CN108965398B - 一种基于区块链的物联网设备的控制方法 - Google Patents

一种基于区块链的物联网设备的控制方法 Download PDF

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Abstract

本公开揭示了一种基于区块链的物联网设备的控制方法，所述方法在一个共识网络建立的区块链中，物联网设备通过向Broker注册来拓展，Broker将信息写入区块链中，再由各个参与节点共同维护区块链中记录的设备信息；手机客户端(APP)和设备注册后向共有的Broker通过互联网协议建立连接，然后APP与物联网设备通过共有的Broker进行物联网协议进行实时通信；设备和APP通过CDN同步一部分数据，然后通过连接的Broker将自己的信息写入区块链。

Description

一种基于区块链的物联网设备的控制方法
技术领域
本公开属于物联网通信技术领域，尤其是涉及一种基于区块链的物联网设备的控制方法。
背景技术
物联网是在互联网的基础上延伸和扩展的网络，其用户延伸到了物品和物品之间。当前物联网流行的是中心化的技术架构，物联网设备的通信和数据存储依赖中心化的服务器来完成。这种架构存在着一些问题：
1、当设备比较多的时候，中心服务器将面临着数据拥塞的问题。
2、一旦中心服务器出现问题，挂载之上的物联网设备将同时发生通信故障。
3、如果设备与设备之间的距离比较遥远，则通信的实时性将变得很差。如果服务器要进行跨地域部署，则又面临着各个地域的数据库同步的难题。
区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式，其本质上是一个去中心化的数据库。
发明内容
本公开要解决的技术问题在于，针对现有的中心化架构带来的问题，提供一种基于区块链的物联网设备的控制方法。
所述方法包括，
在一个共识网络建立的区块链中，第一物联网设备通过向Broker注册来拓展，Broker将第一物联网设备信息写入区块链中，再由各个参与节点共同维护区块链中记录的已注册物联网设备信息；手机客户端和第一物联网设备在同一局域网中时，手机客户端与第一物联网设备进行绑定操作；手机客户端与任一与之有绑定关系的物联网设备通过共有的Broker进行物联网协议的实时通信；
任一物联网设备和手机客户端通过CDN同步一部分数据，然后通过连接的Broker将自己的信息写入区块链中。
本公开具有以下有益效果：
本公开针对不同地域的手机客户端和设备用不同的Broker帮助建立通信，既保证了跨地域通信的实时性又将数据压力分散到各个Broker上；由于没有中心化的服务器，即使个别Broker发生故障，手机客户端和物联网设备也可通过其他具有Broker功能的物联网设备通信和注册；又由于信息都存储在区块链中，区块链具有不可篡改性，所以手机客户端的信息和物联网设备的信息都不会丢失。
附图说明
图1为本公开一个实施例中一种基于区块链的物联网设备的控制方法的流程示意图；
图2为本公开一个实施例中手机客户端、物联网设备和Broker第一次注册示意图；
图3为本公开一个实施例中手机客户端、物联网设备通过Broker建立通信示意图；
图4为本公开一个实施例中手机客户端在其他地域连接到原Broker；
图5为本公开一个实施例中手机客户端、物联网设备连接到共有的、速度更快的第二Broker。
具体实施方式
在一个实施例中，参考图1，本公开揭示了一种基于区块链的物联网设备的控制方法，包括，
在一个共识网络建立的区块链中，第一物联网设备通过向区块链注册来拓展，Broker将第一物联网设备信息写入区块链中，再由各个参与节点共同维护区块链中记录的已注册物联网设备信息；手机客户端和第一物联网设备在同一局域网中时，手机客户端与第一物联网设备进行绑定操作；手机客户端与任一与之有绑定关系的物联网设备通过共有的Broker进行物联网协议的实时通信；
任一物联网设备和手机客户端通过CDN同步一部分数据，然后通过连接的Broker将自己的信息写入区块链中。
在本实施例中，针对不同地域的手机客户端和设备用不同的Broker帮助建立通信，既保证了跨地域通信的实时性又将数据压力分散到各个Broker上；由于没有中心化的服务器，即使个别Broker发生故障，手机客户端和物联网设备也可通过其他具有Broker功能的物联网设备通信和注册；又由于信息都存储在区块链中，区块链具有不可篡改性，所以手机客户端的信息和物联网设备的信息都不会丢失。
在一个实施例中，所述共识网络包括Broker和物联网设备；
所述物联网设备向Broker注册，Broker将物联网设备产生的注册信息写入区块链中；
所述物联网设备具有Broker功能。
在本实施例中，所述物联网设备产生的信息包括物联网设备的注册信息、IP和MAC地址。
在一个实施例中，所述Broker为一种物联网设备，通过向已注册的Broker注册后具有消息中转服务器功能、向区块链写入信息功能、为其他设备注册功能和向手机客户端或物联网设备分配Broker功能，还具有作为节点参与区块链维护的功能。
在本实施例中，所述的Broker是特殊的物联网设备：通过向己注册的Broker注册后具有消息中转服务器功能、向区块链写入信息功能、为其他物联网设备注册功能和向手机客户端或物联网设备分配Broker的物联网设备，所述提供Broker能力的特殊物联网设备作为节点参与区块链维护。
在一个实施例中，所述CDN是区块链所有数据的加速镜像，Broker能够通过访问CDN实时获取区块链的所有当前状态。
在本实施例中，所述CDN能够尽可能避开互联网上有可能影响数据传输速度和稳定性的瓶颈和环节，使内容传输的更快、更稳定。
所述区块链的所有当前状态为访问区块链这一时刻区块链中记录的所有数据，包括了手机客户端和设备IP地址。
在一个实施例中，所述写入区块链的内容具体包括：区块链将物联网设备注册信息写入到区块链中，或者与Broker连接的物联网设备的信息发生改变时Broker将物联网设备的信息写入到区块链中。
在一个实施例中，所述的互联网协议包括：TCP/IP协议，UDP协议；
所述物联网协议包括：XMPP、MQTT、CoAP、HTTP。
在一个实施例中，所述写入区块链步骤包括：各个参与节点基于共识机制对写入到区块链的信息进行确认，确认完成后再同步到各个参与节点中。
在本实施例中，各个参与节点如何基于共识机制对写入的区块链的信息进行确认具体为：设备注册后将要确认的信息广播给全部节点，当某个节点胜出(最早算出Hash或者被选举到)就负责将本次广播的信息保存到一个区块里，加上时间戳，并给其他节点来同步。在连续一定数量的区块连续生成(每个区块都包含前一个区块的Hash值)后，则本区块是安全不可更改的。
在一个实施例中，所述物联网设备信息包括，设备ID、设备密码、秘钥、MAC地址、设备当前的IP地址以及会话。
进一步的，所述手机客户端信息包括：鉴权时产生的用户ID和用户密码。
在一个实施例中，将一种基于区块链的网联网设备的控制方法用于物联网设备和APP之间的通信包括如下步骤：
S1、判断所述的物联网设备是否已经注册，如果已经注册，则跳转到步骤S3，否则跳转到步骤S2；
S2、物联网设备和手机客户端向第一Broker请求注册，第一Broker为设备和APP注册，并向物联网设备和手机客户端返回物联网设备和手机客户端需要连接的第二Broker的IP地址，设备和APP保存返回的地址；第一Broker将物联网设备和手机客户端的标识信息发布到区块链中，各个参与节点基于共识机制确认后写入区块链中；
S3、物联网设备和手机客户端向已存储的Broker发起连接请求；
S4、物联网设备和手机客户端通过Broker建立通信；
S5、物联网设备和手机客户端存储更新的BrokerIP地址；
S6、Broker向CDN查询物联网设备和手机客户端的IP，判断是否发生变化，如果发生变化则执行步骤S7，如果没有发生变化，则结束；
S7、Broker将更改后的IP发布到区块链中，再由参与节点确认后写入区块链中。
在一个实施例中，参考图2，公开了一种基于区块链的物联网设备的控制方法：
手机客户端(APP)、物联网设备(Device)、Broker第一次开机时，向已注册的Broker请求注册；Broker返回设备和手机客户端的注册信息和要连接的Broker的IP地址，并将信息写入区块链中，待各个参与节点确认后同步到各个节点。
在一个实施例中，参考图3，公开了一种基于区块链的物联网设备的控制方法：
设备和手机客户端得到Broker的IP地址后，物联网设备和手机客户端分别发起TCP/IP协议连接到Broker，物联网设备和手机客户端通过Broker可进行基于MQTT的实时通信。
在一个实施例中，参考图4，公开了一种基于区块链的物联网设备的控制方法：
手机客户端移动到了另一地域，当手机客户端再次发起连接到Broker1时，Broker1发现手机客户端的IP发生变化，Broker1在CDN中查找到手机客户端和物联网设备共有的Broker2，并将Broker2的地址返回给手机客户端和物联网设备；Broker将手机客户端的新IP写入区块链中，待各个参与节点确认后同步到各个节点。
在一个实施例中，参考图5，公开了一种基于区块链的物联网设备的控制方法：
物联网设备和手机客户端得到Broker2的IP地址后，物联网设备和手机客户端分别发起TCP/IP协议连接到Broker2，物联网设备和手机客户端通过Broker2可进行基于MQTT的实时通信。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (8)

1.一种基于区块链的物联网设备的控制方法，其特征在于，所述方法包括，
在一个共识网络建立的区块链中，第一物联网设备通过向Broker注册来拓展，Broker将第一物联网设备信息写入区块链中，再由各个参与节点共同维护区块链中记录的已注册物联网设备信息；手机客户端和第一物联网设备在同一局域网中时，手机客户端与第一物联网设备进行绑定操作；手机客户端与任一与之有绑定关系的物联网设备通过共有的Broker进行物联网协议的实时通信；
其中，所述Broker为一种物联网设备，通过向已注册的Broker注册后具有消息中转服务器功能、向区块链写入信息功能、为其他设备注册功能和向手机客户端或物联网设备分配Broker功能，还具有作为节点参与区块链维护的功能；
任一物联网设备和手机客户端通过CDN同步一部分数据，然后通过连接的Broker将物联网设备自己的信息写入区块链中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共识网络包括Broker和物联网设备；
所述物联网设备向Broker注册，Broker将物联网设备产生的注册信息写入区块链中；
所述物联网设备具有Broker功能。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CDN是区块链所有数据的加速镜像，Broker能够通过访问CDN实时获取区块链的所有当前状态。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述写入区块链的内容具体包括：Broker将注册信息写入到区块链中，或者与Broker连接的物联网设备的信息发生改变时Broker将物联网设备的信息写入到区块链中。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述物联网协议包括：XMPP、MQTT、CoAP、HTTP。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述写入区块链的步骤包括：各个参与节点基于共识机制对写入到区块链的信息进行确认，确认完成后再同步到各个参与节点。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物联网设备信息包括，设备ID、设备密码、秘钥、MAC地址、设备当前的IP地址以及会话功能。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述手机客户端信息包括：
鉴权时产生的用户ID和用户密码。
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