CN113315638A - 一种基于物联网的区块链共识***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的区块链共识***及方法，该***包括：多个区块链以及用于通信的若干网关节点，区块链包括同属于一个局域网或自组网内的普通节点和记账节点，记账节点由记账节点选择机制在***中动态确定，普通节点用于存储与本节点相关数据信息并发起共识请求，记账节点用于接收共识请求并存储普通节点发送的数据信息后，向普通节点响应确认共识请求并将存储的数据信息打包至区块链中；每个区块链包含至少一个网关节点，网关节点通过跨链资源交互机制实现彼此独立的两个区块链上的资源交互及共享。本发明采用网关节点同时参与两个区块链的共识过程中，并可以动态选择记账节点，实现跨链资源交互，提高共识效率。

Description

一种基于物联网的区块链共识***及方法
技术领域
本发明涉及区块链共识技术领域，特别是涉及一种基于物联网的区块链共识***及方法。
背景技术
区块链具有去中心化、分布式存储、加密及可回溯的特性，由于使用分布式核算和存储，不存在中心化的硬件或管理机构，任意节点的权利和义务都是均等的，***中的数据块由整个***中具有维护功能的节点来共同维护。区块链的共识机制能够很好的解决物联网分布式网络的信任和安全等问题。在区块链的分布式***中，最为关键的是建立共识机制让全网尽快达成共识，现有技术中通常采用工作量证明(Pow)、权益证明(Pos)、股份授权证明(Dpos)或拜占庭容错算法(PBFT)等共识机制，但上述共识机制受限于节点的能量、算力等因素，存在共识效率过低的问题。此外，在很多物联网环境下，受限于节点算力和能量的不均一性、及不同的网络接入制式、带宽、速率、可靠性及节点移动性等，效率问题更加突出，亟需一种能够提高物联网环境下节点共识效率的方法，提升区块链对物联网的管理效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于物联网的区块链共识***及方法，采用网关节点同时参与两个区块链的共识过程中，并可以动态选择记账节点，实现跨链资源交互，提高共识效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于物联网的区块链共识***，包括多个区块链以及用于多个区块链之间进行通信的若干网关节点，所述区块链包括同属于一个局域网或自组网内的普通节点和记账节点，所述记账节点由记账节点选择机制在***中动态确定，所述普通节点用于存储与本节点相关数据信息并发起共识请求，所述记账节点用于接收共识请求并存储所述普通节点发送的数据信息后，向所述普通节点响应确认共识请求并将存储的数据信息打包至区块链中；每个所述区块链包含至少一个所述网关节点，所述网关节点通过跨链资源交互机制实现彼此独立的两个区块链上的资源交互及共享。
进一步的，所述普通节点为采用无线通信技术实现互联互通的物联网节点设备，包括各类电子设备、智能家居设备、穿戴设备和移动终端。
进一步的，所述记账节点选择机制为基于多种因素中的线性或非线性组合所形成的数学表达式求值，并取该值顺序排列后的前N个节点为记账节点。
进一步的，所述多种因素包括能量指标、中心度指标、移动性指标和贡献度指标。
本发明还提供了一种基于物联网的区块链共识方法，应用于上述的基于物联网的区块链共识***，包括以下步骤：
通过网关节点采用跨链资源交互机制实现彼此独立的两个区块链上的资源交互及共享，所有资源包括来自于网关节点所发布的区块链***息索引以及其他节点所发布的***息及资源；
所述区块链为本链内所有节点提供资源共享，所有资源包括本区块链内部公开发布的资源以及自于另一个区块链上公开并由网关节点转入本区块链的公开资源；
采用记账节点选择机制判断区块链内的节点是否作为记账节点；
若否，则节点作为普通节点，将新产生的交易发送给网络中的记账节点，发起共识请求；
若是，节点成为记账节点，接收共识请求，并存储所述普通节点发送的数据信息后，向所述普通节点响应确认共识请求并将存储的数据信息打包至区块链中。
进一步的，所述向所述普通节点响应确认共识请求并将存储的数据信息打包至区块链中，具体包括：
记账节点接收到普通节点发起的共识请求后，使用哈希算法生成用于向所述普通节点回传响应的哈希值，以响应确认普通节点发出的共识请求；
基于哈希值，所述普通节点校验签名确认后，记账节点在组网内向其他记账节点广播更新数据信息并将存储的数据信息打包至区块链中。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的基于物联网的区块链共识***及方法，相同级别的节点组织在一起形成区块链并进行去中心化共识，不同区块链可根据所选择的共识方法为链上节点确定不同的角色，记账节点是任何一种共识方法中均必须存在的角色，其负责将所有发生的交易记录下来，记账节点通过所在链所选择的共识算法中的记账节点选择机制来确定；不同区块链之间彼此独立、互不干扰地运行，通过网关节点实现两个区块链之间的跨链资源交互及共享，一个区块链可以通过网关将发布的资源索引发布到另一个区块链上，供另一个区块链调用；记账节点接收普通节点发出的共识请求并存储相关的数据信息后，向普通节点响应确认共识请求并将存储的数据打包至区块链中，提高了共识效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于物联网的区块链共识方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于物联网的区块链共识***及方法，采用网关节点同时参与两个区块链的共识过程中，并可以动态选择记账节点，实现跨链资源交互，提高共识效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例提供的基于物联网的区块链共识***，包括多个区块链以及用于多个区块链之间进行通信的若干网关节点，所述区块链包括同属于一个局域网或自组网内的普通节点和记账节点，所述记账节点由记账节点选择机制在***中动态确定，所述普通节点用于存储与本节点相关数据信息并发起共识请求，所述记账节点用于接收共识请求并存储所述普通节点发送的数据信息后，向所述普通节点响应确认共识请求并将存储的数据信息打包至区块链中；每个所述区块链包含至少一个所述网关节点，所述网关节点通过跨链资源交互机制实现彼此独立的两个区块链上的资源交互及共享。
所述普通节点为采用无线通信技术实现互联互通的物联网节点设备，包括各类电子设备、智能家居设备、穿戴设备和移动终端。所述物联网节点设备还可以设置用于用于收集和注册物联网设备的身份标识信息的注册模块和用于对物联网设备进行身份认证识别，拦截非法设备和虚假设备接入的安全模块。
所述记账节点选择机制为基于多种因素中的线性或非线性组合所形成的数学表达式求值，并取该值顺序排列后的前N个节点为记账节点。所述多种因素包括能量指标、中心度指标、移动性指标和贡献度指标。其中能量指标指的是节点的供电能力，具备持续电源供电的节点能量指标高，而容量较小的蓄电池供电的节点能量指标低。中心度指标指的是节点连接设备的数量，数量多，则指标高。移动性指标是的节点移动的活跃性。贡献度指标指的是节点所收到来源于各个节点的数字货币的金额。
如图1所示，本发明还提供了一种基于物联网的区块链共识方法，应用于上述的基于物联网的区块链共识***，包括以下步骤：
通过网关节点采用跨链资源交互机制实现彼此独立的两个区块链上的资源交互及共享，所有资源包括来自于网关节点所发布的区块链***息索引以及其他节点所发布的***息及资源；
所述区块链为本链内所有节点提供资源共享，所有资源包括本区块链内部公开发布的资源以及自于另一个区块链上公开并由网关节点转入本区块链的公开资源；
采用记账节点选择机制判断区块链内的节点是否作为记账节点；
若否，则节点作为普通节点，将新产生的交易发送给网络中的记账节点，发起共识请求；
若是，节点成为记账节点，接收共识请求，并存储所述普通节点发送的数据信息后，向所述普通节点响应确认共识请求并将存储的数据信息打包至区块链中。
其中，所述向所述普通节点响应确认共识请求并将存储的数据信息打包至区块链中，具体包括：
记账节点接收到普通节点发起的共识请求后，使用哈希算法生成用于向所述普通节点回传响应的哈希值，以响应确认普通节点发出的共识请求；
基于哈希值，所述普通节点校验签名确认后，记账节点在组网内向其他记账节点广播更新数据信息并将存储的数据信息打包至区块链中。
此外，记账节点接收到普通节点发起的共识请求后开启定时器记录记账周期，达到设定的周期，向普通节点回传响应的哈希值，普通节点还可以根据记账周期判断是不是授权节点，只有授权节点能够收到授权信息，生成新区块打包至区块链中。
本发明提供的基于物联网的区块链共识***及方法，相同级别的节点组织在一起形成区块链并进行去中心化共识，不同区块链可根据所选择的共识方法为链上节点确定不同的角色，记账节点是任何一种共识方法中均必须存在的角色，其负责将所有发生的交易记录下来，记账节点通过所在链所选择的共识算法中的记账节点选择机制来确定；不同区块链之间彼此独立、互不干扰地运行，通过网关节点实现两个区块链之间的跨链资源交互及共享，一个区块链可以通过网关将发布的资源索引发布到另一个区块链上，供另一个区块链调用，记账节点接收普通节点发出的共识请求并存储相关的数据信息后，向普通节点响应确认共识请求并将存储的数据打包至区块链中，提高了共识效率。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于物联网的区块链共识***，其特征在于，包括：多个区块链以及用于多个区块链之间进行通信的若干网关节点，所述区块链包括同属于一个局域网或自组网内的普通节点和记账节点，所述记账节点由记账节点选择机制在***中动态确定，所述普通节点用于存储与本节点相关数据信息并发起共识请求，所述记账节点用于接收共识请求并存储所述普通节点发送的数据信息后，向所述普通节点响应确认共识请求并将存储的数据信息打包至区块链中；每个所述区块链包含至少一个所述网关节点，所述网关节点通过跨链资源交互机制实现彼此独立的两个区块链上的资源交互及共享。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的区块链共识***，其特征在于，所述普通节点为采用无线通信技术实现互联互通的物联网节点设备，包括各类电子设备、智能家居设备、穿戴设备和移动终端。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的区块链共识***，其特征在于，所述记账节点选择机制为基于多种因素中的线性或非线性组合所形成的数学表达式求值，并取该值顺序排列后的前N个节点为记账节点。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的区块链共识***，其特征在于，所述多种因素包括能量指标、中心度指标、移动性指标和贡献度指标。
5.一种基于物联网的区块链共识方法，应用于权利要求1-4任一所述的基于物联网的区块链共识***，其特征在于，包括以下步骤：
通过网关节点采用跨链资源交互机制实现彼此独立的两个区块链上的资源交互及共享，所有资源包括来自于网关节点所发布的区块链***息索引以及其他节点所发布的***息及资源；
所述区块链为本链内所有节点提供资源共享，所有资源包括本区块链内部公开发布的资源以及自于另一个区块链上公开并由网关节点转入本区块链的公开资源；
采用记账节点选择机制判断区块链内的节点是否作为记账节点；
若否，则该节点作为普通节点，将新产生的交易发送给网络中的记账节点，发起共识请求；
若是，则该节点成为记账节点，接收共识请求，并存储所述普通节点发送的数据信息后，向所述普通节点响应确认共识请求并将存储的数据信息打包至区块链中。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的区块链共识方法，其特征在于，所述向所述普通节点响应确认共识请求并将存储的数据信息打包至区块链中，具体包括：
记账节点接收到普通节点发起的共识请求后，使用哈希算法生成用于向所述普通节点回传响应的哈希值，以响应确认普通节点发出的共识请求；
基于哈希值，所述普通节点校验签名确认后，记账节点在组网内向其他记账节点广播更新数据信息并将存储的数据信息打包至区块链中。
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