README_CN.md

English | 中文

XuperDB

XuperDB是一个基于区块链技术的去中心化存储系统，专注于解决海量的重要、高价值、隐私数据的安全存储问题。

一、项目简介

下面列举了XuperDB有别于其他数据存储系统的特征，我们将持续对此进行完善和优化。

• 安全存储：隐私数据经过加密、切分、副本制作后分散存储，既能防止单个存储节点被攻击导致数据泄漏，又能防止多个存储节点串谋获得原始数据；

• 高效利用存储资源、抵御存储作弊：由区块链网络支撑整个存储网络，实现去中心化管理节点。充分利用闲置的存储资源，支持无上限数据纳管。通过副本保持证明算法，以及挑战-应答-自动化验证机制，抵御存储节点作弊；

• 故障容错、自动修复：切片多副本、多机存储，部分存储节点突然宕机，仍然可以获取存储数据。对存储节点进行健康状态监控，及时将处于异常节点的数据迁移到健康节点；

• 资源访问控制：通过区块链技术和隐私计算技术，实现去中心化数据访问控制。

目前，XuperDB采用XuperChain作为底层的区块链框架，同时支持Fabric。

1.1 架构概览

XuperDB中有三类节点：

• 数据持有节点（DataOwner Nodes）是数据的归属方，有存储需求；将自己的隐私数据进行加密、切分、副本制作后分发到存储节点；
• 存储节点（Storage Nodes）有丰富的闲置的存储资源，可以提供存储服务；通过应答数据持有节点的挑战证明自己持有数据分片；
• 区块链节点 构成区块链网络(Blockchain Network)，支撑整个存储网络的去中心化治理；数据持有节点和存储节点在副本保持证明、健康状态监控过程中，通过区块链网络实现信息交换。

在PaddleDTX中，扩展了网络结构，增加：

• 任务执行节点 提供联邦学习计算能力。

1.2 加密分片生成过程

数据持有节点将隐私数据经过加密、切分、副本复制、随机分组、再针对不同存储节点加密后生成加密分片，分发到不同的存储节点。采用这一系列手段，保证每个节点存储的分片都不相同，存储节点之间不可能复用一个存储证明（PoRH），从而抵御单副本攻击。多副本多地存储使得系统具备故障自愈能力。攻击者无法通过存储节点获取数据明文，多个存储节点串谋获取数据也需要巨大的成本。算法原理和实现详见 slicer、copier、encryptor。

1.3 副本保持证明算法

抵御存储作弊的机制可简述为：数据持有节点发布挑战到区块链网络，存储节点提交证明到区块链网络以应答挑战，智能合约对应答信息进行自动化验证，如果通过，可证明存储节点保存着数据切片。

该机制的核心是副本保持证明算法。XuperDB实现了两种副本保持证明算法：

• 基于双线性对 详见Pairing-based PoRH
• 基于梅克尔树 详见MerkleTree-based PoRH

二、安装

XuperDB包含：

• xdb DataOwner或者Storage节点服务程序
• xdb-cli DataOwner或者Storage节点命令行工具

我们提供两种方式安装XuperDB，您可以根据自己的实际情况进行选择：

2.1 通过Docker安装

强烈建议您通过docker安装XuperDB。 您可以参考 XuperDB镜像制作脚本 制作docker镜像，也可以使用我们提供的镜像构建系统，请参考 docker-compose部署XuperDB。

2.2 源码安装

编译依赖

• go 1.13.x 及以上

# In xdb directory
make

您可以在 ./output 中获取安装包，然后手动安装。

三、测试

我们提供了 测试脚本 方便您测试、了解和使用XuperDB。