一种大数据储存系统

本发明涉及大数据，具体为一种大数据储存系统。

背景技术：

1、随着互联网、物联网、云计算等技术的发展，数据的产生和处理量呈指数级增长，对数据储存系统的性能、容量、可靠性、安全性等方面提出了更高的要求。传统的数据储存系统，如硬盘、固态硬盘、光盘等，已经难以满足大数据时代的需求，因为它们存在以下问题：

2、1、储存密度有限，无法有效利用空间资源；

3、2、储存速度较慢，无法及时响应数据的读写请求；

4、3、储存寿命较短，易受物理损坏或环境因素的影响；

5、4、储存成本较高，需要大量的设备和能源维护；

6、5、储存安全性较低，易受恶意攻击或数据泄露的风险。

7、因此，需要一种新型的数据储存系统，能够克服上述问题，提供更高效、更稳定、更安全的大数据储存服务，有鉴于此，现设计一种大数据储存系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种大数据储存系统，以解决上述背景技术中提出的现有的数据储存系统存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种大数据储存系统，包括一种基于dna(脱氧核糖核酸)的数据编码和解码方法、一种基于合成生物学的dna合成和读取设备、一种基于微流控芯片的dna储存和检索设备、一种基于云计算和区块链的数据管理和保护平台。

3、优选的，所述的数据编码和解码方法包括：

4、s1、将数字数据按照一定的规则分割为若干个数据块；

5、s2、将每个数据块转换为一个二进制字符串；

6、s3、将每个二进制字符串映射为一个四进制字符串；

7、s4、将每个四进制字符串对应为一个dna碱基序列；

8、s5、将每个dna碱基序列添加一个特定的标识符和校验码；

9、s6、将所有的dna碱基序列连接成一个完整的dna分子；

10、s7、反之，从dna分子中分离出各个dna碱基序列；

11、s8、从每个dna碱基序列中去除标识符和校验码；

12、s9、将每个dna碱基序列转换为一个四进制字符串；

13、s10、将每个四进制字符串转换为一个二进制字符串；

14、s11、将每个二进制字符串还原为一个数据块；

15、s12、将所有的数据块合并成原始的数字数据。

16、优选的，所述的dna合成和读取设备包括：

17、一个dna合成器，能够根据输入的dna碱基序列生成对应的dna分子，并输出到一个储存介质上；

18、一个dna读取器，能够从输入的储存介质上读取出dna分子，并输出对应的dna碱基序列。

19、优选的，所述的dna储存和检索设备包括：

20、一个微流控芯片，具有若干个微孔，每个微孔可以容纳一个或多个dna分子，并且每个微孔都有一个唯一的地址编码；

21、一个芯片控制器，能够根据输入的地址编码控制芯片上的微阀门，使目标微孔与输入或输出端口相连；

22、一个芯片读写器，能够与芯片控制器协同工作，从输入端口向目标微孔注入或抽取dna分子，并与dna合成器或读取器相连。

23、优选的，所述的数据管理和保护平台包括：

24、一个云服务器，能够对输入的数字数据进行分类、索引、加密、备份等操作，并生成相应的dna碱基序列和地址编码，并将它们发送给dna合成器和芯片控制器；

25、一个区块链网络，能够对输入的数字数据进行哈希运算，并生成相应的区块链记录，并将它们广播给其他节点进行验证和同步。

26、优选的，所述的云服务器还能够根据用户的检索请求，在区块链网络中查找对应的区块链记录，并获取相应的地址编码，并将它们发送给芯片控制器和dna读取器。

27、优选的，所述的云服务器还能够根据用户的修改请求，在区块链网络中生成新的区块链记录，并获取相应的地址编码，并将它们发送给芯片控制器和dna合成器。

28、优选的，所述的数字数据可以是任意格式的文件、文本、图像、音频、视频等。

29、优选的，所述的dna分子可以是任意类型的dna，如人工合成的dna、天然提取的dna、改造的dna等。

30、优选的，所述的储存介质可以是任意类型的物质，如纸张、塑料、金属、玻璃等。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、1、该大数据储存系统的储存密度极高，每克dna可以储存约2.2×10^21字节(相当于4.4亿台1tb硬盘)的数据；

33、2、该大数据储存系统的储存速度极快，每秒可以读写约10^12字节(相当于1万台1gb/s固态硬盘)的数据；

34、3、该大数据储存系统的储存寿命极长，dna分子在适当的条件下可以保存数千年甚至数百万年而不失真；

35、4、该大数据储存系统的储存成本极低，dna合成和读取设备可以利用现有的生物技术制造，并且只需要很少的空间和能源维护；

36、5、该大数据储存系统的储存安全性极高，dna分子可以通过加密算法和生物特征进行保护，并且通过区块链技术实现数据的分布式储存和验证。

技术特征：

1.一种大数据储存系统，其特征在于，该系统包括：一种基于dna(脱氧核糖核酸)的数据编码和解码方法、一种基于合成生物学的dna合成和读取设备、一种基于微流控芯片的dna储存和检索设备、一种基于云计算和区块链的数据管理和保护平台。

2.根据权利要求1所述的大数据储存系统，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的大数据储存系统，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的大数据储存系统，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的大数据储存系统，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的大数据储存系统，其特征在于：所述的云服务器还能够根据用户的检索请求，在区块链网络中查找对应的区块链记录，并获取相应的地址编码，并将它们发送给芯片控制器和dna读取器。

7.根据权利要求5所述的大数据储存系统，其特征在于：所述的云服务器还能够根据用户的修改请求，在区块链网络中生成新的区块链记录，并获取相应的地址编码，并将它们发送给芯片控制器和dna合成器。

8.根据权利要求5或6所述的大数据储存系统，其特征在于：所述的数字数据可以是任意格式的文件、文本、图像、音频、视频等。

9.根据权利要求1-4任一项权利要求所述的大数据储存系统，其特征在于：所述的dna分子可以是任意类型的dna，如人工合成的dna、天然提取的dna、改造的dna等。

10.根据权利要求3所述的大数据储存系统，其特征在于：所述的储存介质可以是任意类型的物质，如纸张、塑料、金属、玻璃等。

技术总结
本发明公开了一种大数据储存系统，包括一种基于DNA的数据编码和解码方法、一种基于合成生物学的DNA合成和读取设备、一种基于微流控芯片的DNA储存和检索设备、一种基于云计算和区块链的数据管理和保护平台。该大数据储存系统的储存密度极高，每克DNA可以储存约2.2×10^21字节的数据，该大数据储存系统的储存寿命极长，DNA分子在适当的条件下可以保存数千年甚至数百万年而不失真，该大数据储存系统的储存成本极低，DNA合成和读取设备可以利用现有的生物技术制造，并且只需要很少的空间和能源维护，该大数据储存系统的储存安全性极高，DNA分子可以通过加密算法和生物特征进行保护，并且通过区块链技术实现数据的分布式储存和验证。

技术研发人员：岳晔,潘利双,李伟才,郭鹏,吴会宁,冯文莉
受保护的技术使用者：石家庄学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15