基于边缘计算的工业数据检测区块链网络架构及检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109302405A(43)申请公布日2019.02.01(21)申请号201811283738.8(22)申请日2018.10.31(71)申请人北京邮电大学地址100876北京市海淀区西土城路10号(72)发明人许方敏赵成林杨帆李斌(74)专利代理机构北京永创新实专利事务所11121代理人姜荣丽(51)Int.Cl.H04L29/06(2006.01)H04L9/32(2006.01)H04L9/06(2006.01)H04L29/08(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称基于边缘计算的工业数据检测区块链网络架构及检测方法(57)摘要本发明公开了基于边缘计算的工业数据检测区块链网络架构及检测方法，属于工业数据检测领域。其中区块链网络架构包括物联网络、区块链网络、边缘服务器以及外部网络，引用公有链使得每一个公民都可以加入公有链作为区块链节点维护区块链网络，同时公民也可以作为访问节点访问区块链网络，同时引入边缘计算，借由边缘服务器的算力为区块链节点提供服务，解决部分区块链节点算力不足无法对采集的数据进行检测的问题，从而对采集的数据的真实性和可靠性进行检测，杜绝不良厂商篡改数据，损害社会利益；同时引入智能合约访问模式，使得企业排放在超标之后，自动执行智能合约，防止不良企业拖欠罚金，提高监管的执行力度。CN109302405ACN109302405A权利要求书1/3页1.基于边缘计算的工业数据检测区块链网络架构，其特征在于，包括：物联网络、区块链网络、边缘服务器以及外部网络；所述物联网络包括多个物联设备，所述物联设备包括第一签名模块、第一通信模块和第一检测模块；所述第一通信模块用于将物联设备采集的数据上传至就近获取的区块链网络中的区块链节点，所述就近获取的区块链网络中的区块链节点为安全区块链节点；所述第一签名模块用于对物联设备采集的数据进行数字签名；所述第一检测模块用于判断是否有非法入侵者对物联设备执行不良操作篡改数据，如果有，则第一检测模块发出警报，同时第一检测模块将非法入侵者对物联设备执行不良操作篡改数据的问题上传到就近获取的区块链网络中的区块链节点；所述区块链网络包括多个区块链节点，每个区块链节点之间基于P2P通信网进行连接；所述区块链节点包括共识模块、标识模块、访问模块、第二签名模块、第二通信模块、第二检测模块和第一验证模块；所述共识模块，基于PoW共识算法形成共识机制，使所有的安全区块链节点保存一致的区块链信息，进行数据的安全交互；所述标识模块，将位于区块链网络的一个区块链节点A的唯一标识在区块链网络中进行广播，得到其他区块链节点中共识模块认可后将区块链节点A的唯一标识进行存储；所述访问模块，判断外部网络的访问节点对区块链节点中数据的访问权限及访问模式，输出访问结果并产生访问记录，将访问记录在区块链网络中进行广播，在区块链节点之间形成共识后在区块链网络内存储；所述访问模块包括普通访问模式和智能合约访问模式；所述第二签名模块，用于对区块链节点中的计算任务进行数字签名，即用区块链节点中的数据作为原文B生成哈希值C，再将哈希值C用私钥加密，最后将原文B和加密的哈希值C一起签名打包上传至边缘计算节点；所述边缘服务器具有高计算能力，包括多个边缘计算节点，所述边缘计算节点用于协同区块链网络中的区块链节点进行基于PoW共识算法的数据计算，并将计算结果返回给区块链节点；所述边缘计算节点包括第三签名模块、第三通信模块、第三检测模块和第二验证模块；边缘计算节点的第二验证模块对数字签名后的计算任务进行验证，具体为第二验证模块用接收的原文B计算哈希值D，将加密的哈希值C用公钥解密得到哈希值E，如果哈希值D和哈希值E相同，则表明接收的原文B没有被篡改，同时可以确定上传计算任务的区块链节点是否为合法区块链节点；第三检测模块用于防止边缘服务器被第三方恶意攻击，在验证上传计算任务的区块链节点为合法区块链节点且原文B未被篡改后，边缘计算节点对计算任务进行计算，并由第三签名模块对计算结果进行数字签名后，由第三通信模块发送到区块链节点；所述第三签名模块，用于对计算结果进行数字签名，即用计算结果作为原文F生成哈希值G，再将哈希值G用私钥加密，最后将原文F和加密的哈希值G一起签名打包发送至区块链节点；将最先获取边缘计算节点返回的计算结果的区块链节点作为记账节点，记账节点的第2CN109302405A权利要求书2/3页二通信模块接收数字签名后的计算结果，第一验证模块对边缘计算节点返回的数字签名后的计算结果进行验证，确保计算结果的不可抵赖性、完整性和机密性，具体为第一验证模块将接收的原文F解密，之后计算原文F的哈希值H，将加密的哈希值G用公钥解密得到哈希值M，如