[發(fā)明專利]一種分布式環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完整性保護(hù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810927419.X
• 申請日: 2018-08-15
• 公開（公告）號: CN109040271B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧宇平
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市引方科技有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L29/06;H04L9/32
• 代理公司: 北京知聯(lián)天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11594
• 代理人: 李學(xué)康;吳鑫

1.一種分布式環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完整性保護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，基于開源項(xiàng)目Hyperledger Fabric部署區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)包含C個(gè)客戶端、S個(gè)提交節(jié)點(diǎn)和M個(gè)共識節(jié)點(diǎn)，C、S、M均為自然數(shù)；提交節(jié)點(diǎn)間相互連接，共識節(jié)點(diǎn)間相互連接；客戶端初始化提交節(jié)點(diǎn)中的智能合約的時(shí)候指定背書策略，背書策略指定提交節(jié)點(diǎn)的一個(gè)子集用于執(zhí)行背書功能，執(zhí)行背書功能的提交節(jié)點(diǎn)又稱之為背書節(jié)點(diǎn)；客戶端部署在待保護(hù)的設(shè)備上，與背書節(jié)點(diǎn)、共識節(jié)點(diǎn)相連，客戶端向背書節(jié)點(diǎn)發(fā)起交易提案，接收并驗(yàn)證背書節(jié)點(diǎn)返回的背書結(jié)果，并將交易提案和通過驗(yàn)證的背書結(jié)果發(fā)送給共識節(jié)點(diǎn)；每個(gè)提交節(jié)點(diǎn)中都維護(hù)有一條相同的區(qū)塊鏈，存儲(chǔ)在賬本中，提交節(jié)點(diǎn)接收共識節(jié)點(diǎn)生成的區(qū)塊，對區(qū)塊做出驗(yàn)證后將其加入到區(qū)塊鏈中，并根據(jù)仿真交易結(jié)果更新世界狀態(tài)；

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，客戶端中除了安裝有軟件開發(fā)包，還安裝有保密存儲(chǔ)單元、ID生成模塊、信息讀取模塊和哈希值計(jì)算模塊；軟件開發(fā)包讀取設(shè)備保密單元存儲(chǔ)的設(shè)備信息，生成交易提案并向背書節(jié)點(diǎn)的智能合約發(fā)送交易提案，接收背書節(jié)點(diǎn)的智能合約發(fā)送的仿真交易結(jié)果和背書簽名，驗(yàn)證仿真交易結(jié)果和背書策略并將交易提案和仿真交易結(jié)果發(fā)送給共識節(jié)點(diǎn)中的共識服務(wù)；保密存儲(chǔ)單元用于接收并存儲(chǔ)ID生成模塊和哈希值計(jì)算模塊發(fā)送的信息，保密單元存儲(chǔ)的信息用于軟件開發(fā)包的讀取；ID生成模塊生成設(shè)備ID，并將設(shè)備ID發(fā)送至保密存儲(chǔ)單元；信息讀取模塊讀取設(shè)備配置信息，并將設(shè)備信息發(fā)送至哈希值計(jì)算模塊；哈希值計(jì)算模塊接收配置信息讀取模塊發(fā)送的設(shè)備配置信息，并計(jì)算設(shè)備信息哈希值，然后將設(shè)備信息哈希值發(fā)送至保密存儲(chǔ)單元；

提交節(jié)點(diǎn)中包含有賬本、背書模塊、提交模塊和智能合約；所有的提交節(jié)點(diǎn)中都會(huì)維護(hù)一個(gè)相同的賬本，賬本中包括區(qū)塊鏈和世界狀態(tài)；區(qū)塊鏈?zhǔn)且幌盗邪凑諘r(shí)間順序、通過哈希值連在一起成鏈狀的區(qū)塊，用來記錄歷史交易；世界狀態(tài)是一個(gè)鍵值數(shù)據(jù)庫，世界狀態(tài)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型可根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行自定義，世界狀態(tài)中存儲(chǔ)了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)賬戶的狀態(tài)信息，世界狀態(tài)隨著區(qū)塊鏈中交易的執(zhí)行進(jìn)行更新；背書模塊接收客戶端發(fā)起的交易提案，進(jìn)行仿真交易，將仿真交易結(jié)果發(fā)送給發(fā)起交易提案的客戶端；提交模塊接收共識節(jié)點(diǎn)生成的區(qū)塊，對區(qū)塊做出驗(yàn)證后將區(qū)塊加入?yún)^(qū)塊鏈中；智能合約本質(zhì)上是管理區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的不同實(shí)體間相互作用或交易的業(yè)務(wù)邏輯，客戶端通過調(diào)用智能合約可以設(shè)置和查詢賬本；智能合約接收客戶端發(fā)送的交易提案，讀取賬本中的世界狀態(tài)，根據(jù)世界狀態(tài)仿真執(zhí)行交易，并將仿真交易結(jié)果發(fā)送給背書模塊；智能合約中除了安裝有調(diào)用模塊，查詢模塊和寫入模塊，還安裝有信息注冊模塊和信息校驗(yàn)?zāi)K；調(diào)用模塊接收信息注冊交易提案，并根據(jù)交易提案類型將信息注冊交易提案發(fā)送給信息注冊模塊，接收信息校驗(yàn)交易提案，并根據(jù)交易提案類型將信息校驗(yàn)交易提案發(fā)送給信息校驗(yàn)?zāi)K；信息校驗(yàn)?zāi)K通過查詢模塊查詢世界狀態(tài)中是否存在信息校驗(yàn)交易提案中的設(shè)備ID，查詢模塊讀取世界狀態(tài)中的設(shè)備注冊因子，并發(fā)送給信息校驗(yàn)?zāi)K，信息校驗(yàn)?zāi)K對比信息校驗(yàn)交易提案中的注冊因子和世界狀態(tài)中的注冊因子，得到信息校驗(yàn)結(jié)果；信息注冊模塊從調(diào)用模塊接收信息注冊交易提案，通過查詢模塊獲取當(dāng)前賬本中的世界狀態(tài)，信息注冊模塊調(diào)用寫入模塊，寫入模塊對設(shè)備信息注冊因子按照賬本中世界狀態(tài)的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行打包，生成將要寫入世界狀態(tài)的寫操作數(shù)據(jù)集合，并將寫操作數(shù)據(jù)集合返回給信息注冊模塊；

共識節(jié)點(diǎn)上包含有共識服務(wù)模塊；共識服務(wù)模塊接收客戶端發(fā)送的交易提案和背書結(jié)果，采用共識算法對T時(shí)間段內(nèi)的交易提案進(jìn)行排序，并將這些交易提案打包成區(qū)塊廣播至所有提交節(jié)點(diǎn)的提交模塊，時(shí)間段T的大小根據(jù)用戶需求設(shè)置；此外，共識服務(wù)也會(huì)對仿真交易結(jié)果做出驗(yàn)證后廣播至所有提交模塊；

第二步，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在第一步部署的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行注冊；具體包括以下步驟：

2.1客戶端向背書節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息注冊交易提案；

2.2背書節(jié)點(diǎn)的智能合約仿真執(zhí)行信息注冊交易提案，為智能合約執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行簽名，并將智能合約執(zhí)行結(jié)果、背書節(jié)點(diǎn)簽名作為信息注冊交易提案結(jié)果返回給客戶端；

2.3客戶端檢驗(yàn)背書策略指定的背書節(jié)點(diǎn)集合中所有背書節(jié)點(diǎn)發(fā)來的仿真交易結(jié)果，若智能合約執(zhí)行結(jié)果一致，客戶端將信息注冊交易提案和智能合約執(zhí)行結(jié)果廣播給區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中所有的共識節(jié)點(diǎn)；否則，返回錯(cuò)誤信息，轉(zhuǎn)第四步；

2.4共識節(jié)點(diǎn)生成區(qū)塊，驗(yàn)證智能合約執(zhí)行結(jié)果，并將新生成的區(qū)塊和通過驗(yàn)證的智能合約執(zhí)行結(jié)果廣播給區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中所有的提交節(jié)點(diǎn)；對于未通過驗(yàn)證的智能合約執(zhí)行結(jié)果，返回錯(cuò)誤結(jié)果，轉(zhuǎn)第四步；

2.5提交節(jié)點(diǎn)更新賬本，方法是：提交模塊將新生成的區(qū)塊加入?yún)^(qū)塊鏈中，并根據(jù)智能合約執(zhí)行結(jié)果更新世界狀態(tài)；

第三步，客戶端定期校驗(yàn)設(shè)備信息，檢測設(shè)備信息是否遭到破壞，具體流程如下：

3.1客戶端生成設(shè)備的信息注冊因子，根據(jù)信息注冊因子和請求類型生成信息校驗(yàn)交易提案，然后向所有背書策略指定的背書節(jié)點(diǎn)的智能合約發(fā)送信息校驗(yàn)交易提案；

3.2背書節(jié)點(diǎn)的智能合約仿真執(zhí)行信息校驗(yàn)交易提案，得到信息校驗(yàn)結(jié)果和背書節(jié)點(diǎn)的簽名，若世界狀態(tài)中存在該設(shè)備ID，將信息校驗(yàn)結(jié)果和背書節(jié)點(diǎn)的簽名作為信息校驗(yàn)提案結(jié)果返回給客戶端；若不存在，則顯示錯(cuò)誤信息，轉(zhuǎn)第四步；具體包括以下步驟：

3.2.1智能合約中的調(diào)用模塊接收信息校驗(yàn)交易提案，并根據(jù)交易提案類型將信息校驗(yàn)交易提案發(fā)送給信息校驗(yàn)?zāi)K；

3.2.2信息校驗(yàn)?zāi)K通過查詢模塊查詢世界狀態(tài)中是否存在信息校驗(yàn)交易提案中的設(shè)備ID，若世界狀態(tài)中存在該設(shè)備ID，則執(zhí)行步驟3.2.3，若不存在，則顯示錯(cuò)誤信息，轉(zhuǎn)第四步；

3.2.3查詢模塊讀取世界狀態(tài)中的設(shè)備注冊因子，并發(fā)送給信息校驗(yàn)?zāi)K；

3.2.4信息校驗(yàn)?zāi)K對比信息校驗(yàn)交易提案中的注冊因子和世界狀態(tài)中的注冊因子，得到信息校驗(yàn)結(jié)果；

3.2.5背書模塊對信息校驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行簽名；

3.2.6背書節(jié)點(diǎn)將信息校驗(yàn)結(jié)果和背書節(jié)點(diǎn)的簽名作為信息校驗(yàn)提案結(jié)果返回給客戶端的軟件開發(fā)包；

3.3客戶端對信息校驗(yàn)交易提案結(jié)果做出解析，校驗(yàn)交易提案結(jié)果的簽名，并將信息校驗(yàn)交易提案廣播給區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中所有的共識節(jié)點(diǎn)；

3.4共識節(jié)點(diǎn)對于接收到的注冊交易提案按照時(shí)間順序進(jìn)行記錄，將注冊交易提案按照區(qū)塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)生成區(qū)塊，并將新生成的區(qū)塊廣播給區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中所有的提交節(jié)點(diǎn)；

3.5提交節(jié)點(diǎn)的提交模塊將新區(qū)塊加入?yún)^(qū)塊鏈中；

第四步，結(jié)束。