[發(fā)明專利]基于計算預言機的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈可信計算架構(gòu)及方法

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• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114428978A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李駿;汪天祥;時龍;王喆;杜禹
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F21/64
• 分類號: G06F21/64;G06F21/57;G06F16/27
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發(fā)明公開了一種基于計算預言機的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈可信計算架構(gòu)及方法，所述架構(gòu)包括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層、區(qū)塊鏈層和預言機層；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層包括各類異構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，在管理這些設(shè)備的過程中產(chǎn)生工業(yè)計算任務(wù)；區(qū)塊鏈層包括智能合約，以智能合約引擎為載體執(zhí)行工業(yè)計算任務(wù)；預言機層包括計算預言機和鏈上預言機，用于提升智能合約的計算能力。本發(fā)明設(shè)計一套基于計算預言機的區(qū)塊鏈計算體系，滿足了工業(yè)場景中的大計算需求；在鏈下預言機網(wǎng)絡(luò)的激勵機制中，提出基于節(jié)點計算能力的匹配算法，在鏈下計算預言機與計算任務(wù)的匹配過程中考慮了節(jié)點計算能力，減小了計算預言機的網(wǎng)絡(luò)總延時。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于計算預言機的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈可信計算架構(gòu)及方法。

背景技術(shù)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連通和控制工業(yè)場景內(nèi)不同資源，對延遲的容忍度差，需要實時、高效的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和工業(yè)應(yīng)用運行機制。然而，傳統(tǒng)的集中式云端計算因大量節(jié)點統(tǒng)一上傳會產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)擁塞，無法滿足此需求。因此，為滿足工業(yè)場景“大連接、低時延”的需求，具有去中心化特性的區(qū)塊鏈架構(gòu)成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)的可靠選擇。

在區(qū)塊鏈架構(gòu)下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進行去中心化組網(wǎng)，實現(xiàn)海量節(jié)點之間的點對點連接。與此同時，數(shù)據(jù)的分布式存儲，解決了“單點失效”以及數(shù)據(jù)上傳與下載的網(wǎng)絡(luò)擁塞問題。特別地是，針對繁雜多樣的工業(yè)應(yīng)用需求，開放的智能合約平臺為工業(yè)應(yīng)用在基于區(qū)塊鏈的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的部署提供了可信的解決方案。應(yīng)用開發(fā)者將工業(yè)應(yīng)用以代碼的形式固化在智能合約平臺中，一旦滿足觸發(fā)條件，工業(yè)應(yīng)用將自動執(zhí)行，整個過程的相關(guān)數(shù)據(jù)全部上鏈，任何實體都不能修改合約本身和合約運行結(jié)果。然而，目前智能合約的能力還存在兩大缺陷。首先，智能合約本身的計算能力有限，難以支撐某些復雜的工業(yè)應(yīng)用；其次，租用臉鏈上智能合約產(chǎn)生的Gas費用較為昂貴。因此，計算預言機網(wǎng)絡(luò)憑借其充足的計算資源以及可信的運行機制擴充了智能合約的計算能力。

計算預言機網(wǎng)絡(luò)分為中心化和去中心化兩種。中心化計算預言機中，單個計算預言機服務(wù)于智能合約的工業(yè)應(yīng)用任務(wù)，這就容易發(fā)生由于單點的宕機和求解不成功而引起的任務(wù)計算失敗。去中心化預言機中，對于一個計算任務(wù)，多個計算預言機同時進行計算，通過共識機制來確保計算結(jié)果的可信，同時也提高了計算任務(wù)的成功率。然而，現(xiàn)有去中心化計算預言機方案只要以隨機的方法選取計算預言機群，忽略了不同計算能力的預言機與不同復雜度的智能合約計算任務(wù)的匹配，造成了計算時延巨大，無法滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“低時延”的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于計算預言機的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈可信計算架構(gòu)及方法，以滿足工業(yè)場景中的大計算需求，并減小計算時延。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于計算預言機的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈可信計算架構(gòu)，包括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層、區(qū)塊鏈層和預言機層，其中：

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層，包括各類異構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，在管理這些設(shè)備的過程中，產(chǎn)生工業(yè)計算任務(wù)；

區(qū)塊鏈層，包括智能合約，以智能合約引擎為載體執(zhí)行工業(yè)計算任務(wù)；

預言機層，包括計算預言機和鏈上預言機，用于提升智能合約的計算能力。

一種如所述基于計算預言機的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈可信計算架構(gòu)的運行方法，包括以下步驟：

步驟1、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備注冊成為合法的鏈下計算預言機，鏈上的預言機系統(tǒng)下發(fā)一個獨有的賬戶，智能設(shè)備支付設(shè)定代幣作為抵押；

步驟2、智能合約從鏈上獲得數(shù)據(jù)，觸發(fā)合約計算任務(wù)；

步驟3、當鏈上計算能力無法滿足需求時，智能合約對鏈上預言機系統(tǒng)發(fā)送請求，對代理預言機的“消息”進行調(diào)用；所述請求包括計算任務(wù)，同時智能合約在賬戶中凍結(jié)服務(wù)費；代理預言機在自己的事件日志中將計算任務(wù)記錄下來；