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Verifica dei dati in Amazon QLDB
Con Amazon QLDB, puoi essere certo che la cronologia delle modifiche ai dati delle tue applicazioni sia accurata. QLDB utilizza un log transazionale immutabile, noto come journal, per l'archiviazione dei dati. Il diario tiene traccia di ogni modifica ai dati impegnati e mantiene una cronologia completa e verificabile delle modifiche nel tempo.
QLDB utilizza la funzione hash SHA-256 con un modello basato sull'albero Merkle per generare una rappresentazione crittografica del diario, nota come digest. Il digest funge da firma univoca dell'intera cronologia delle modifiche dei dati a partire da un determinato momento. Il digest viene utilizzato per verificare l'integrità delle revisioni dei documenti relative a tale firma.
Argomenti
- Che tipo di dati è possibile verificare in QLDB?
- Cosa significa integrità dei dati?
- Come funziona la verifica?
- Esempio di verifica
- In che modo la redazione dei dati influisce sulla verifica?
- Guida introduttiva alla verifica
- Fase 1: Richiedere un digest in QLDB
- Fase 2: Verifica dei dati in QLDB
- Risultati della verifica
- Tutorial: verifica dei dati utilizzando un SDK AWS
- Errori comuni di verifica
Che tipo di dati è possibile verificare in QLDB?
In QLDB, ogni libro mastro ha esattamente un giornale. Un diario può avere più filoni, che sono partizioni del diario.
Nota
QLDB attualmente supporta solo riviste con un solo filone.
Un blocco è un oggetto che viene inserito nel filamento del journal durante una transazione. Questo blocco contiene oggetti di immissione, che rappresentano le revisioni del documento risultanti dalla transazione. È possibile verificare una singola revisione o un intero blocco di journal in QLDB.
Il diagramma seguente illustra questa struttura del diario.
Il diagramma mostra che le transazioni vengono salvate nel journal come blocchi contenenti le voci di revisione del documento. Mostra anche che ogni blocco è concatenato ad hash ai blocchi successivi e ha un numero di sequenza per specificare il suo indirizzo all'interno del filamento.
Per informazioni sul contenuto dei dati in un blocco, vedere. Contenuto del diario in Amazon QLDB
Cosa significa integrità dei dati?
L'integrità dei dati in QLDB significa che il diario del registro è di fatto immutabile. In altre parole, i tuoi dati (in particolare, ogni revisione del documento) si trovano in uno stato in cui sono vere le seguenti condizioni:
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Esiste nella stessa posizione del diario in cui è stato scritto per la prima volta.
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Non è stato alterato in alcun modo da quando è stato scritto.
Come funziona la verifica?
Per capire come funziona la verifica in Amazon QLDB, puoi suddividere il concetto in quattro componenti di base.
Hashing
QLDB utilizza la funzione hash crittografica SHA-256 per creare valori hash a 256 bit. Un hash funge da firma unica a lunghezza fissa di qualsiasi quantità arbitraria di dati di input. Se si modifica qualsiasi parte dell'input, anche un singolo carattere o bit, l'hash di output cambia completamente.
Il diagramma seguente mostra che la funzione hash SHA-256 crea valori hash completamente unici per due documenti QLDB che differiscono solo di una cifra.
La funzione hash SHA-256 è unidirezionale, il che significa che non è matematicamente possibile calcolare l'input quando viene fornito un output. Il diagramma seguente mostra che non è possibile calcolare il documento QLDB di input quando viene fornito un valore hash di output.
I seguenti input di dati vengono sottoposti a hash in QLDB a scopo di verifica:
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Revisioni del documento
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Istruzioni PartiQL
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Voci di revisione
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Blocchi diario
Digest
Un digest è una rappresentazione crittografica dell'intero diario del registro in un determinato momento. Un diario è di sola aggiunta e i blocchi di journal sono sequenziati e concatenati in hash in modo simile alle blockchain.
Puoi richiedere un riassunto per un libro mastro in qualsiasi momento. QLDB genera il digest e lo restituisce come file di output sicuro. Quindi si utilizza tale digest per verificare l'integrità delle revisioni dei documenti eseguite in un momento precedente. Se ricalcola gli hash iniziando con una revisione e terminando con il digest, dimostri che i dati non sono stati alterati nel frattempo.
Albero Merkle
Con l'aumentare delle dimensioni del registro, diventa sempre più inefficiente ricalcolare l'intera catena hash del diario a scopo di verifica. QLDB utilizza un modello ad albero Merkle per risolvere questa inefficienza.
Un albero Merkle è una struttura dati ad albero in cui ogni nodo foglia rappresenta un hash di un blocco di dati. Ogni nodo non foglia è un hash dei suoi nodi figli. Comunemente utilizzato nelle blockchain, un albero Merkle aiuta a verificare in modo efficiente set di dati di grandi dimensioni con un meccanismo a prova di audit. Per ulteriori informazioni sugli alberi Merkle, consulta la pagina Wikipedia di Merkle
L'implementazione QLDB dell'albero Merkle è costruita a partire dalla catena hash completa di un giornale. In questo modello, i nodi foglia sono l'insieme di tutti gli hash di revisione dei singoli documenti. Il nodo radice rappresenta il riepilogo dell'intero diario a partire da un determinato momento.
Utilizzando una bozza di verifica Merkle, puoi verificare una revisione controllando solo un piccolo sottoinsieme della cronologia delle revisioni del tuo libro mastro. Puoi farlo attraversando l'albero da un determinato nodo fogliare (revisione) alla sua radice (digest). Lungo questo percorso di attraversamento, esegui l'hash ricorsivo di coppie di nodi di pari livello per calcolare l'hash principale fino al termine del digest. Questo attraversamento presenta una complessità temporale dei nodi dell'albero. log(n)
Prova
Una prova è l'elenco ordinato degli hash dei nodi che QLDB restituisce per un determinato digest e una determinata revisione del documento. È costituito dagli hash richiesti da un modello di albero di Merkle per concatenare l'hash del nodo foglia specificato (una revisione) all'hash root (il digest).
La modifica dei dati confermati tra una revisione e un digest interrompe la catena di hash del diario e rende impossibile la generazione di una bozza.
Esempio di verifica
Il diagramma seguente illustra il modello di albero hash di Amazon QLDB. Mostra una serie di hash a blocchi che arrivano al nodo principale principale, che rappresenta il digest di un filone di journal. In un registro con un diario a filamento singolo, questo nodo radice è anche il riepilogo dell'intero registro.
Supponiamo che il nodo A sia il blocco che contiene la revisione del documento di cui desideri verificare l'hash. I seguenti nodi rappresentano l'elenco ordinato di hash che QLDB fornisce nella dimostrazione: B, E, G. Questi hash sono necessari per ricalcolare il digest dall'hash A.
Per ricalcolare il digest, procedi come segue:
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Iniziate con l'hash A e concatenatelo con l'hash B. Quindi, esegui l'hash del risultato per calcolare D.
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Usa D ed E per calcolare F.
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Usa F e G per calcolare il digest.
La verifica ha esito positivo se il digest ricalcolato corrisponde al valore previsto. Con un hash di revisione e un digest, non è possibile decodificare gli hash in una bozza. Pertanto, questo esercizio dimostra che la revisione è stata effettivamente scritta in questa posizione del diario rispetto al digest.
In che modo la redazione dei dati influisce sulla verifica?
In Amazon QLDB, DELETE un'istruzione elimina logicamente un documento solo creando una nuova revisione che lo contrassegna come eliminato. QLDB supporta anche un'operazione di redazione dei dati che consente di eliminare definitivamente le revisioni inattive dei documenti nella cronologia di una tabella.
L'operazione di redazione elimina solo i dati utente nella revisione specificata e lascia invariati la sequenza del diario e i metadati del documento. Dopo la redazione di una revisione, i dati utente nella revisione (rappresentati dalla data struttura) vengono sostituiti da un nuovo campo. dataHash Il valore di questo campo è l'hash Amazon Ion della data struttura rimossa. Per ulteriori informazioni e un esempio di operazione di redazione, consulta. Redazione delle revisioni dei documenti
Di conseguenza, il registro mantiene l'integrità complessiva dei dati e rimane verificabile crittograficamente tramite le operazioni API di verifica esistenti. Puoi comunque utilizzare queste operazioni API come previsto per richiedere un digest (GetDigest), richiedere una prova (GetBlocko GetRevision) e quindi eseguire l'algoritmo di verifica utilizzando gli oggetti restituiti.
Ricalcolo dell'hash di revisione
Se intendi verificare la revisione di un singolo documento ricalcolandone l'hash, devi verificare in modo condizionale se la revisione è stata oscurata. Se la revisione è stata redatta, puoi utilizzare il valore hash fornito nel campo. dataHash Se non è stata oscurata, puoi ricalcolare l'hash utilizzando il campo. data
Eseguendo questo controllo condizionale, puoi identificare le revisioni redatte e intraprendere le azioni appropriate. Ad esempio, è possibile registrare gli eventi di manipolazione dei dati per scopi di monitoraggio.
Guida introduttiva alla verifica
Prima di poter verificare i dati, è necessario richiedere un riepilogo dal registro e salvarlo per utilizzarlo in un secondo momento. Qualsiasi revisione del documento effettuata prima dell'ultimo blocco coperto dal digest è idonea per la verifica rispetto a tale digest.
Quindi, richiedi una bozza ad Amazon QLDB per una revisione idonea che desideri verificare. Utilizzando questa bozza, richiami un'API lato client per ricalcolare il digest, a partire dall'hash della revisione. Finché il digest salvato in precedenza è noto e affidabile al di fuori di QLDB, l'integrità del documento è dimostrata se l'hash del digest ricalcolato corrisponde all'hash del digest salvato.
Importante
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Ciò che stai dimostrando in particolare è che la revisione del documento non è stata alterata tra il momento in cui hai salvato questo riassunto e quello in cui hai eseguito la verifica. Puoi richiedere e salvare un digest non appena una revisione che desideri verificare in un secondo momento viene salvata nel diario.
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Come procedura ottimale, si consiglia di richiedere regolarmente i riassunti e di conservarli lontano dal registro. Determina la frequenza con cui richiedi i riassunti in base alla frequenza con cui esegui le revisioni nel registro.
Per un post dettagliato AWS sul blog che illustra il valore della verifica crittografica nel contesto di un caso d'uso realistico, consulta Verifica crittografica nel mondo reale con
Amazon QLDB.
Per step-by-step guide su come richiedere un riepilogo dal registro e quindi verificare i dati, consulta quanto segue:
