CSTM LX 9100 01057-2022《基于區(qū)塊鏈的材料數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與共享規(guī)范 第1部分：通則》 征求意見稿

團體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSTMxxx.1-202x

材料數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈通則

Materialdatablockchain—Generalrules

（征求意見稿）

202x-xx-xx發(fā)布202x-xx-xx實施

中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布

前言

本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草》的規(guī)則

起草。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)委員會材料產(chǎn)業(yè)區(qū)塊鏈應(yīng)用委員會提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)委員會材料產(chǎn)業(yè)區(qū)塊鏈應(yīng)用委員會歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位：中國鋼研科技集團有限公司數(shù)字化研發(fā)中心、北京鋼研新材科技有限

公司、中國計算機學(xué)會區(qū)塊鏈專委會、福建福鏈科技有限公司、中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟、北京

科技大學(xué)、西安熱工研究院有限公司、北京郵電大學(xué)、中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：蘇航、斯雪明、王暢暢、段琳娜、李灝、侯雅青、譚煥明、劉和平、王

蓬、楊驕一、朱永亮、張雷、閆愛軍、亓峰、孫毅。

III

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術(shù)的發(fā)展，材料行業(yè)在數(shù)據(jù)采集、管理等方面的能力得到了極大的提

升。材料大數(shù)據(jù)逐漸成為制造業(yè)的重要數(shù)字資產(chǎn)和基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源。材料數(shù)據(jù)的共享正成為制造

業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路，服務(wù)于裝備升級、產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)量保障、全壽命服役安全等領(lǐng)域。區(qū)塊鏈

由于其去中心化、可追溯等特點成為目前驅(qū)動數(shù)據(jù)共享最有效的技術(shù)載體，在產(chǎn)權(quán)確認、流轉(zhuǎn)追

溯、數(shù)據(jù)安全等方面發(fā)揮其獨特優(yōu)勢。

本標(biāo)準(zhǔn)作為通則，旨在為基于區(qū)塊鏈的材料數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與共享提供通用性與實操性指導(dǎo)，降低

材料數(shù)據(jù)共享的壁壘，實現(xiàn)材料研發(fā)、生產(chǎn)、建造、服役等環(huán)節(jié)全生命周期全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)

與共享。CSTM各技術(shù)委員會成立后將組織專家編制適用于本領(lǐng)域材料數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈后續(xù)規(guī)范，推

動材料區(qū)塊鏈在各領(lǐng)域的應(yīng)用。

IV

材料數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈通則

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了材料數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)及共享的相關(guān)術(shù)語、總體架構(gòu)，并對材料模式定義、權(quán)屬設(shè)置、

數(shù)據(jù)存證、數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、共享與追溯、數(shù)據(jù)估值、節(jié)點事務(wù)等進行規(guī)定，為材料數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈的構(gòu)建

與材料數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)與共享提供實操性指導(dǎo)。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于所有可描述為成分、性能、工藝、結(jié)構(gòu)等要素的材料數(shù)據(jù)的跨節(jié)點發(fā)現(xiàn)、共享

與溯源。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引

用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修

改單）適用于本文件。

ISO22739-2020區(qū)塊鏈及分布式賬本技術(shù)-術(shù)語（Blockchainanddistributedledger

technologies-Vocabulary）

ISO23257-2022區(qū)塊鏈及分布式賬本技術(shù)-參考架構(gòu)（Blockchainanddistributedledger

technologies-ReferenceArchitecture）

CBD-Forum-003-2018區(qū)塊鏈存證應(yīng)用指南

GB/T19710-2005地理信息元數(shù)據(jù)

3術(shù)語及定義

3.1

元數(shù)據(jù)metadata

關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。

[來源：GB/T19710-2005，4.5]

3.2

材料元數(shù)據(jù)meterialmetadata

關(guān)于材料數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。

3.3

材料四面體materialssciencetetrahedron；MST

材料四面體是材料元數(shù)據(jù)的子集，是判定材料類別與屬性的基本結(jié)構(gòu)單元，具有固定模式，

一般包括成分、性能、結(jié)構(gòu)、工藝等要素。作為材料數(shù)據(jù)的索引，材料元數(shù)據(jù)應(yīng)在區(qū)塊鏈中上鏈

存證，并被用于數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)計算，從而發(fā)現(xiàn)具有相似屬性的材料數(shù)據(jù)。具體的材料元數(shù)據(jù)應(yīng)在本規(guī)

范的子規(guī)范中予以確定。

3.4

版權(quán)信息元數(shù)據(jù)copyrightinformationmetadata

關(guān)于版權(quán)信息數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。

3.5

材料模式識別materialpatternrecognition；MPR

材料模式識別基于多維空間距離函數(shù)算法，可用于計算兩組材料數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)程度。

1

3.6

數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與共享dataassociating&sharing

數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)是一種以材料元數(shù)據(jù)作為匹配條件，運用材料模式識別或其他匹配算法，發(fā)現(xiàn)材料

數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)中相似材料數(shù)據(jù)資源的技術(shù)。數(shù)據(jù)共享是在材料數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)確認的前提下，發(fā)生的數(shù)據(jù)

授權(quán)、查看、引用等用戶行為。

3.7

材料數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈materialdatablockchain；MBC

材料數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈?zhǔn)腔趨^(qū)塊鏈技術(shù)的一種材料數(shù)據(jù)跨節(jié)點發(fā)現(xiàn)及安全共享機制，通過該機制

自動實現(xiàn)法人節(jié)點內(nèi)部、法人節(jié)點之間、不同行業(yè)之間材料數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與共享。

3.8

全節(jié)點fullnode

全節(jié)點是擁有材料數(shù)據(jù)儲存功能并參與記賬的節(jié)點，賬本包括區(qū)塊頭與區(qū)塊體（交易列表）。

3.9

輕節(jié)點lightnode

輕節(jié)點是只存儲材料數(shù)據(jù)的節(jié)點，存儲方式包括獨立節(jié)點服務(wù)器或第三方公有云賬戶，它不

參與共識，但接收由全節(jié)點用戶發(fā)送的區(qū)塊頭信息。

3.10

超級節(jié)點supernode

超級節(jié)點是行業(yè)鏈主節(jié)點，擁有發(fā)起記賬的權(quán)利，同時是材料發(fā)現(xiàn)機制的計算節(jié)點。

3.11

材料行業(yè)鏈materialindustryblockchain；IBC

材料行業(yè)鏈?zhǔn)且环N行業(yè)聯(lián)盟鏈，由某行業(yè)若干組織節(jié)點一起合作維護材料數(shù)據(jù)。

3.12

材料數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)internationalmaterialdatanetwork；InterMat

材料數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)是基于材料數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈（MBC）的、去中心化/多中心化的、泛在的、常態(tài)化

的材料數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)。

4數(shù)據(jù)共享架構(gòu)

本協(xié)議使用一種具有分層結(jié)構(gòu)的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)共享通用架構(gòu)，由數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層、用

戶層組成，如圖1所示。

2

圖1協(xié)議分層架構(gòu)

5基礎(chǔ)應(yīng)用架構(gòu)

材料數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈（MBC）基礎(chǔ)應(yīng)用架構(gòu)共分為三層，如圖2所示。

3

圖2MBC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

如上圖所示，MBC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下：

（1）私有云節(jié)點

MBC網(wǎng)絡(luò)最基礎(chǔ)的單位，可分為全節(jié)點和輕節(jié)點。全節(jié)點適用于企業(yè)或人員較多的組織、機

構(gòu)，輕節(jié)點適用于科研機構(gòu)小型團隊或個人?；诒疽?guī)范在企業(yè)內(nèi)部實現(xiàn)部門及人員間的數(shù)據(jù)發(fā)

現(xiàn)和共享。

（2）行業(yè)鏈

行業(yè)鏈包括私有云節(jié)點、行業(yè)公有云節(jié)點。行業(yè)鏈可以材料數(shù)據(jù)為載體，貫穿材料研發(fā)、生

產(chǎn)、采辦、裝備建造與應(yīng)用等相關(guān)企業(yè)節(jié)點，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)材料-裝備數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。

（3）材料數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)（InterMat）

材料數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)是在私有云節(jié)點和行業(yè)鏈基礎(chǔ)上，將點狀分布的企業(yè)節(jié)點和線狀分布的行業(yè)

鏈編織成網(wǎng)，形成多個行業(yè)構(gòu)成的材料數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)生態(tài)，實現(xiàn)不同產(chǎn)業(yè)鏈、不同區(qū)域間的材料

數(shù)據(jù)高效發(fā)現(xiàn)與共享，推動同類材料在不同行業(yè)間的融合應(yīng)用。

6材料數(shù)據(jù)模式

材料數(shù)據(jù)模式包括元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)主體。

元數(shù)據(jù)包括版權(quán)信息元數(shù)據(jù)和材料元數(shù)據(jù)。版權(quán)信息元數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)ID、owner、數(shù)據(jù)源類

型、數(shù)據(jù)源名稱、備注信息、時間戳、外部標(biāo)識、數(shù)字簽名等，具體內(nèi)容見表1。材料元數(shù)據(jù)應(yīng)

包括不少于一個材料四面體要素，亦可包括材料形狀、規(guī)格、工序標(biāo)識等，具體內(nèi)容見表2。

表1元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表第1部分版權(quán)信息元數(shù)據(jù)

序號內(nèi)容說明

1ID材料數(shù)據(jù)的唯一標(biāo)識

2owner數(shù)據(jù)所有者

3數(shù)據(jù)源類型包括設(shè)備、計算、引用數(shù)據(jù)

4數(shù)據(jù)源名稱選擇數(shù)據(jù)源類型后，對數(shù)據(jù)源名稱進一步進行填寫或選擇，如

檢測設(shè)備名稱、計算軟件名稱等

5備注信息對數(shù)據(jù)進行進一步說明

6時間戳數(shù)據(jù)存證時間，作為數(shù)據(jù)存證優(yōu)先權(quán)的判定依據(jù)

7外部標(biāo)識DOI或其他第三方數(shù)據(jù)平臺標(biāo)識

8數(shù)字簽名對數(shù)據(jù)上鏈進行確認

4

表2元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表第2部分材料元數(shù)據(jù)

序號內(nèi)容說明

1ID材料數(shù)據(jù)的唯一標(biāo)識

2成分化學(xué)成分數(shù)據(jù)

3性能如機械性能、物理性能、應(yīng)用性能等

4工藝如成型工藝、熱處理工藝等

5結(jié)構(gòu)如晶體結(jié)構(gòu)、相結(jié)構(gòu)、組織等

6形狀如板、棒、帶、線、粉、塊狀等

7規(guī)格如厚度、直徑、粒度等

8工序標(biāo)識爐號、批號、下料編號等

上表2中每個行業(yè)鏈的中材料四面體要素以及形狀、規(guī)格、工序標(biāo)識字典表由該行業(yè)鏈專家

委員會進行制定與維護，以行業(yè)子標(biāo)準(zhǔn)形式另行發(fā)布。

數(shù)據(jù)主體包括但不限于檢測報告、研究報告、計算結(jié)果、文獻、網(wǎng)絡(luò)鏈接等，其格式可包括

文檔、圖片、表格、視頻、音頻等任意形式，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)詳見表3。

表3數(shù)據(jù)主體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

序號內(nèi)容說明

1ID數(shù)據(jù)主體的標(biāo)識

2數(shù)據(jù)主體文件格式可包括文檔、圖片、表格、視頻、音頻、鏈接等

3文件屬性包括文件類型、大小、文件格式

4數(shù)據(jù)主體哈希值對數(shù)據(jù)主體進行哈希計算后的哈希值a

a對于較大的文件可以提取感知特征進行哈希運算。

7材料數(shù)據(jù)權(quán)限

根據(jù)不同的訪問行為中的數(shù)據(jù)安全等級和隱私風(fēng)險，將數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)和可見程度分為以下7個

等級：

表4數(shù)據(jù)訪問權(quán)限分級表

數(shù)據(jù)權(quán)限級別數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)可見說明

L0完全不可發(fā)現(xiàn)完全不可見數(shù)據(jù)完全隱藏

L1-0完全不可見該條數(shù)據(jù)可被指定用戶發(fā)現(xiàn)，但無法查閱數(shù)據(jù)內(nèi)容

L1-P該條數(shù)據(jù)可被指定用戶發(fā)現(xiàn)，并可查閱數(shù)據(jù)

定向可發(fā)現(xiàn)部分可見Owner

指定的部分內(nèi)容

L1-V全部可見該條數(shù)據(jù)可被指定用戶發(fā)現(xiàn)，并可查閱全部內(nèi)容

L2-0完全不可見該條數(shù)據(jù)可被全網(wǎng)發(fā)現(xiàn)，但無法查閱數(shù)據(jù)內(nèi)容

L2-P該條數(shù)據(jù)可被全網(wǎng)發(fā)現(xiàn)，并可查閱數(shù)據(jù)指

全網(wǎng)可發(fā)現(xiàn)部分可見Owner

定的部分內(nèi)容

L2-V全部可見該條數(shù)據(jù)可被全網(wǎng)發(fā)現(xiàn)，并可查閱全部內(nèi)容

8材料數(shù)據(jù)存證

8.1提取元數(shù)據(jù)

根據(jù)每類材料的元數(shù)據(jù)要素，如化學(xué)成分、性能等，并按表1、表2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行上鏈存證。

5

8.2數(shù)據(jù)主體加密

數(shù)據(jù)主體在上傳至MBC網(wǎng)絡(luò)前需先在本地執(zhí)行數(shù)據(jù)加密，加密算法宜采用國密算法SM3。

文檔、表格等文本流數(shù)據(jù)主體可直接進行加密，而圖片、視頻、音頻等數(shù)據(jù)格式可提取多媒體文

件的關(guān)鍵信息，按文件屬性、內(nèi)容屬性、感知特征等類別進行簡化加密。

數(shù)據(jù)主體層數(shù)據(jù)宜包含下列內(nèi)容：

a）文件屬性，包括文件大小及格式；

b）數(shù)據(jù)主體哈希值。

8.3數(shù)據(jù)存證事件內(nèi)容

材料數(shù)據(jù)存證時區(qū)塊鏈賬本中宜包含下列內(nèi)容：

a）版權(quán)信息元數(shù)據(jù)（見表1），用于數(shù)據(jù)確權(quán)；

b）材料元數(shù)據(jù)（見表2），用于數(shù)據(jù)匹配與檢索；

c）數(shù)據(jù)主體哈希值，用于確保數(shù)據(jù)原初性；

d）引用資料列表；

e）材料數(shù)據(jù)訪問權(quán)限分級。

9材料數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)

材料數(shù)據(jù)間的發(fā)現(xiàn)和索引可基于材料元數(shù)據(jù)約定的數(shù)據(jù)模式，通過材料模式識別等算法實現(xiàn)

（見附錄A）。為進一步保護數(shù)據(jù)隱私，可結(jié)合多方安全計算、同態(tài)加密等隱私計算方法，在數(shù)據(jù)

發(fā)現(xiàn)過程中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的“可用不可見”。

10數(shù)據(jù)的共享與追溯

數(shù)據(jù)所有者授權(quán)后，可與數(shù)據(jù)請求者進行數(shù)據(jù)共享，共享、瀏覽等行為通過事務(wù)日志進行記

錄并上鏈存證，難以篡改，起到版權(quán)追溯的作用。

10.1事務(wù)數(shù)據(jù)

事務(wù)數(shù)據(jù)分為四類：

（1）數(shù)據(jù)所有者（owner）對其所擁有數(shù)據(jù)的管理，具體包括：數(shù)據(jù)上傳，權(quán)限修改，數(shù)據(jù)

版本更新；

（2）用戶（user）瀏覽數(shù)據(jù)；

（3）用戶（user）對數(shù)據(jù)質(zhì)量的反饋，具體包括：積極反饋，消極反饋；

（4）用戶（user）對數(shù)據(jù)的引用。

區(qū)塊中單條事務(wù)內(nèi)容具體格式如表5所示。

表5區(qū)塊中單條事務(wù)數(shù)據(jù)格式

序號列名說明

1data_id事務(wù)涉及的數(shù)據(jù)ID

2trans_type事務(wù)類型

3initiator事務(wù)發(fā)起人

4signature數(shù)字簽名

5time_stamp事務(wù)發(fā)生的時間戳

6trans_detail事務(wù)詳情

10.2上鏈反饋結(jié)果數(shù)據(jù)

6

表6上鏈反饋結(jié)果數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

序號列名數(shù)據(jù)格式說明

1block_numberINT區(qū)塊編號

2previous_hashBLOB前一區(qū)塊哈希指針

3versionVARCHAR協(xié)議版本號

4time-stampDATE區(qū)塊生成時間戳

5open_transactionLIST事務(wù)列表

11數(shù)據(jù)估值

通過統(tǒng)計上鏈數(shù)據(jù)的活躍度（被交換、引用次數(shù)）及用戶反饋可計算得出單條數(shù)據(jù)的價值。

節(jié)點數(shù)據(jù)價值為所有屬于該節(jié)點的數(shù)據(jù)價值的總和。

表7數(shù)據(jù)價值表

序號項目符號上限

1被交換數(shù)E無

2被引用數(shù)R無

3積極反饋Fp無

4消極反饋Fn直至價值清零

5瀏覽量U無

6數(shù)據(jù)價值V通過計算得到

通過上表項目可計算數(shù)據(jù)價值V：

整個節(jié)點的數(shù)據(jù)價值可按以下公式估算：

Pn2

V=E,（+iR=1+,2F,3.?...,Fn,n+為lo節(jié)g點(U數(shù)+據(jù)1)總數(shù)）

此模型為初始模型，在MBC網(wǎng)絡(luò)上線后將根據(jù)實際情況作出相應(yīng)調(diào)整。

Vtotal=