信息网络安全 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (3): 442-451.doi: 10.3969/j.issn.1671-1122.2026.03.010
收稿日期:2025-08-18
出版日期:2026-03-10
发布日期:2026-03-30
通讯作者:
罗文华
E-mail:luowenhua770404@126.com
作者简介:罗文华(1977—),男,辽宁,教授,硕士,主要研究方向为网络安全|许世龙(2000—),男,辽宁,硕士研究生,主要研究方向为网络安全|吕涛(1973—),男,辽宁,讲师,硕士,主要研究方向为数据安全|张宁(2000—),男,浙江,硕士,主要研究方向为侦查学
基金资助:
LUO Wenhua1(
), XU Shilong1, LYU Tao1, ZHANG Ning2
Received:2025-08-18
Online:2026-03-10
Published:2026-03-30
摘要:
随着数据规模快速增长,信息系统普遍面临原始数据安全风险高、复合检索效率低等问题。为此,文章提出一种融合布谷鸟过滤与时序B+树的区块链数据溯源机制。该机制将链下信息系统数据的重要参数上传至链上,利用区块链的不可篡改特性与分布式信任机制保障数据安全。在此基础上,通过链上智能合约将优化后的布谷鸟过滤器嵌入时序B+树的各层节点,采用时间分片策略实现物理隔离存储,利用动态布谷鸟过滤器网络构建层级化哈希指纹体系,并结合事件标签位图聚合实现快速复合查询。实验结果表明,在保持低误判率和高效存储的前提下,该机制的溯源效率较传统键值查询提升了20%以上。
中图分类号:
罗文华, 许世龙, 吕涛, 张宁. 融合布谷鸟过滤与时序B+树的区块链数据溯源机制[J]. 信息网络安全, 2026, 26(3): 442-451.
LUO Wenhua, XU Shilong, LYU Tao, ZHANG Ning. Blockchain Data Provenance Mechanism Integrating Cuckoo Filters and Temporal B+ Tree[J]. Netinfo Security, 2026, 26(3): 442-451.
| [1] | CHEN Mo, GAO Gugang, JIANG Yifan, et al. Blockchain-Based Evidence Storage System for Police Body-Worn Cameras[J]. Internet of Things Technology, 2025, 15(5): 96-99. |
| 陈默, 高谷刚, 蒋逸凡, 等. 执法记录仪区块链存证系统[J]. 物联网技术, 2025, 15(5): 96-99. | |
| [2] | FAN Wei, LI Haibo, ZHANG Zhujun. Blockchain Digital Forensics: Technology and Architecture[J]. Journal of Communications, 2024, 45(12): 124-141. |
|
范伟, 李海波, 张珠君. 区块链数字取证:技术及架构研究[J]. 通信学报, 2024, 45(12): 124-141.
doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2024204 |
|
| [3] | ZHANG Peng, LUO Wenhua. Blockchain-Based Log Data Provenance Mechanism Using Bloom Filter Search Tree[J]. Netinfo Security, 2024, 24(11): 1739-1748. |
| 张鹏, 罗文华. 基于布隆过滤器查找树的日志数据区块链溯源机制[J]. 信息网络安全, 2024, 24(11): 1739-1748. | |
| [4] | WOOD G. A Secure Decentralised Generalised Transaction Ledger[J]. Ethereum Project Yellow Paper, 2014(151): 1-32. |
| [5] |
WANG Hancheng, DAI Haipeng, CHEN Shusen, et al. Filter Data Structures: A Survey[J]. Computer Science, 2024, 51(1): 35-40.
doi: 10.11896/jsjkx.231000193 |
|
王瀚橙, 戴海鹏, 陈树森, 等. 过滤器数据结构研究综述[J]. 计算机科学, 2024, 51(1): 35-40.
doi: 10.11896/jsjkx.231000193 |
|
| [6] | NAKAZONO S, BESSHO Y, KAWASHIMA H, et al. Griffin: Fast Transactional Database Index with Hash and B+-Tree[C]// IEEE. 2024 IEEE 20th International Conference on E-Science. New York: IEEE, 2024: 1-10. |
| [7] | SUN Jin, SONG Nana, WANG Lu, et al. A Blockchain-Based Multi-Keyword Rank Search Scheme for B+ Tree Inverted Index[EB/OL]. (2025-04-01)[2025-07-30]. https://dl.acm.org/doi/abs/10.1016/j.csi.2024.103968. |
| [8] | XU Songsong, GUO Xiaobing, XU Ke. Vifiable Bloom Filter (VBF): Accelerate the Query and Proof of Nonexistent Data in Ablockchain[J]. Sci Sin Inform, 2023, 53: 2386-2405. |
| 徐松松, 过晓冰, 徐恪. 可验证布隆过滤器:加速区块链中的不存在查询与证明[J]. 中国科学:信息科学, 2023, 53: 2386-2405. | |
| [9] | SUN Wenpeng, WANG Shuo, LI Jing. Lightweight and Efficient Verifiable Query Scheme for Blockchain[J]. Journal of Chinese Computer Systems, 2024, 45(8): 1944-1952. |
| 孙文鹏, 王硕, 李京. 一种面向区块链系统的轻量级高效可验证查询方法[J]. 小型微型计算机系统, 2024, 45(8): 1944-1952. | |
| [10] | SUN Li, DAI Huan, LIU Wenhao, et al. An Efficient Query Method for Blockchain Transaction Retrieval[J]. Computer Simulation, 2024, 41(11): 408-415. |
| 孙立, 戴欢, 刘文豪, 等. 一种面向区块链交易检索的高效查询方法[J]. 计算机仿真, 2024, 41(11): 408-415. | |
| [11] | HUANG Sui, LI Jian, FAN Bingbing. IABC: A Cross-Domain Authentication Method Based on Blockchain and Cuckoo Filter[J]. Journal of Chinese Computer Systems, 2020, 41(12): 2620-2625. |
| 黄穗, 李健, 范冰冰. IABC: 一种基于区块链和布谷鸟过滤器的跨域认证方法[J]. 小型微型计算机系统, 2020, 41(12): 2620-2625. | |
| [12] | WANG Hancheng, CHEN Zhipeng, DAI Haipeng, et al. Lock-Free Concurrent Cuckoo Filter[J]. Journal of Software, 2024, 36(7): 3339-3357. |
| 王瀚橙, 陈志鹏, 戴海鹏, 等. 无锁并发布谷鸟过滤器[J]. 软件学报, 2024, 36(7): 3339-3357. | |
| [13] | NIU Shufen, WANG Jinfeng, WANG Bobin, et al. Ciphertext Sorting Search Scheme Based on B+ Tree Index Structure on Blockchain[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(10): 2409-2415. |
| 牛淑芬, 王金风, 王伯彬, 等. 区块链上基于B+树索引结构的密文排序搜索方案[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(10): 2409-2415. | |
| [14] | CHEN Yuan, LI Ao, LI Wenhai, et al. FB+-Tree: A Memory-Optimized B+-Tree with Latch-Free Update[EB/OL]. (2025-03-30)[2025-07-30]. https://arxiv.org/abs/2503.23397. |
| [15] | ZHANG Min, LI Wei, FAN Qing. Hybrid Inverted Index Construction Method for Multidimensional Semantic Organization of Scientific and Technical Literature[J]. Journal of Modern Information, 2024, 44(2): 107-114, 129. |
|
张敏, 李唯, 范青. 面向科技文献多维语义组织的混合倒排索引构建方法[J]. 现代情报, 2024, 44(2): 107-114, 129.
doi: 10.3969/j.issn.1008-0821.2024.02.009 |
|
| [16] | ZHAI Peng, HE Jingsha, ZHANG Yu. An Identity Authentication Method Based on SM9 and Blockchain in the IoT Environment[J]. Netinfo Security, 2024, 24(2): 179-187. |
| 翟鹏, 何泾沙, 张昱. 物联网环境下基于SM9算法和区块链技术的身份认证方法[J]. 信息网络安全, 2024, 24(2): 179-187. | |
| [17] | NEWELL J, UR-REHMAN S, MAMUN Q, et al. EASL: Enhanced Append-Only Skip List Index for Agile Block Data Retrieval on Blockchain[EB/OL]. (2025-03-01)[2025-07-30]. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167739X24005181. |
| [18] | FAN Bin, ANDERSEN D G, KAMINSKY M, et al. Cuckoo Filter: Practically Better than Bloom[C]// ACM. The 10th ACM International on Conference on Emerging Networking Experiments and Technologies. New York: ACM, 2014: 75-88. |
| [19] | GAO Guanyue, SUN Chuanheng, LUO Na, et al. Blockchain-Based Multi-Condition Query Optimization Method for Traceability Data of Agricultural Product Supply Chain[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2024, 55(3): 362-374. |
| 高官岳, 孙传恒, 罗娜, 等. 基于区块链的农产品供应链溯源数据多条件查询优化方法研究[J]. 农业机械学报, 2024, 55(3): 362-374. | |
| [20] | WU Haotian, TANG Yuzhe, SHEN Zhaoyan, et al. TELEX: Two-Level Learned Index for Rich Queries on Enclave-Based Blockchain Systems[J]. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, 2025, 37(7): 4299-4313. |
| [1] | 梁广俊, 裘宇辰, 司宏韬, 王群, 马卓, 陈宇琪. 区块链虚拟货币溯源与分析[J]. 信息网络安全, 2026, 26(3): 482-490. |
| [2] | 郭毅, 李旭青, 张子蛟, 张宏涛, 张连成, 张香丽. 基于区块链的数据安全共享研究[J]. 信息网络安全, 2026, 26(1): 1-23. |
| [3] | 董佳瑜, 高宏民, 马兆丰, 赖冠辉. 多重签名机制在区块链中的研究及实现[J]. 信息网络安全, 2026, 26(1): 125-138. |
| [4] | 吴越, 张雅雯, 程相然. 基于动态安全管理模式的信息系统安全防御策略研究[J]. 信息网络安全, 2026, 26(1): 59-68. |
| [5] | 杨建新, 汪晓丁, 林晖. 基于HotStuff和多叉树的改进共识算法[J]. 信息网络安全, 2025, 25(9): 1447-1455. |
| [6] | 佘维, 马天祥, 冯海格, 刘炜. 基于RBF机制的无痕区块链隐蔽通信方案[J]. 信息网络安全, 2025, 25(8): 1302-1312. |
| [7] | 刘峰, 黄灏. 一种基于智能合约预言机技术的主动式去中心化监管传感网络架构[J]. 信息网络安全, 2025, 25(6): 898-909. |
| [8] | 叶佳骏, 高翠凤, 薛吟兴. 基于静态分析的价格预言机操纵源代码检测方法研究[J]. 信息网络安全, 2025, 25(5): 732-746. |
| [9] | 秦金磊, 康毅敏, 李整. 智能电网中轻量级细粒度的多维多子集隐私保护数据聚合[J]. 信息网络安全, 2025, 25(5): 747-757. |
| [10] | 朱晓强, 张皓文, 林彦孜, 刘吉强. 基于可信数字身份的轻量级分布式认证方案[J]. 信息网络安全, 2025, 25(5): 817-827. |
| [11] | 杨亚涛, 丁渝诚, 刘培鹤, 桑鹏. 基于区块链的隐私保护和数字认证研究[J]. 信息网络安全, 2025, 25(4): 640-653. |
| [12] | 张雨轩, 黄诚, 柳蓉, 冷涛. 结合提示词微调的智能合约漏洞检测方法[J]. 信息网络安全, 2025, 25(4): 664-673. |
| [13] | 张观平, 魏福山, 陈熹, 顾纯祥. 基于区块链的隐私保护跨域认证协议[J]. 信息网络安全, 2025, 25(12): 1948-1960. |
| [14] | 关志, 胡建斌, 李悦, 陈钟. 基于可信执行环境的区块链技术与应用综述[J]. 信息网络安全, 2025, 25(11): 1673-1690. |
| [15] | 王勇, 武一帆, 万前程. 基于中国剩余定理的可编辑区块链方案研究[J]. 信息网络安全, 2025, 25(1): 36-47. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||