[發明專利]一種基于邊緣計算的輕量級區塊鏈監管方法及系統

有效

• 申請號: 202010939639.1
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112085502B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 謝晴晴;王良民;馮霞;林文耀;邱海揚;李希治;肖健
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06Q20/38
• 分類號: G06Q20/38;G06Q40/04;G06F9/50;G06F9/54;G06F21/60;G06F21/62
• 代理公司: 南京華恒專利代理事務所(普通合伙) 32335
• 代理人: 宋方園

1.一種基于邊緣計算的輕量級區塊鏈監管方法，其特征在于：依次包括以下步驟：

S1、交易打包和確認，即所有邊緣節點均通過求解PoW問題來產生對應領袖區塊；

若邊緣節點Node_i第一個成功求解出PoW問題，則Node_i即為領袖節點，同時生成和廣播對應的有效領袖區塊，然后該領袖節點Node_i選擇交易記錄集合{Tx}_t生成候選交易區塊b_t，其他邊緣節點Node_j驗證候選交易區塊b_t，若驗證成功則進行區塊簽名，每一個邊緣節點均收集其他所有邊緣節點的區塊簽名；若某邊緣節點獲得關于候選交易區塊b_t的半數以上簽名，則將候選交易區塊b_t附加到該邊緣節點本地存儲的交易鏈上；重復上述步直到另一個領袖區塊被產生；

S2、獲取碎片賬本，即終端設備節點根據用戶自己感興趣的交易信息類型，向邊緣節點發送數據訪問請求，獲取邊緣節點存儲的全賬本；全賬本記錄所有的領袖歷史和交易歷史，碎片賬本記錄全賬本中所有區塊鏈頭以及相應終端設備節點感興趣的交易記錄；

S3、監管交易，即通過聯盟鏈中的交易監管模塊進行監管：

聯盟鏈的中心控制器產生對稱密鑰key并確定訪問策略樹APT，然后調用加密算法來加密密鑰key為CT_key，并將CT_key外包到云服務器進行存儲，監管層中監管者向可信機構請求秘密屬性密鑰SK_u，然后從云服務器端下載密鑰密文CT_key，并使用SK_u來解密對稱密鑰key；一旦有新候選交易區塊b_t被確認提交，則相應領袖節點使用對稱密鑰key來將新候選交易區塊b_t中的每一筆交易記錄tx_i加密為CTX_i，所有CTX_i將被外包到云服務器；當監管者實施監管時，先從云服務器下載CTX_i并解密為交易記錄明文。

2.根據權利要求1所述的基于邊緣計算的輕量級區塊鏈監管方法，其特征在于：所述步驟S1的具體過程為：

S1.1、領袖節點Node_i生成有效領袖區塊后立即向所有其他的邊緣節點廣播該領袖區塊，所有其他的邊緣節點Node_j檢查該領袖區塊的有效性，若Node_j驗證出該領袖區塊有效，則將該領袖區塊附加到本地領袖鏈上，接著Node_j在最新領袖鏈上重新求解PoW問題以試圖產生下一個新的領袖區塊；如果驗證出該領袖區塊無效，則Node_j繼續在原來的領袖鏈上繼續求解PoW問題以試圖產生一個新的領袖區塊，這里j＝1,2,…,i-1,i+1,…,n，n為邊緣節點總個數；

S1.2、領袖節點Node_i選擇一個新交易記錄集合{Tx}_t，然后計算簽名生成新的候選交易區塊b_t，并將b_t廣播給所有其他的邊緣節點；

候選交易區塊b_t的格式為：

其中，blockHeight為區塊高度，t為時間戳，PreHash為前一交易區塊頭的哈希值，NowHash是基于{Tx}_t構建的Merkle哈希樹的根哈希值；

S1.3、一旦收到領袖節點產生的候選交易區塊b_t，所有其他的邊緣節點Node_j基于簽名和未花費交易集UTXO來驗證b_t的有效性；若Node_j驗證b_t是有效的，則將b_t簽名為并將廣播給除Node_j以外其他邊緣節點；

其中，j＝1,2,…,i-1,i+1,…,n，n為邊緣節點總個數；

S1.4、所有邊緣節點收集所有其他邊緣節點的區塊簽名；若一個邊緣節點獲得關于候選交易區塊b_t的半數以上簽名，那么候選交易區塊b_t將被附加到該邊緣節點本地存儲的交易鏈上；

S1.5、重復上述步驟S1.1至步驟S1.4，直到另一個領袖區塊被產生。