[發(fā)明專利]一種基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010635641.X
• 申請(qǐng)日: 2020-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN112003886B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫恩昌;孟康;楊睿哲;李萌;司鵬搏;張延華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L67/12
• 分類號(hào): H04L67/12;H04L67/1097;H04L67/06;H04L9/40;G06Q40/04;G06N20/00;G06F16/182
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)和方法，采用區(qū)塊鏈技術(shù)通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)賬本來建立一套信任機(jī)制，以使得賬本數(shù)據(jù)具有公開透明、可溯源和不被篡改等特性、利用自動(dòng)化腳本構(gòu)成的智能合約技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化、智能化的數(shù)據(jù)處理、同時(shí)結(jié)合星際文件系統(tǒng)IPFS能夠很好的解決區(qū)塊鏈存儲(chǔ)受限的問題。高度契合了數(shù)據(jù)共享的需求。系統(tǒng)中采用分層分鏈的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在各成員機(jī)構(gòu)本地構(gòu)建本地網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)，在各成員機(jī)構(gòu)之間構(gòu)建全局網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各成員之間的數(shù)據(jù)共享，有效的提高了數(shù)據(jù)共享的安全性及系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域、數(shù)據(jù)共享領(lǐng)域、物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域、文件 安全領(lǐng)域等。

背景技術(shù)

在信息化時(shí)代，數(shù)據(jù)作為一種重要的戰(zhàn)略資源呈爆炸式增長，各 行各業(yè)均認(rèn)識(shí)到無論是企業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用，還是科學(xué)理論研究，均需要以 大量的、可靠的數(shù)據(jù)作為基石來驅(qū)動(dòng)，同時(shí)伴隨而來的是數(shù)據(jù)共享需 求的急劇增長。而傳統(tǒng)中心化的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)面臨交互能力弱、數(shù)據(jù) 隱私保護(hù)能力差、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性不足等問題，成為了數(shù)據(jù)共享的阻 礙因素。如果能提出一種高效、安全且柔性可擴(kuò)展的共享方法，能極 大提高數(shù)據(jù)擁有方共享數(shù)據(jù)的積極性，提高數(shù)據(jù)的利用價(jià)值。

區(qū)塊鏈技術(shù)融合分布式存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊、分布式共識(shí)機(jī)制和加 密算法等技術(shù)，通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)賬本來建立一套信任機(jī)制，以 使得賬本數(shù)據(jù)具有公開透明、可溯源和不被篡改等特性、利用自動(dòng)化 腳本構(gòu)成的智能合約技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化、智能化的數(shù)據(jù)處理、同時(shí) 結(jié)合星際文件系統(tǒng)IPFS能夠很好的解決區(qū)塊鏈存儲(chǔ)受限的問題。高 度契合了數(shù)據(jù)共享的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享系 統(tǒng)和方法，解決傳統(tǒng)中心化的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)交互能力弱、數(shù)據(jù)隱私保 護(hù)能力差、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性不足等問題。以數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)處理和數(shù) 據(jù)應(yīng)用的功能架構(gòu)、分層分鏈的區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的智能合約設(shè)計(jì)， 在兼顧數(shù)據(jù)隱私和數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的自動(dòng) 化接入、存儲(chǔ)和不同權(quán)限、層次的訪問和處理，形成具有可擴(kuò)展性的、 安全可信的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一方面本發(fā)明提供一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)， 包括：由數(shù)據(jù)接入層、數(shù)據(jù)服務(wù)層和數(shù)據(jù)應(yīng)用層構(gòu)成的三層系統(tǒng)功能 架構(gòu)和由本地網(wǎng)絡(luò)及全局網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的分層分鏈的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

所述三層系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖1所示，主要完成了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù) 上傳到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)分析及最后的數(shù)據(jù)應(yīng)用流程，構(gòu)成 了一套完整的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)共享架構(gòu)。具體內(nèi)容如下：

數(shù)據(jù)接入層：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，使用HTTP協(xié)議、TCP/IP 協(xié)議、NB-IoT等數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議進(jìn)行二維碼、RFID、傳感器等多種物 聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集和上傳。

數(shù)據(jù)服務(wù)層：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)分析功能。使用IPFS 分布式存儲(chǔ)對(duì)上述數(shù)據(jù)接入層采集的原始數(shù)據(jù)通過對(duì)稱加密后生成 密文上傳至IPFS分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中同時(shí)將其元數(shù)據(jù)信息及數(shù)據(jù)共享 過程中產(chǎn)生的的共享記錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中，用于記錄整個(gè)數(shù)據(jù)的 存儲(chǔ)和共享過程。采用人工智能算法的分布式機(jī)器學(xué)習(xí)框架，在區(qū)塊 鏈的各個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器配置相應(yīng)的智能體對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行本地分析，將分析 結(jié)果上傳至云端，避免數(shù)據(jù)分析時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)聚合帶來的消耗以及數(shù)據(jù)泄 露的風(fēng)險(xiǎn)。

數(shù)據(jù)應(yīng)用層：根據(jù)數(shù)據(jù)需求，通過服務(wù)層提供的接口(RestAPI、 Webservice等數(shù)據(jù)接口)獲取數(shù)據(jù)集，包括網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)、本地存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)、共享數(shù)據(jù)及分析結(jié)果數(shù)據(jù)。

所述分層分鏈網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示，包括本地聯(lián)盟鏈和全局聯(lián)盟 鏈兩部分，分層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法包括：各成員機(jī)構(gòu)本地業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù) 處理節(jié)點(diǎn)、共享節(jié)點(diǎn)構(gòu)成本地聯(lián)盟鏈；由初始成員機(jī)構(gòu)的共享節(jié)點(diǎn)及 智能處理節(jié)點(diǎn)構(gòu)成全局聯(lián)盟鏈；新成員機(jī)構(gòu)構(gòu)建本地聯(lián)盟鏈并驗(yàn)證通 過后將共享節(jié)點(diǎn)加入全局聯(lián)盟鏈中。具體的構(gòu)建分層分鏈網(wǎng)絡(luò)方法包 括：