CN115567250A - 基于区块链技术的边端设备及边端计算*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于区块链技术的边端设备及边端计算***,属于计算机技术领域,提高了物联网中数据的安全可靠性。本发明的一种基于区块链技术的边端设备,其电源模块分别与终端接入模块、无线通信模块、自组网模块和核心处理器电连接;终端接入模块与核心处理器相连接;核心处理器与自组网模块连接,自组网模块与无线通信模块连接,通过自组网模块和无线通信模块使边端设备链接至自组通讯网络集群中,与其他边端设备进行数据交互;核心处理器中存储有区块链程序,核心处理器中运行区块链的轻节点,其中,轻节点负责接收终端设备的上链信息,并通过轻节点区块链程序广播至云端中的全量节点。
Description
技术领域
本发明属于计算机技术领域,具体涉及一种基于区块链技术的边端设备及边端计算***。
背景技术
物联网(Internet of Things,简称IoT)是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位***、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。而借助于边缘计算可以提升物联网的智能化,促使物联网在各个垂直行业落地生根。边缘计算在物联网中应用的领域非常广泛,特别适合具有低时延、高带宽、高可靠、海量连接、异构汇聚和本地安全隐私保护等特殊业务要求的应用场景。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明旨在提高了物联网中数据的安全可靠性,提供一种基于区块链技术的边端设备及边端计算***。
第一方面,本发明实施例提供一种基于区块链技术的边端设备,若干个边端设备相互通信连接构成自组通讯网络集群,每个所述边端设备均包括电源模块、终端接入模块、无线通信模块、自组网模块和核心处理器;
所述电源模块分别与所述终端接入模块、所述无线通信模块、所述自组网模块和所述核心处理器电连接,以提供所述终端接入模块、所述无线通信模块、所述自组网模块和所述核心处理器正常工作所需电能;
所述终端接入模块与所述核心处理器相连接,所述终端接入模块包括至少一个与终端设备连接且用于收集所述终端设备上传的信息的通讯接口;
所述核心处理器与所述自组网模块连接,所述自组网模块与所述无线通信模块连接,通过所述自组网模块和所述无线通信模块使所述边端设备链接至自组通讯网络集群中,与其他边端设备进行数据交互;
所述核心处理器中存储有区块链程序,所述核心处理器中运行区块链的轻节点,其中,所述轻节点负责接收终端设备的上链信息,并通过轻节点区块链程序广播至云端中的全量节点。
可选地,边端设备还包括:移动通信模块,所述移动通信模块包括SIM卡插槽和设置在所述SIM卡插槽内的SIM卡,所述移动通信模块以通过SIM卡进行通讯。
可选地,所述核心处理器为基于ARM架构的处理器。
可选地,所述终端设备包括视频采集器、图片采集器、语音采集器、文字采集器中的一种或多种。
可选地,所述通信接口包括RS-485接口、RS-232接口、RS-422接口、CAN接口、以太网接口中的一种或者多种。
可选地,所述边端设备还包括冗余控制模块,所述冗余控制模块分别与电源模块、终端接入模块、无线通信模块和自组网模块电连接;
所述冗余控制模块响应于核心处理器失去连接或发生故障,启动后作为新的控制模块继续执行通讯管理任务。
可选地,所述边端设备还包括冗余电源模块,所述冗余电源模块分别与终端接入模块、无线通信模块和核心处理器电连接;
所述核心处理器响应于电源模块失去连接或发生故障,启动冗余电源模块为终端接入模块、无线通信模块和核心处理器提供正常工作所需电能。
可选地,所述边端设备还包括调试接口,所述调试接口与核心处理器电连接,用于下载和升级区块链程序。
可选地,所述边端设备还包括指示灯模块,所述指示灯模块与所述核心处理器电连接,包括用于指示电源模块运行状态的电源指示灯、用于指示通讯接口运行状态的通讯接口指示灯。
第二方面,本发明实施例提供一种基于区块链技术的边端计算***,包括终端设备、云端服务器和上述所述的边端设备。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于区块链技术的边端设备的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的另一种基于区块链技术的边端设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
除非另外定义,本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
需要说明的是,区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构,区块链也等于区块加链,区块可以大体分为块头(header)和块身(body)两部分。块头一般包括前一个区块的哈希值(父哈希)、时间戳以及其他信息,块身包含区块本身相应的信息,整个区块链***可以包含如下技术特点:
(1)点对点传输:在区块链中的所有节点都通过点对点网络连接在一起,不同于中心化网络模式,在点对点网络中所有节点地位对等,通过特定的软件协议共享部分计算资源和传递信息。
(2)分布式数据存储:作为一个分布式账本,在区块链***中的所有参与节点会包含区块链完整的账本信息副本,一个账本的信息是否被篡改可以通过与其他节点的账本副本信息进行对照比较。
(3)共识机制:所有的区块链节点都会维护自身的区块账本,并能够收集在一段时间内在区块链中新产生的交易信息存储在自己的区块账本中,如果保持整个网络中所有节点在这段时间内添加的区块信息是一致的、被所有节点共同验证认可的,这个确定存储的区块信息的区块通过所有节点验证和认可的过程被称为共识机制,它是通过分布式一致性的共识算法达成的。
需要说明是的,边缘端可以是智能路由器或智能边缘网关等。
第一方面,本发明实施例提供一种基于区块链技术的边端设备,图1为本发明实施例提供的一种基于区块链技术的边端设备的结构示意图,如图1所示,若干个基于区块链技术的边端设备相互通信连接构成自组通讯网络集群,其中每个边端设备均包括电源模块10、终端接入模块20、无线通信模块30、自组网模块40和核心处理器50。
具体的,电源模块10分别与终端接入模块20、无线通信模块30、自组网模块40和核心处理器50电连接。电源模块10用以提供终端接入模块20、无线通信模块30自组网模块40和核心处理器50正常工作所需电能。可选的,电源模块10可采用新能源供电装置,例如光伏发电装置,当然也可以为其他供电装置,在此不做具体限定。终端接入模块20与核心处理器50相连接,终端接入模块20包括至少一个与终端设备连接且用于收集所述终端设备上传的信息的通讯接口。其中,终端设备包括视频采集器、图片采集器、语音采集器、文字采集器中的一种或多种。通信接口包括RS-485接口、RS-232接口、RS-422接口、CAN接口、以太网接口中的一种或者多种。
继续参考图1,核心处理,50与自组网模块40连接,自组网模块40与无线通信模块30连接,通过自组网模块40和无线通信模块50使边端设备链接至自组通讯网络集群中,与其他边端设备进行数据交互,即自组网模块40可实现在一定通信范围内边端设备与边端设备之间的互相通信。核心处理器50中存储有区块链程序,核心处理器50中运行区块链的轻节点,其中,轻节点负责接收终端设备的上链信息,并通过轻节点区块链程序广播至云端中的全量节点。其中,核心处理器50的类型也可以根据情况进行选择,在此不做具体限定,本实施例中,优选的,核心处理器50为基于ARM架构的处理器。
其中,边端设备通过预置在核心处理器50中的区块链程序实现轻节点,轻量级节点只保存区块链账本的部分数据,同时轻节点还可以根据需求灵活访问和索取数据,随时向区块链网络请求全部或部分信息。
在本实施例中,由于所述核心处理器与所述自组网模块连接,所述自组网模块与所述无线通信模块连接,通过所述自组网模块和所述无线通信模块使所述边端设备链接至自组通讯网络集群中,与其他边端设备进行数据交互,并且核心处理器中存储有区块链程序,核心处理器中运行区块链的轻节点,其中,轻节点负责接收终端设备的上链信息,并通过轻节点区块链程序广播至云端中的全量节点,即本发明中直接将区块链的节点程序下沉到边缘设备层,在非x86架构的边缘设备上运行区块链的记账网络,由终端设备直接将数据上传到边缘设备中的区块链网络,这样实时性和安全性更高。
图2为本发明实施例提供的另一种基于区块链技术的边端设备的结构示意图,如图2所示,基于区块链技术的边端设备还包括移动通信模块60,移动通信模块60包括SIM卡插槽和设置在所述SIM卡插槽内的SIM卡,移动通信模块60以通过SIM卡进行通讯。其中,SIM卡负责边端设备上链时的身份认证。
在一些实施例中,基于区块链技术的边端设备还包括冗余控制模块,冗余控制模块分别与电源模块、终端接入模块、无线通信模块和自组网模块电连接。其中,冗余控制模块响应于核心处理器失去连接或发生故障,启动后作为新的控制模块继续执行通讯管理任务。在本实施例中,通过设置冗余控制模块,当核心处理器发生故障或被热拔除时,仍可以实现整个区域链网络的正常工作。
在一些实施例中,基于区块链技术的边端设备还包括冗余电源模块,冗余电源模块分别与终端接入模块、无线通信模块和核心处理器电连接。其中,核心处理器响应于电源模块失去连接或发生故障,启动冗余电源模块为终端接入模块、无线通信模块和核心处理器提供正常工作所需电能。在本实施例中,通过设置冗余电源模块,当电源模块发生故障或被热拔除时,仍可以实现整个区域链网络的正常工作。
在一些实施例中,基于区块链技术的边端设备还包括调试接口,调试接口与核心处理器电连接,用于下载和升级区块链程序。在本实施例中,通过设置调试接口,可支持电力通讯管理机的日常调试工作和技术人员的数据分析工作。
在一些实施例中,基于区块链技术的边端设备还包括指示灯模块,指示灯模块与核心处理器电连接,包括用于指示电源模块运行状态的电源指示灯、用于指示通讯接口运行状态的通讯接口指示灯。
第二方面,本发明实施例提供一种基于区块链技术的边端计算***,包括终端设备、云端服务器和边端设备。
其中,终端设备可以是一个完整的物联网传感器设备,也可以是一个单独的芯片或联网的摄像头等。
云服务器部署了区块链全量节点,全量节点是一个包含全量账本的区块链节点,连接并管理边缘物联网内的所有边端设备,接受边端设备传输过来的数据进行处理与存储,实现对全量账本实时进行清洗、记录和按不同维度切片整理分析。可视化运维对外提供区块链数据和终端设备数据的展示界面。
边端设备包括电源模块、终端接入模块、无线通信模块、自组网模块和核心处理器。其中,电源模块分别与终端接入模块、无线通信模块、自组网模块和核心处理器电连接,以提供终端接入模块、无线通信模块、自组网模块和核心处理器正常工作所需电能;终端接入模块与核心处理器相连接,终端接入模块包括至少一个与终端设备连接且用于收集所述终端设备上传的信息的通讯接口;核心处理器与自组网模块连接,自组网模块与所述无线通信模块连接,通过自组网模块和无线通信模块使边端设备链接至自组通讯网络集群中,与其他边端设备进行数据交互;核心处理器中存储有区块链程序,核心处理器中运行区块链的轻节点,其中,轻节点负责接收终端设备的上链信息,并通过轻节点区块链程序广播至云端中的全量节点。
在本实施例中,直接将区块链的节点程序下沉到边缘设备层,在非x86架构的边缘设备上运行区块链的记账网络,由终端设备直接将数据上传到边缘设备中的区块链网络,这样实时性和安全性更高。
应该理解,可以使用上面所示的各种形式的流程,重新排序、增加或删除步骤。例如,本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行,只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果,本文在此不进行限制。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于区块链技术的边端设备,其特征在于,若干个边端设备相互通信连接构成自组通讯网络集群,每个所述边端设备均包括电源模块、终端接入模块、无线通信模块、自组网模块和核心处理器;
所述电源模块分别与所述终端接入模块、所述无线通信模块、所述自组网模块和所述核心处理器电连接,以提供所述终端接入模块、所述无线通信模块、所述自组网模块和所述核心处理器正常工作所需电能;
所述终端接入模块与所述核心处理器相连接,所述终端接入模块包括至少一个与终端设备连接且用于收集所述终端设备上传的信息的通讯接口;
所述核心处理器与所述自组网模块连接,所述自组网模块与所述无线通信模块连接,通过所述自组网模块和所述无线通信模块使所述边端设备链接至自组通讯网络集群中,与其他边端设备进行数据交互;
所述核心处理器中存储有区块链程序,所述核心处理器中运行区块链的轻节点,其中,所述轻节点负责接收终端设备的上链信息,并通过轻节点区块链程序广播至云端中的全量节点。
2.根据权利要求1所述的基于区块链技术的边端设备,其特征在于,还包括移动通信模块,所述移动通信模块包括SIM卡插槽和设置在所述SIM卡插槽内的SIM卡,所述移动通信模块以通过SIM卡进行通讯。
3.根据权利要求1所述的基于区块链技术的边端设备,其特征在于,所述核心处理器为基于ARM架构的处理器。
4.根据权利要求1-3中任一项所述基于区块链技术的边端设备,其特征在于,所述终端设备包括视频采集器、图片采集器、语音采集器、文字采集器中的一种或多种。
5.根据权利要求1-3中任一项所述基于区块链技术的边端设备,其特征在于,所述通信接口包括RS-485接口、RS-232接口、RS-422接口、CAN接口、以太网接口中的一种或者多种。
6.根据权利要求1-3中任一项所述基于区块链技术的边端设备,其特征在于,所述边端设备还包括冗余控制模块,所述冗余控制模块分别与电源模块、终端接入模块、无线通信模块和自组网模块电连接;
所述冗余控制模块响应于核心处理器失去连接或发生故障,启动后作为新的控制模块继续执行通讯管理任务。
7.根据权利要求1-3中任一项所述基于区块链技术的边端设备,其特征在于,所述边端设备还包括冗余电源模块,所述冗余电源模块分别与终端接入模块、无线通信模块和核心处理器电连接;
所述核心处理器响应于电源模块失去连接或发生故障,启动冗余电源模块为终端接入模块、无线通信模块和核心处理器提供正常工作所需电能。
8.根据权利要求1-3中任一项所述基于区块链技术的边端设备,其特征在于,所述边端设备还包括调试接口,所述调试接口与核心处理器电连接,用于下载和升级区块链程序。
9.根据权利要求1-3中任一项所述基于区块链技术的边端设备,其特征在于,所述边端设备还包括指示灯模块,所述指示灯模块与所述核心处理器电连接,包括用于指示电源模块运行状态的电源指示灯、用于指示通讯接口运行状态的通讯接口指示灯。
10.一种基于区块链技术的边端计算***,其特征在于,包括终端设备、云端服务器和1-9中任一项所述的边端设备。
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