方志寧，郭 峰，張金營(yíng)，曹亞南，謝 華

（1.國(guó)電電力發(fā)展股份有限公司，北京 100000；2.國(guó)能信控互聯(lián)技術(shù)有限公司，北京 100000）

0 引言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，各類企業(yè)也跟隨時(shí)代潮流使用信息技術(shù)完成自己的信息化升級(jí)，節(jié)約企業(yè)人力，構(gòu)建更完善的管理體系，提高了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代中，網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)的勢(shì)態(tài)，各類企業(yè)都有可能從海量的數(shù)據(jù)中發(fā)掘出巨大的價(jià)值。但是由于技術(shù)和企業(yè)的發(fā)展，不同系統(tǒng)之間產(chǎn)生了不能相互兼容的問題。這些數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)不能共享，相互調(diào)用困難重重，形成一個(gè)個(gè)“信息孤島”，造成了巨大的資源浪費(fèi)。

目前，通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)提升了企業(yè)在全面監(jiān)測(cè)管控、優(yōu)化分析決策、預(yù)控防范風(fēng)險(xiǎn)、橫向協(xié)同管理等方面的能力，全面提升了企業(yè)管理水平，但對(duì)于大型集團(tuán)企業(yè)存在所屬單位多，主營(yíng)業(yè)務(wù)多樣；數(shù)據(jù)各自表述、定義和編碼各異；管理、統(tǒng)計(jì)口徑不一致等問題，導(dǎo)致各類平臺(tái)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)共享不便，從而造成大量冗余數(shù)據(jù)，降低分析效率。如何實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)、不同平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)方便地調(diào)用成為了一個(gè)有待解決的問題。

針對(duì)上述現(xiàn)狀，文獻(xiàn)[1]提出了異地?cái)?shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)同步與調(diào)度方案，文獻(xiàn)[2]提出了跨數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)流量傳輸優(yōu)化方案，文獻(xiàn)[3]設(shè)計(jì)了跨境增量數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)，文獻(xiàn)[4]基于數(shù)據(jù)同步機(jī)制，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，文獻(xiàn)[5]設(shè)計(jì)了多級(jí)系統(tǒng)的同步接口，實(shí)現(xiàn)了電力通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)同步。上述研究對(duì)跨數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)同步技術(shù)做了深度探討，或是針對(duì)數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)設(shè)計(jì)了同步方案，但對(duì)于數(shù)據(jù)同步過程中的數(shù)據(jù)處理流程沒有提出相應(yīng)的解決方案。因?yàn)閰^(qū)塊鏈技術(shù)還具備去中心化、安全性高及分布式自治等的技術(shù)特點(diǎn)。文獻(xiàn)[6]給出了一種利用區(qū)塊鏈等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而設(shè)計(jì)出來的分布式數(shù)據(jù)自動(dòng)同步處理及分布式數(shù)據(jù)自動(dòng)處理的系統(tǒng)，而文獻(xiàn)[7]則認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)去中心化、防篡改及分布式存儲(chǔ)等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，更適合于有效處理當(dāng)前分布式的電力數(shù)據(jù)交易處理過程中出現(xiàn)的各種問題，探究出了一種與當(dāng)前分布式的電力數(shù)據(jù)交易處理過程相結(jié)合的基于區(qū)塊鏈技術(shù)設(shè)計(jì)的分布式數(shù)據(jù)自動(dòng)同步類算法。文獻(xiàn)[8]提出了融合區(qū)塊鏈和Rsync的可信數(shù)據(jù)同步機(jī)制提高邊緣節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)同步效率和安全可控性。文獻(xiàn)[9]基于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的Gossip算法，對(duì)數(shù)據(jù)同步流程進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。文獻(xiàn)[10]面向輕算力區(qū)塊鏈的P2P數(shù)據(jù)同步機(jī)制，提出了新的數(shù)據(jù)同步協(xié)議和信任模型。

因此，通過采用區(qū)塊鏈技術(shù)的公開透明、高安全性、程序化和去中心化等技術(shù)特性，保證大數(shù)據(jù)平臺(tái)與數(shù)據(jù)中心之間始終保持高度可靠且實(shí)時(shí)高效的數(shù)據(jù)協(xié)同能力，實(shí)現(xiàn)各個(gè)數(shù)據(jù)中心之間雙向、實(shí)時(shí)、安全、易管理的數(shù)據(jù)交換。同時(shí)，區(qū)塊鏈技術(shù)可以在保證數(shù)據(jù)完整性的前提下，縮減數(shù)據(jù)量以減少存儲(chǔ)空間，提高其傳輸、存儲(chǔ)和處理效率，通過數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)校驗(yàn)保證數(shù)據(jù)安全。

1 數(shù)據(jù)同步與調(diào)度系統(tǒng)總體構(gòu)架

1.1 系統(tǒng)總體構(gòu)架

數(shù)據(jù)同步與調(diào)度系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)采用覆蓋子平臺(tái)側(cè)及數(shù)據(jù)中心等兩級(jí)多地部署的軟件服務(wù)模型，數(shù)據(jù)同步與調(diào)度系統(tǒng)的各個(gè)服務(wù)之間基于專線網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境實(shí)現(xiàn)服務(wù)訪問與功能聯(lián)動(dòng)。

首先，在數(shù)據(jù)中心將現(xiàn)有數(shù)據(jù)同步管控平臺(tái)的擴(kuò)展功能接口構(gòu)建完成后，并與數(shù)據(jù)中心大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)源進(jìn)行納管對(duì)接。其次，在子平臺(tái)側(cè)實(shí)施過程中伴隨項(xiàng)目交付進(jìn)度，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況完成各個(gè)子平臺(tái)側(cè)的數(shù)據(jù)資源調(diào)度接口適配及其各數(shù)據(jù)資源模型接口適配、服務(wù)部署、數(shù)據(jù)納管，并與數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)同步管控平臺(tái)環(huán)境進(jìn)行異地聯(lián)調(diào)和上線驗(yàn)證?？傮w架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1。

圖1 數(shù)據(jù)同步總體架構(gòu)圖Fig.1 Overall architecture of data synchronization

建立多方信息參與的數(shù)據(jù)同步與交換的系統(tǒng)，首先需要界定同步傳輸任務(wù)中所要涉及到的數(shù)據(jù)信息類別，從而才能對(duì)傳輸同步與傳送的任務(wù)信息進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度控制與管理。為此，本文將異地?cái)?shù)據(jù)同步系統(tǒng)定義明確為如下5種子系統(tǒng)，包括：

1）異地?cái)?shù)據(jù)采集傳輸子系統(tǒng)，包括發(fā)送任務(wù)管理模塊和接收任務(wù)管理模塊。

2）數(shù)據(jù)任務(wù)管理子系統(tǒng)，包含任務(wù)分析模塊、任務(wù)調(diào)度模塊、任務(wù)實(shí)施模塊、負(fù)載計(jì)算模塊、任務(wù)線程管理模塊以及任務(wù)隊(duì)列管理模塊。

3）數(shù)據(jù)調(diào)度管理子系統(tǒng)，包括消息發(fā)送模塊、消息接收模塊、消息解析模塊、消息封裝模塊和協(xié)議接收模塊。

4）任務(wù)信息執(zhí)行子系統(tǒng)，包括用戶信息的增刪查改模塊。

5）任務(wù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，包括任務(wù)進(jìn)度監(jiān)控模塊、任務(wù)隊(duì)列監(jiān)控模塊和系統(tǒng)資源監(jiān)控模塊。

1.2 數(shù)據(jù)處理流程

對(duì)于數(shù)據(jù)同步過程中的數(shù)據(jù)處理流程為：數(shù)據(jù)中心下發(fā)調(diào)度指令，子平臺(tái)側(cè)負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)中心調(diào)度指令和將數(shù)據(jù)推送到本部。每個(gè)子平臺(tái)側(cè)節(jié)點(diǎn)都可以向本部傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)既可以作為客戶端向子平臺(tái)側(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出調(diào)度命令，也能作為服務(wù)端接收來自其它點(diǎn)的請(qǐng)求。數(shù)據(jù)處理的流程規(guī)范如圖2。

圖2 數(shù)據(jù)處理流程圖Fig.2 Data processing flow chart

1）子平臺(tái)側(cè)將變化數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)寫入到子平臺(tái)側(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心。

2）數(shù)據(jù)中心通過本部數(shù)據(jù)同步調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度命令下發(fā)。

3）子平臺(tái)側(cè)在接收到本部數(shù)據(jù)中心下發(fā)的調(diào)度命令后，將存儲(chǔ)中心數(shù)據(jù)直接傳向本部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心。

4）本部數(shù)據(jù)中心在接收到子平臺(tái)數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)直接寫入本部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)。

各子平臺(tái)側(cè)的數(shù)據(jù)資源和數(shù)據(jù)中心完成數(shù)據(jù)同步，支持企業(yè)級(jí)各類數(shù)據(jù)資源在數(shù)據(jù)中心、子平臺(tái)側(cè)之間的按需數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)。經(jīng)過獲取、推送、傳輸、緩存、訂閱、路由、寫入等過程將子平臺(tái)側(cè)數(shù)據(jù)資源同步至數(shù)據(jù)中心大數(shù)據(jù)平臺(tái)。由數(shù)據(jù)中心大數(shù)據(jù)平臺(tái)統(tǒng)一對(duì)各數(shù)據(jù)資源進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、分析后，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)同步與調(diào)度系統(tǒng)傳輸至各子平臺(tái)側(cè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一維護(hù)。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種“鏈”式結(jié)構(gòu)，由一系列數(shù)據(jù)塊按照創(chuàng)建順序有序排列在一起組成的數(shù)據(jù)塊鏈。每個(gè)數(shù)據(jù)塊都含有索引、哈希值，前一個(gè)塊的哈希值、時(shí)間戳、證明和打包的交易記錄。

區(qū)塊鏈技術(shù)具有6層：即數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、激勵(lì)層、合約層和應(yīng)用層。數(shù)據(jù)層主要是鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)區(qū)塊以及相關(guān)的數(shù)據(jù)加密技術(shù)、哈希算法和時(shí)間戳等基本算法，維護(hù)用戶數(shù)據(jù)的安全，保證用戶數(shù)據(jù)真實(shí)性和數(shù)據(jù)有效性；網(wǎng)絡(luò)層是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信層，包含分布式的組網(wǎng)機(jī)制、數(shù)據(jù)的傳遞交換機(jī)制以及數(shù)據(jù)的校驗(yàn)交換機(jī)制等，從而可以完成分布式組網(wǎng)、傳輸交換以及數(shù)據(jù)校驗(yàn)交換等功能。公有鏈的節(jié)點(diǎn)上可允許任何人之間相互交易且這些交易都可同時(shí)被系統(tǒng)有效地確認(rèn)，但其過程會(huì)要耗費(fèi)大量計(jì)算節(jié)點(diǎn)資源，所以需要激勵(lì)層通過內(nèi)部激勵(lì)機(jī)制來提高運(yùn)算鏈節(jié)點(diǎn)收益，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性；合約層奠定了區(qū)塊鏈可編程控制的基礎(chǔ)特性；應(yīng)用層為行業(yè)區(qū)塊鏈中開發(fā)的各類去中性化應(yīng)用。其技術(shù)架構(gòu)如圖3。

圖3 區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Block chain technology structure

區(qū)塊鏈集合了分布式存儲(chǔ)技術(shù)、共識(shí)算法、非對(duì)稱加密算法、智能合約等各種新興技術(shù)，可以運(yùn)用于激發(fā)數(shù)據(jù)資源價(jià)值，在構(gòu)建能源領(lǐng)域數(shù)據(jù)同步的新生態(tài)、新模式方面其具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：

1）數(shù)據(jù)安全

去中心化是區(qū)塊鏈最主要的特點(diǎn)，區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，各節(jié)點(diǎn)都包含有一個(gè)賬本記錄區(qū)塊鏈上的完整信息，所有節(jié)點(diǎn)共同參與維護(hù)存儲(chǔ)在鏈上的數(shù)據(jù)，所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)同步更新。

采用這種分布式存儲(chǔ)技術(shù)與加密算法、哈希算法等技術(shù)對(duì)存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的信息進(jìn)行加密，有力地保障了存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)的信息安全，確保了數(shù)據(jù)持久性。

2）數(shù)據(jù)交易

區(qū)塊鏈包含數(shù)據(jù)交易環(huán)節(jié)的所有信息，且不能篡改數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題可以溯源任何環(huán)節(jié)。通過區(qū)塊鏈不可篡改、可追溯等特性確保了數(shù)據(jù)同步過程中的權(quán)責(zé)問題，能有效保障數(shù)據(jù)合法使用，區(qū)塊鏈公開透明的特點(diǎn)幫助建立各個(gè)數(shù)據(jù)中心之間雙向、安全、可信的數(shù)據(jù)交換，打破數(shù)據(jù)共享壁壘。

3）數(shù)據(jù)溯源

由于將數(shù)據(jù)交易環(huán)節(jié)的所有信息都存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上，因而數(shù)據(jù)信息可隨時(shí)被溯源、查詢和審計(jì)，并被有效證明。區(qū)塊鏈去中心化、可溯源、公開透明的特性，使系統(tǒng)可以溯源、查證數(shù)據(jù)的使用情況，降低使用風(fēng)險(xiǎn)。這意味著區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)同步模式發(fā)生較大改變，促進(jìn)數(shù)據(jù)中心之間數(shù)據(jù)資源共享交換。

本文利用區(qū)塊鏈技術(shù)具有的去中心化、分布式賬本、不可篡改、可溯源等特性，將區(qū)塊鏈技術(shù)與數(shù)據(jù)同步與調(diào)度系統(tǒng)深度融合，解決了數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)調(diào)度中面臨的數(shù)據(jù)確權(quán)、數(shù)據(jù)可信流動(dòng)、信息隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)安全管理等一系列問題。為此，研究將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)同步與調(diào)度模型構(gòu)建中，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)資源的實(shí)時(shí)共享與安全可信交換。

3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的同步調(diào)度系統(tǒng)

3.1 區(qū)塊鏈同步調(diào)度系統(tǒng)總體模型

區(qū)塊鏈技術(shù)在數(shù)據(jù)同步方面的優(yōu)勢(shì)，為解決不同系統(tǒng)、不同平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)共享中數(shù)據(jù)互信、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)壁壘等問題提供了可行性。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層的傳播機(jī)制是實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳播的基礎(chǔ)。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層中有3類傳播算法：流言算法、泛洪路由算法、定向擴(kuò)散路由算法。流言（gossip）算法完全去中心化，不存在任何中心節(jié)點(diǎn)，其余每個(gè)節(jié)點(diǎn)均對(duì)等，能夠?qū)崟r(shí)同步數(shù)據(jù)。泛洪（flooding）路由算法中各節(jié)點(diǎn)都使用廣播轉(zhuǎn)發(fā)收到的數(shù)據(jù)包，若收到重復(fù)分組則進(jìn)行丟棄處理。泛洪路由算法有簡(jiǎn)單、魯棒性高、時(shí)延短、路徑容錯(cuò)能力高的優(yōu)勢(shì)，能解決實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步問題。定向擴(kuò)散（directed diffusion，DD）路由算法與Gossip和泛洪路由算法最大的不同是其引入了梯度的概念，其執(zhí)行由興趣擴(kuò)散過程、梯度建立過程及路徑加強(qiáng)過程組成。通過對(duì)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層的傳播算法進(jìn)行比較，得到網(wǎng)絡(luò)層傳播算法對(duì)比見表1。

表1 網(wǎng)絡(luò)層傳播算法對(duì)比表Table 1 Comparison of network layer propagation algorithms

如表1所示，泛洪（flooding）路由算法相比于其他算法的優(yōu)勢(shì)在于魯棒性強(qiáng)、數(shù)據(jù)時(shí)延短、容錯(cuò)域范圍大，適用于解決實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步問題。但由于盲目使用資源、信息重復(fù)多、信息傳輸量大，容易在大型網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，導(dǎo)致因此很少直接用于大規(guī)模場(chǎng)景中。但對(duì)于企業(yè)和小規(guī)模用戶來說，該數(shù)據(jù)同步算法較其他算法更高效。因此，可以通過使用泛洪路由算法進(jìn)行區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳播，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)系統(tǒng)、不同平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)同步與調(diào)度。

區(qū)塊鏈技術(shù)的核心算法是共識(shí)算法，它的目的是達(dá)成各個(gè)數(shù)據(jù)中心之間的互相信任，是實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈去中心化、不可篡改特性的核心算法，保障數(shù)據(jù)安全。目前主流的共識(shí)算法主要有3類：證明類、拜占庭故障類、失效-停止類。通過結(jié)合具體應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)3類主流共識(shí)算法的結(jié)合使用，可以達(dá)成數(shù)據(jù)一致性、安全性、可信任度方面的要求。通過對(duì)區(qū)塊鏈共識(shí)層共識(shí)算法進(jìn)行比較，結(jié)果見表2。

表2 區(qū)塊鏈共識(shí)層共識(shí)算法對(duì)比表Table 2 Comparison of consensus algorithms of blockchain consensus layer

證明類共識(shí)算法主要有PoW、PoS、PoM等，它們更適用于公有鏈環(huán)境下。在可信環(huán)境下，聯(lián)盟鏈多采用拜占庭故障類共識(shí)算法。失效停止類算法不會(huì)造成散列能力集中、資源浪費(fèi)和分叉等問題，最多可以容忍50%的節(jié)點(diǎn)崩潰故障，算法的安全性能極高，缺點(diǎn)是不適用于公有鏈和大規(guī)模聯(lián)盟鏈。

共識(shí)層的算法是區(qū)塊鏈技術(shù)在分布式節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)一致性，保證數(shù)據(jù)安全同步、達(dá)成信任的關(guān)鍵算法。PoS的優(yōu)勢(shì)在于大幅減少了節(jié)點(diǎn)數(shù)量，提高了共識(shí)速度，劣勢(shì)也是由于節(jié)點(diǎn)數(shù)量太少，違背了去中心化原則。拜占庭容錯(cuò)（Practical byzantine fault tolerance，PBFT）是當(dāng)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，或節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系出現(xiàn)問題時(shí)，要實(shí)現(xiàn)共識(shí)，達(dá)成一致性會(huì)用到這種算法。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題時(shí)，信息在節(jié)點(diǎn)間互相傳播后各節(jié)點(diǎn)列出所有得到的信息，一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一票，根據(jù)少數(shù)服從多數(shù)的原則，選擇大多數(shù)的信息作為結(jié)果，達(dá)成共識(shí)。PBET正常運(yùn)行只需要系統(tǒng)全部節(jié)點(diǎn)2/3的正常節(jié)點(diǎn)，即容錯(cuò)量可達(dá)1/3。通過對(duì)上述共識(shí)算法優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比，考慮到具體場(chǎng)景的應(yīng)用，在應(yīng)用到平臺(tái)與數(shù)據(jù)中心間數(shù)據(jù)同步與調(diào)度系統(tǒng)時(shí)，采用將證明類與拜占庭故障類共識(shí)算法結(jié)合使用，利用互補(bǔ)的方式。

3.2 基于區(qū)塊鏈的系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享流程

異地電力數(shù)據(jù)同步調(diào)用系統(tǒng)中的各個(gè)數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)是聯(lián)盟成員，主體是各個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，數(shù)據(jù)同步與調(diào)度以傳播算法、共識(shí)機(jī)制、智能合約、加密技術(shù)等為技術(shù)支撐，構(gòu)建可信的數(shù)據(jù)同步與調(diào)度系統(tǒng)?；趨^(qū)塊鏈的異地電力數(shù)據(jù)共享交換流程如圖4。

圖4 區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)共享流程Fig.4 Blockchain data sharing process

在數(shù)據(jù)同步過程中每個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)盟成員都有本地?cái)?shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)同步與調(diào)度過程中是源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)中心，鏈上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)需求發(fā)送、數(shù)據(jù)請(qǐng)求授權(quán)信息、數(shù)據(jù)調(diào)用交易記錄、數(shù)據(jù)目錄摘要信息等。區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)同步的3個(gè)階段為：

1）發(fā)送最新狀態(tài)數(shù)據(jù)請(qǐng)求

因?yàn)榇焦?jié)點(diǎn)并不知道當(dāng)前區(qū)塊鏈的最新數(shù)據(jù)狀態(tài)，所以待同步節(jié)點(diǎn)需首先向區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)發(fā)起最新狀態(tài)興趣請(qǐng)求，聯(lián)盟區(qū)塊鏈待同步節(jié)點(diǎn)成員根據(jù)本身數(shù)據(jù)資源按照標(biāo)準(zhǔn)將源數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加工封裝。數(shù)據(jù)加工包括數(shù)據(jù)加密處理、哈希值計(jì)算，然后抽取數(shù)據(jù)區(qū)塊摘要，即哈希指紋、數(shù)據(jù)權(quán)屬信息、數(shù)據(jù)名稱、數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)項(xiàng)描述、數(shù)據(jù)訪問方式等。然后發(fā)送最新狀態(tài)興趣請(qǐng)求，該請(qǐng)求攜帶本節(jié)點(diǎn)最高區(qū)塊號(hào)，以向網(wǎng)絡(luò)通告自己當(dāng)前的不完整狀態(tài)。

2）數(shù)據(jù)對(duì)比

待最新狀態(tài)興趣請(qǐng)求到達(dá)區(qū)塊鏈任意網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)后，會(huì)與到達(dá)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的區(qū)塊數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如果待同步節(jié)點(diǎn)的區(qū)塊號(hào)小于到達(dá)節(jié)點(diǎn)的最高區(qū)塊號(hào)，則說明到達(dá)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)狀態(tài)較新，就會(huì)向待同步節(jié)點(diǎn)傳回到達(dá)節(jié)點(diǎn)的最高區(qū)塊號(hào)信息，即傳回最新區(qū)塊狀態(tài)信息。如果待同步節(jié)點(diǎn)的區(qū)塊號(hào)不小于到達(dá)節(jié)點(diǎn)的最高區(qū)塊號(hào)，則說明是該區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)非實(shí)時(shí)區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)。該區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)也會(huì)變?yōu)榇焦?jié)點(diǎn)執(zhí)行上述同樣的區(qū)塊同步步驟，而原先的最新狀態(tài)興趣請(qǐng)求會(huì)繼續(xù)向其它數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)發(fā)送，直到被其它實(shí)時(shí)區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)滿足后執(zhí)行對(duì)應(yīng)的步驟。

3）數(shù)據(jù)同步

待同步節(jié)點(diǎn)根據(jù)實(shí)時(shí)節(jié)點(diǎn)要求發(fā)起數(shù)據(jù)同步請(qǐng)求，并將請(qǐng)求信息哈希指紋、數(shù)據(jù)使用成員等上傳到鏈，實(shí)時(shí)區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)根據(jù)待同步節(jié)點(diǎn)提供的數(shù)據(jù)使用成員、哈希指紋等信息，使用哈希加密算法、數(shù)字簽名等方法驗(yàn)證授權(quán)信息的真實(shí)性。請(qǐng)求信息驗(yàn)證通過后，通過鏈上的數(shù)據(jù)區(qū)塊號(hào)進(jìn)行匹配，將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸返回，最終完成數(shù)據(jù)的同步更新。

需指出的是，由于數(shù)據(jù)發(fā)送記錄、數(shù)據(jù)授權(quán)信息、數(shù)據(jù)調(diào)用等交易過程信息全部上鏈存儲(chǔ)，當(dāng)中間節(jié)點(diǎn)滿足區(qū)塊同步興趣請(qǐng)求時(shí)，可直接將中間節(jié)點(diǎn)緩存的區(qū)塊數(shù)據(jù)傳回，再無需傳輸區(qū)塊同步興趣請(qǐng)求至實(shí)時(shí)區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)，從而優(yōu)化其它相似待同步節(jié)點(diǎn)（所缺區(qū)塊號(hào)相同的節(jié)點(diǎn)）的數(shù)據(jù)同步效率。

4 結(jié)論

本文基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)同步方法旨在解決調(diào)度系統(tǒng)異地大數(shù)據(jù)平臺(tái)之間數(shù)據(jù)存在壁壘的問題，提供了對(duì)于異地?cái)?shù)據(jù)平臺(tái)面臨的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸受帶寬限制、資源負(fù)載不均衡，數(shù)據(jù)內(nèi)容完整性、數(shù)據(jù)傳輸安全性、用戶檢測(cè)，以及多方參與情況下數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}的解決方案。此外，利用可視化的操作形式使得對(duì)于調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步顯得十分直觀，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)同步操作的復(fù)雜度，很大程度上提升了業(yè)務(wù)效率。