基于区块链智能合约的数据库容灾备份恢复平台的设计与实现

作     者：王子成 

作者单位：内蒙古大学 

学位级别：硕士

导师姓名：崔波

授予年度：2022年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：区块链 数据容灾备份 智能合约 以太坊 吞吐量优化 

摘      要：数字化时代,数据已然成为企业的重要资产。企业需要采用数据备份、数据加密与数据分类等措施防止数据丢失或损坏,同时确保数据安全。然而,传统的数据容灾备份技术存在数据易丢失、数据易篡改、数据完整性无法保证与第三方不可信等问题。区块链技术具备数据不可篡改、数据可追溯以及多方维护等特点,可以有效地解决数据容灾备份中数据易丢失和数据易篡改等问题。因此,本文设计并实现了一种基于区块链智能合约的数据库容灾备份恢复平台（以下简称“平台）,充分地利用了区块链的特点,保证备份数据的安全存储,并为用户提供自动备份、数据查询和数据恢复等多种服务。本文的主要研究工作如下:（1）本文使用区块链中的智能合约技术进行数据库日志数据处理与链上数据管理,将数据库日志数据保存在区块链中,以保证数据的安全性。在数据备份的基础上,平台可根据用户需求进行数据恢复或数据回滚,更契合用户实际使用需求。本文选择以太坊作为区块链架构,在Ubuntu系统中使用以太坊客户端Geth实现平台的应用,该平台目前支持多类型的主流数据库管理系统,包括关系型数据库My SQL、对象关系型数据库Postgre SQL、非关系型数据库Mongo DB和分布式数据库Ti DB。在平台实现的基础上,本文对其进行了功能测试与应用测试,测试结果表明平台具有实际的使用价值。（2）本文针对平台实际使用过程中存在的私有以太坊区块链性能不足问题,从硬件层面分析了影响私有以太坊区块链吞吐量的因素,并根据分析结果,提出了一种基于网络分片的私有以太坊区块链吞吐量优化方案,该方案将私有以太坊区块链的串行交易模式改为并行交易模式,并通过负载均衡程序协调私有以太坊区块链中各分片之间的交易处理。最后本文对提出的方案进行了性能测试,测试结果表明,在本文的实验环境下,与现有私有以太坊区块链相比,平均吞吐量整体提升了45.1%,平均交易延迟整体降低了18.6%,证明该方案可有效地提升私有以太坊区块链的吞吐量。