CN108053239A - 基于区块链的传感器网络共享方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于区块链的传感器网络共享方法，采用去中心化合约执行方法，自动执行智能合约，给予需求方相应的权限，避免了中心化的把控机构以及单点故障，而且执行过程中没有一个结点能伪造运算结果，或是控制运算进程，具有不可篡改的特性。需求方和提供方基于传感器网络共享的交易账本采用去中心化账本维护方法进行维护，可以免除提供方以及需求方对账本的维护成本以及对账导致的重复存储问题。采用信誉评价机制，为其他供求用户提供参考。提供方经过传感器网络抽象层发现需求方提出的需求内容，使需求方更容易得到其所需，提供方更容易理解其所提供的能否适合需求者所需。每个中间过程的有序触发均需要签名，保证多方均对交易进行了确认。
Description
技术领域
本发明涉及区块链的技术领域，尤其涉及到基于区块链的传感器网络共享方法。
背景技术
物联网已经渐渐融入了我们的生活中，很多机构，包括企业以及政府都在大量地部署各种类型的传感器网络。传感器网络收集的数据可以用于监控、分析以及决策，对提高机构效率、提高用户体验有着重大的意义。传感器网络收集的数据要求全面，这个全面包括三个维度。第一个维度是收集的数据要足够多，才能保证后续工作的质量。第二个维度是传感器的分布要足够广，才能保证数据能够反映现实状况。第三个维度是传感器的种类要足够多，才能保证提取到深刻有用的信息。然而，如今传感器网络的发展现状离上述要求仍有一定的距离。
现今，无论是政府还是企业，传感器网络主要服务于某个特定的需求，缺乏一种通用性以及普适性。原因在于不存在某个机构能够维护一个普适、通用的传感器网络。普适、通用的传感器网络节点众多，传感器的类型也是各式各样，前期设计不佳则很难满足用户日益增长的需求。因此，这样的一个传感器网络早期投入大、设计难度高、维护成本极高以及利润也不能保证。而专用型传感器网络也存在着以下问题，因为每个不同的专用型传感器网络服务于特定需求，分属于不同的机构，存在着重复建设的问题，如某个机构的温度传感器只服务于该机构的某个项目，对于新机构新项目只能重新部署温度传感器。而且机构基于成本以及效果的权衡在设计传感器网络时会选择一个效果次优但成本适中的方案，如或许部署一个新的包含温度传感器的网络成本很高，我就不收集温度数据了。
在学术界上已经有不少论文致力于打通各个专用型传感器网络(如提供网络互通的接口)以解决上述问题，如我不需要再自己建一个温度传感器网络，我可以直接使用另外的机构提供传感器网络。但是，这忽略了一个重要的问题，对于管理各自的传感器网络的机构来说，并没有动力去花费人力物力去实现互通的接口。若对使用者进行收费，也不见得可行。从提供者的角度看，提供者需要专门的部门负责合约的设计、支付网络的设计、账本的维护以及网络提供粒度的把握等繁杂的工作，成本极高。而对于使用者的角度看，若使用多个提供者的传感器网络，则要签订一堆各种样式的合约、实现不同提供者的支付方式、维护多个不同的账本而且个性化的粒度要求也很难被满足。
从整个共享传感器网络的生态来看，一个信誉评分系统是保证使用者利益所必须的。而该信誉评分系统该由谁去维护呢？因为如果由某个中心化的机构去维护，则所有的使用者以及提供者都承认该系统并跟其对接，这是一件难度很大、成本很高的事情。同时中心化的机构可能把持着整个行业，占据着绝大多数的利润，这违背了共享传感器网络的初衷，服务于提供者以及使用者。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能避免中心化的把控机构以及单点故障、保证账本的公正性以及交易的可追溯性、免除提供方以及需求方对账本的维护成本以及对账导致的重复存储问题、大大方便提供方以及需求方且可靠的基于区块链的传感器网络共享方法。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：包括以下步骤：
S1、撮合传感器网络的需求方和提供方；
S2、部署智能合约；
S3、共享传感器网络；
S4、信誉评价；
进一步地，步骤S1撮合传感器网络的需求方和提供方的具体步骤如下：
S11、需求方按照自己的需求利用Solidity编程语言编写智能合约；
S12、需求方对合约利用SHA3算法进行哈希，并对哈希进行签名，然后把结果在网络中进行广播；
S13、提供方发现需求方提出的需求，并发现自己拥有满足需求的传感器网络，因而编写自己的共享抽象文件；
S14、提供方对共享抽象文件利用SHA3算法进行哈希，并对哈希进行签名，然后把结果在网络中进行广播。
进一步地，步骤S13中，提供方需要经过传感器网络抽象层发现需求方提出的需求内容：
通常对于供需双方来说，利用编码构成的智能合约部分往往不能过于确切，比如需求方需要室内温度，但需求并不知道可得的温度传感器的型号等信息。这时，需要一个记录从需求内容到确切传感器网络的具体信息的一个映射，而传感器网络抽象层作为中间层，负责传感器映射的责任。同时，也方便传感器网络的设备的更新等操作。
进一步地，步骤S2部署智能合约的具体步骤如下：
S21、需求方收到提供方的广播，对提供方提供的共享抽象文件进行查看，发现满足需求，对共享抽象文件进行签名；一份有效的共享抽象文件正式生成。
S22、需求方对指向需求方和提供方双重签名的共享抽象文件的智能合约在区块链网络中进行广播；
S23、区块链矿工接受智能合约后，把合约部署至区块链上。
进一步地，步骤S3共享传感器网络的具体步骤如下：
S31、需求方安装智能合约的约定对合约发起触发交易；
S32、采用去中心化合约执行方法，自动执行智能合约，给需求方相应的权限；
S33、需求方基于所得权限进行操作。
其中的步骤S32中，采用去中心化合约执行方法，自动执行智能合约的具体过程为：
触发交易在网络中传播，矿工对交易进行收集，并把触发交易作为输入，在合约虚拟机环境上运行相应的智能合约(即运行智能合约代码编译后得到的字节码)，从而改变网络的状态(如改变某些键值对)，矿工进而对新的网络状态利用SHA3对以MPT树进行运算，得到状态的摘要，并把结果置于区块中的字段中。矿工把新构造的块进行广播，其它矿工接收后验证运算结果，若该区块合法，则把其纳入自身维护的区块链上。
可以看出，执行过程中没有一个结点能伪造运算结果，或是控制运算进程，因为这不会得到其它诚实的矿工结点的承认。
进一步地，步骤S4信誉评价的具体步骤如下：
S41、传感器网络共享结束，需求方/提供方向信誉合约发起评价交易，更新对方的信誉值；
S42、其他需求方若想共享此提供方的传感器网络，则先查询此提供方的信誉值。
进一步地，步骤S41中信誉合约接收到用户交易形式的评价后，更新对方信誉值前，需进入判断机制，判断机制具体如下：
A、检测评分是否合法；
B、判断与被评价方的交易是否存在；
C、判断评价是否发生在交易结束后的三天以内；
若A、B、C均满足要求，则更新对方信誉值；若A、B、C其中一个不满足，则判断评价发起者为恶意用户，进而降低该恶意用户的信誉评分。
进一步地，上述方案中，需求方和提供方基于传感器网络共享的交易账本采用去中心化账本维护方法进行维护，具体表现如下：
每个交易(TX)都包含一个对交易内容进行SHA3运算后的结果利用椭圆曲线算法进行签名，保证交易内容不被篡改，并且保证交易发起者确实是其本人；
以区块的形式对一段时间的交易进行打包，并以默克尔树的形式把所有的交易组织起来，并把默克尔树的根结点(即根哈希)写入区块头中。同时，每个区块会对前一个区块的哈希进行引用，因此，篡改位置i的区块意味该区块的哈希发生变化，从而位置i以后的所有区块也会发生变化，保证全局中只有唯一的交易发生次序，即解决了双重支付的问题。
一个被去中心化网络认可的区块，即一个区块的hash值(pre_hash)、当前时间(time)、当前未确认的交易树根(root)、矿工找到满足的随机数(Nonce)满足下列不等式：
SHA256(Nonce,SHA256(pre_hash,time,root))<Target
Target越小，找到合适的Nonce所需的hash次数越多，时间越长。所以，网络可以根据具体情况调节工作量证明的难度。矿工一旦最先找到并广播全网，被全网大部分节点接受，则挖矿成功，矿工可以获得挖矿奖励(货币发行)。攻击者想攻击位置i的区块，则意味着攻击者需要对位置i以后的所有区块重新做工作量证明。只有当攻击者新做的链成为全网的最长链才意味着攻击成功，所以攻击者是跟网络中的所有诚实节点的算力进行竞争。可见，攻击难度相当大。
与现有技术相比，本方案原理和优点如下：
1、采用去中心化合约执行方法，自动执行智能合约，给予需求方相应的权限，避免了中心化的把控机构以及单点故障，而且执行过程中没有一个结点能伪造运算结果，或是控制运算进程，具有不可篡改的特性。
2、需求方和提供方基于传感器网络共享的交易账本采用去中心化账本维护方法进行维护，全网只需存储一个账本，由此可以免除提供方以及需求方对账本的维护成本以及对账导致的重复存储问题。
3、采用信誉评价机制，为其他供求用户提供参考。
4、提供方经过传感器网络抽象层发现需求方提出的需求内容，使需求方更容易得到其所需，提供方更容易理解其所提供的能否适合需求者所需。
5、每个中间过程的有序触发均需要签名，保证多方均对交易进行了确认。
附图说明
图1为本发明基于区块链的传感器网络共享方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
参见附图1所示，本实施例所述的基于区块链的传感器网络共享方法，包括以下步骤：
S1、撮合传感器网络的需求方和提供方，具体步骤如下：
S11、需求方按照自己的需求利用Solidity编程语言编写智能合约；
S12、需求方对合约利用SHA3算法进行哈希，并对哈希进行签名，然后把结果在网络中进行广播；
S13、提供方经过传感器网络抽象层发现需求方提出的需求内容，并发现自己拥有满足需求的传感器网络，因而编写自己的共享抽象文件；
S14、提供方对共享抽象文件利用SHA3算法进行哈希，并对哈希进行签名，然后把结果在网络中进行广播。
S2、部署智能合约，具体步骤如下：
S21、需求方收到提供方的广播，对提供方提供的共享抽象文件进行查看，发现满足需求，对共享抽象文件进行签名；
S22、需求方对指向需求方和提供方双重签名的共享抽象文件的智能合约在区块链网络中进行广播；
S23、区块链矿工接受智能合约后，把合约部署至区块链上。
S3、共享传感器网络，具体步骤如下：
S31、需求方安装智能合约的约定对合约发起触发交易；
S32、采用去中心化合约执行方法，自动执行智能合约，给予需求方相应的权限；
S33、需求方基于所得权限进行操作。
S4、信誉评价，具体步骤如下：
S41、传感器网络共享结束，需求方/提供方向信誉合约发起评价交易，信誉合约接收到用户交易形式的评价后，进入判断机制，判断机制具体如下：
A、检测评分是否合法；
B、判断与被评价方的交易是否存在；
C、判断评价是否发生在交易结束后的三天以内；
若A、B、C均满足要求，则更新对方信誉值；若A、B、C其中一个不满足，则判断评价发起者为恶意用户，进而降低该恶意用户的信誉评分。
S42、其他需求方若想共享此提供方的传感器网络，则先查询此提供方的信誉值。
本实施例中，需求方和提供方基于传感器网络共享的交易账本采用去中心化账本维护方法进行维护。
本实施例具有以下优点：
1.采用去中心化合约执行方法，自动执行智能合约，给予需求方相应的权限，避免了中心化的把控机构以及单点故障，而且执行过程中没有一个结点能伪造运算结果，或是控制运算进程，具有不可篡改的特性。
2.需求方和提供方基于传感器网络共享的交易账本采用去中心化账本维护方法进行维护，全网只需存储一个账本，由此可以免除提供方以及需求方对账本的维护成本以及对账导致的重复存储问题。
3.采用信誉评价机制，为其他供求用户提供参考。
4.提供方经过传感器网络抽象层发现需求方提出的需求内容，使需求方更容易得到其所需，提供方更容易理解其所提供的能否适合需求者所需。
5.每个中间过程的有序触发均需要签名，保证多方均对交易进行了确认。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.基于区块链的传感器网络共享方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、撮合传感器网络的需求方和提供方；
S2、部署智能合约；
S3、共享传感器网络；
S4、信誉评价。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的传感器网络共享方法，其特征在于：所述步骤S1撮合传感器网络的需求方和提供方的具体步骤如下：
S11、需求方按照自己的需求利用Solidity编程语言编写智能合约；
S12、需求方对合约利用SHA3算法进行哈希，并对哈希进行签名，然后把结果在网络中进行广播；
S13、提供方发现需求方提出的需求，并发现自己拥有满足需求的传感器网络，因而编写自己的共享抽象文件；
S14、提供方对共享抽象文件利用SHA3算法进行哈希，并对哈希进行签名，然后把结果在网络中进行广播。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的传感器网络共享方法，其特征在于：所述步骤S2部署智能合约的具体步骤如下：
S21、需求方收到提供方的广播，对提供方提供的共享抽象文件进行查看，发现满足需求，对共享抽象文件进行签名；
S22、需求方对指向需求方和提供方双重签名的共享抽象文件的智能合约在区块链网络中进行广播；
S23、区块链矿工接受智能合约后，把合约部署至区块链上。
4.根据权利要求1所述的基于区块链的传感器网络共享方法，其特征在于：所述步骤S3共享传感器网络的具体步骤如下：
S31、需求方安装智能合约的约定对合约发起触发交易；
S32、采用去中心化合约执行方法，自动执行智能合约，给予需求方相应的权限；
S33、需求方基于所得权限进行操作。
5.根据权利要求1所述的基于区块链的传感器网络共享方法，其特征在于：所述步骤S4信誉评价的具体步骤如下：
S41、传感器网络共享结束，需求方/提供方向信誉合约发起评价交易，更新对方的信誉值；
S42、其他需求方若想共享此提供方的传感器网络，则先查询此提供方的信誉值。
6.根据权利要求5所述的基于区块链的传感器网络共享方法，其特征在于：所述步骤S41中信誉合约接收到用户交易形式的评价后，更新对方信誉值前，需进入判断机制，判断机制具体如下：
A、检测评分是否合法；
B、判断与被评价方的交易是否存在；
C、判断评价是否发生在交易结束后的三天以内；
若A、B、C均满足要求，则更新对方信誉值；若A、B、C其中一个不满足，则判断评价发起者为恶意用户，进而降低该恶意用户的信誉评分。
7.根据权利要求1所述的基于区块链的传感器网络共享方法，其特征在于：所述需求方和提供方基于传感器网络共享的交易账本采用去中心化账本维护方法进行维护。
8.根据权利要求2所述的基于区块链的传感器网络共享方法，其特征在于：所述步骤S13中，提供方经过传感器网络抽象层发现需求方提出的需求内容。
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