Hadoop 的大规模电子通信信息存储方法， 与基于冲突检测的大规模电子通信信息存储方法的应用较为广泛。

基于Hadoop 的大规模电子通信信息存储方法，主要是利用单节点双层Hadoop 结构，承担大规模信息存储的压力，并构建出建MapReduce 并行信息存储模型，调节存储节点的负载，从而均衡信息存储效率[1]。 基于冲突检测的大规模电子通信信息存储方法， 主要是将通信信息存储过程中出现的结构冲突问题进行检测， 将存在冲突的信息作出结构分配， 平衡各个信息之间的检测条件与相应时间，从而实现信息存储的控制与管理[2]。 以上两种方法均能够进行信息存储，但是受到通信规模的影响，信息存储文件较为复杂，很难快速找出相关信息，影响电子信息的后续传输[3]。 因此，本文结合了区块链技术的优势，设计了大规模电子通信信息存储方法。

1 基于区块链技术的大规模电子通信信息存储方法设计

1.1 获取大规模电子通信信息跨链存储明文

电子通信信息的存储的过程中， 需要在区块链底层实现不同信息的互联， 使电子通信信息之间存在共享关系[4]。 本文将用户需要存储的通信信息，记录在哈希密文上，使用IPFS 明文存储用户需要的通信信息，确保区块链上的信息完整地存储。 假设大规模电子通信信息存储的过程中，存在区块链A 与区块链B 两个存储链。 用户将通信信息存储在IPFS 中，从区块链A 返回的哈希密文就是需要存储的信息，区块链B 没有访问的权限[5]。 当B获得访问权限之后， 存储在A 上的信息才能与B 共享，确保电子通信信息的安全性。 跨链获取通信明文的流程如图1 所示。

图1 跨链通信明文获取流程图

如图1 所示， 用户在通信源链上发起跨链传输的智能合约，合约中包含链路中的信息具体内容。通过区块头验证通信权限之后， 将存储需求发送到目标区块链中[6]。并将获得的通信存储明文一起上传到存储单元， 完成跨链通信信息存储。

1.2 基于区块链技术建立大规模电子通信信息存储机制

本文利用SBS 提供存储明文的传输时隙， 在不同时隙之内，利用正交的通信资源为用户提供信息存储服务。将不同类型的电子通信信息数据进行分配， 并以区块共识机制约束信息存储的时隙， 从而优化电子信息存储效果[7]。 为了确保信息存储质量，本文将明文文件的叠加信号进行处理，公式如下：

式中：xm—处理完成的明文文件；α1—存储参数；PSBS—SBS存储明文的传输功率；fm，i—用户m 发起的第i 条信息存储请求。 按照的情况分配明文存储时隙，时隙分配示例如图2 所示。

图2 通信信息存储时隙分配示例图

如图2 所示，在通信信息存储的过程中，本文确保每一个SBS 均能够为一个类别的通信信息作出服务。同时考虑了信息存储完整性与安全性，将不同时隙覆盖范围内的通信信道保持恒定。 利用区块验证通信信息，公式如下：

式中：Sfm，i—解码区块明文所需的信号；α2—解码参数；ym，1—关联信息的通信信道。 区块链的核心部分就是信息存储共识机制，该机制将存储节点的存储权打包出块，在其他相同类别的存储节点进行共识存储。 数据存储、上链、查询、下载、访问控制是一个全链流程，既能保留区块链的自身优势，又能提升电子通信信息的存储效率。 无论多大规模的信息，均能够通过IPFS 进行信息分配，在上链具有唯一标识，从而满足最终的信息存储、查询需求。 只有解密后的哈希明文，才能到IPFS 中下载源信息，以此保护通信信息的使用权限。

2 实验

为了验证本文设计的方法是否满足通信信息存储需求，本文对上述方法进行了实验分析。 最终的实验结果则以文献[1]基于Hadoop 的大规模电子通信信息存储方法、文献[2]基于冲突检测的大规模电子通信信息存储方法，以及本文设计的基于区块链技术的大规模电子通信信息存储方法进行对比的形式呈现。 实验准备过程以及最终的实验结果如下所示。

2.1 实验过程

本次实验选用M 数据集， 该数据集中存在大量的电子通信信息，可以满足信息存储验证需求。 M 数据集中的每个信息内容的数据量均从{0.1，0.2，0.3，0.4，0.5}中随机选取，区块链上需要进行信息存储的用户为20 人。 在每个存储时隙中， 根据Zipf 分布确定信息存储在区块上的分布情况。 大规模电子信息存储流程如图3 所示。

图3 大规模电子信息存储流程图

如图3 所示， 电子通信信息经过存储机制的处理分配之后，将不同类别的通信信息存储在不同的明文文件中，便于后续数据查询。 在整个信息存储的过程中，本文将电子通信信息划分成若干个子任务，并以存储命中率作为存储效果判断指标，为大规模信息存储提供保障。

2.2 实验结果

在上述实验条件下，本文随机选取出1000bits 电子通信信息进行存储，能够满足大规模存储需求。 本次实验将选取信息量一致的不同存储请求，向文献[1]基于Hadoop的大规模电子通信信息存储方法、文献[2]基于冲突检测的大规模电子通信信息存储方法， 以及本文设计的基于区块链技术的大规模电子通信信息存储方法分配3 个存储请求，并将各个方法的存储命中情况进行分析。 实验结果如表1 所示。

表1 实验结果

如表1 所示，k_hits 为电子通信信息存储命中的次数；k_misses 为电子通信信息存储未命中的次数；k_M 为电子通信信息存储命中率。 在大规模电子通信信息存储的过程中，k_M≥85%，即可达成存储命中的目的，k_M＜85%，则表示为存储未命中状态。在其他条件均一致的情况下，使用文献[1]基于Hadoop 的大规模电子通信信息存储方法之后，k_M 在43%～87%的范围内波动， 存储命中率较低，通信信息在用户发出存储请求时，经常会出现信息原路返回的问题，延长用户信息存储时间。

使用文献[2]基于冲突检测的大规模电子通信信息存储方法之后，k_M 在84%～93%的范围内波动，较之文献[1]方法存在较大的改进，但仍存在存储请求未命中的情况，亟需对其进一步优化。 而使用本文设计的基于区块链技术的大规模电子通信信息存储方法之后，k_M 在99%～100%的范围内波动，存储未命中的通信信息仅有1 次，此过程中存储终端能够重新获取新的信息， 用户不会感到信息存储延迟，真正意义上提升电子通信信息存储效果。

3 结束语

近些年来， 智能化技术发展迅猛， 信息时代正式到来。 无线通信网络的发展，使通信信息呈现爆炸式增长，移动设备产生的业务信息更加广泛。 面向如此大规模的电子通信信息增长方式， 需要以一种更加有效的方法存储电子通信信息，确保信息存储的完整性。 因此，本文利用区块链技术，设计了大规模电子通信信息存储方法。从存储明文、存储机制两个方面，将电子通信信息进行区块化存储，不仅提升了通信信息的存储效果，还降低了信息存储的延时，对于通信网络的流畅化运行具有重要作用。