CN110958123A - 基于区块链的数据安全传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据传输技术领域，具体公开了基于区块链的数据安全传输方法，包括如下步骤：S1、判断步骤：判断智能设备的设备参数是否满足成为区块链节点的预设阈值；S2、添加步骤：当智能设备满足预设阈值时，将该智能设备添加为新的区块链节点；S3、交互步骤：各区块链节点之间进行工作数据交互。采用本发明的技术方案能解决现有智能家居环境中区块链节点安装和维护成本过高的技术问题。

Description

基于区块链的数据安全传输方法

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，特别涉及基于区块链的数据安全传输方法。

背景技术

物联网技术将建筑物内设备通过无线传感网络和以太网接入互联网中，实现设备与设备之间的互联互通和人与设备之间的互动，实现对建筑电气设备的智能控制，获取和共享用电设备的状态信息和建筑环境参数，实现建筑内用电设备和环境的全面感知，将信息进行可靠传输和智能处理。

对于个人用户而言，接触物联网技术主要是在智能家居领域，通过物联网技术将家里的智能设备有机的结合在一起，方便个人的生活。目前在智能家居领域，通常采用的是智能设备分别和路由器(当然也存在智能设备分别和服务器连接的解决方案，但是相对而言成本极高，个人用户难以接受每个月自己向电视发送控制信号还要为此向通讯服务商缴纳通讯费)进行信号连接，通过路由器实现智能设备的互联互通。举例而言，如果需要通过手机控制电视，那么需要手机和电视处于同一局域网内才能够实现手机的控制信号发送至路由器。即采用的是终端分别与服务器(前文说的路由器)连接的星状网络结构。

由于上述方式数据安全性存在一定的安全隐患，在公开号为CN108632293A的中国专利文献中，公开了一种基于区块链技术的建筑设备物联网系统，包括若干物联网节点、若干区块链节点、若干智能终端和若干用户终端，其中：所述用户终端与区块链节点进行数据交互，显示建筑内各种环境参数及设备工作状态，对智能终端所连接电气设备进行控制；所述智能终端至少包括智能开关、智能插座、温湿度光照模块、CO2/CO检测模块和PM2.5/PM10检测模块，安装相应的电气设备并控制其通断；所述物联网节点，被配置为具有无线自组织功能，建立无线自组织网络，具有网关功能，实现无线自组织网络和以太网的双向数据转发和协议转换，完成数据的加密传输，完成对数据的分析处理；所述区块链节点，被配置为通过共识机制生成区块，对区块进行验证，存储区块链数据，对数据进行分析处理，作为Web服务器与用户终端通信，执行智能合约的方式实现数据共享。该发明将区块链技术与物联网技术相结合，将区块链技术的共识机制、分布式存储、非对称加密、智能合约等技术应用于物联网，解决了很多目前物联网面临的难题。

虽然上述方案解决了物联网在实现过程中的分布式存储的功能，但是，在应用于智能家居的环境中，多数是通过路由器实现智能设备之间的信息交互，如果像上述方案一样设置一定数量的区块链节点和物联网节点则存在安装和维护成本过高的问题。

因此，在智能家居环境中，存在安装和维护成本过高。

发明内容

本发明针对现有的物联网技术在智能家居环境中，存在安装和维护成本过高的技术问题，提供了一种基于区块链的数据安全传输方法。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

基于区块链的数据安全传输方法，包括如下步骤：

S1、判断步骤：判断智能设备的设备参数是否满足成为区块链节点的预设阈值；

S2、添加步骤：当智能设备满足预设阈值时，将该智能设备添加为新的区块链节点；

S3、交互步骤：各区块链节点之间进行工作数据交互。

基础方案原理及有益效果如下：

本方案中，简化了物联网节点的设置，能有效降低安装成本，而且，由于区块链节点的减少，维护起来也更加的方便。在智能家居环境中，由于不同的智能设备所要执行的功能不同，其设备参数(也就是配置)也不尽相同。例如智能热水壶，通常只需要具有定时烧水，远程控制的功能，对运算能力的要求不高，故本身配置也不会太高；例如智能冰箱，通常需要根据内部储藏的食物种类以及环境温度等设定合适的温度，对运算能力的要求较高，故本身的配置也会相对的高一些。如果不加区别的将这些智能设备都作为区块链节点，那么配置低的智能设备作为区块链节点对整个区块链的贡献不大，还增加了维护成本以及耗电量。本方案中，通过判断智能设备的设备参数是否满足成为区块链节点的预设阈值，能有效的将不符合条件的智能设备排除在外，提高整个网络的运行效率，降低维护成本。

进一步，还包括S4、核查步骤：每隔预设时间重新验证已成为区块链节点的智能设备的设备参数是否满足预设阈值，如果不满足，将该智能设备从区块链节点中删除。

由于智能设备作为区块链节点后，需要进行额外的计算和存储额外的数据，例如智能扫地机器人等，其内部的存储空间是远低于手机等设备的存储空间的，那么智能扫地机器人作为区块链节点，一段时间之后很可能出现内存满了的情况，此时无法存储新的数据，无论是对于区块链还是对于自身正常工作都会造成影响，本优选方案中，通过每隔预设时间将设备参数不满足预设阈值的智能设备从区块链节点中删除，实现了区块链的自我维护，保证了运行效率。

进一步，所述S1中，设备参数包括存储参数和算力参数。

对于区块链节点来说，需要存储数据，还需要执行一定的计算，通过存储参数和算力参数能有效判断智能设备是否适合作为区块链节点。

进一步，所述S3交互步骤中，包括如下子步骤：

S301、区块链节点X将新产生的工作数据广播至其他区块链节点；

S302、所有接收的区块链节点将该工作数据存储至一个区块中；

S303、每个接收的区块链节点对区块实施共识算法，当某一区块链节点找到共识算法的解时，广播该区块至所有区块链节点；

S304、区块链节点对该区块进行验证，当验证通过时，将该区块存储于当前区块链最长链的末端。

当智能设备成为区块链节点后，智能设备的工作数据都会被存入区块链中，数据存储的安全性高，而且可追溯。

进一步，所述S2中，当智能设备成新的区块链节点时，创建新的公钥和私钥。

便于该智能设备对产生的工作数据进行加密，保证数据的安全。

进一步，所述S301中，区块链节点X先对新产生的工作数据进行公钥加密，再将加密后的工作数据广播至其他区块链节点；S302中，接收的区块链节点还基于自身的私钥对工作数据进行解密，当解密通过后，判断解密后的工作数据中是否包含指令，如果包含，执行该指令。

例如手机和智能冰箱都作为区块链节点，手机向所有区块链节点广播工作数据，工作数据中包括调节智能冰箱温度的指令，智能冰箱这一区块链节点接收到工作数据后，基于自身的私钥能对工作数据进行解密，然后就得到了调节智能冰箱温度的指令，智能冰箱再执行该指令，而智能洗衣机作为区块链节点同样收到了该工作数据，但是自身的私钥无法进行解密，智能洗衣机仅仅是将该工作数据存储至一个区块中。本优选方案通过区块链实现了智能设备的控制。

进一步，所述S303中，每个接收的区块链节点对区块实施共识算法前，还判断自身的剩余算力，当剩余算力高于预设警戒值时，对区块实施共识算法。

例如智能扫地机器人正在执行房间的激光扫描，其算力大部分用在了构建房间的三维空间模型上，如果同时还要实施共识算法，不仅会影响自身的正常工作，而且由于算力少，实施共识算法效率也低，影响体验。本优选方案能有效避免实施共识算法对智能设备正常工作的影响。

进一步，所述S1中，还包括路由器，路由器与每一智能设备通过WIFI网络连接；智能设备还向路由器发送信号强度，路由器接收并记录每一智能设备的信号强度，对信号强度进行分级，分级包括强、中、弱。

便于路由器及时获知各个智能设备的信号强度。

进一步，所述S301中，如果工作数据中包括指定智能设备信息，区块链节点X加密时，不加密指定智能设备信息。

例如手机和智能冰箱都作为区块链节点，手机向所有区块链节点广播工作数据，工作数据中包括调节智能冰箱温度的指令信息，也包括指定智能设备信息，这里的指定智能设备信息也就是智能冰箱，那么其他区块链节点即使不对工作数据进行解密，也能获知此条工作数据是针对智能冰箱的。

进一步，所述S1中，还包括转动座，路由器固定在转动座上，路由器用于控制转动座转动；S301中，路由器获取区块链节点X广播的工作数据，并判断工作数据中是否包括指定智能设备信息，如果包括，路由器判断该指定智能设备对应的信号强度分级是否为弱，如果是，路由器控制转动座转动，当路由器接收到该智能设备的信号强度分级不为弱时，或者转动座转动一周时，路由器控制转动座停止转动。

现有智能家居的环境中，由于是通过现有的路由器实现的信息交互，各个智能设备的安装位置较为特殊，不像是智能手机一样，只在房屋中较为空旷的位置移动。如智能冰箱可能是安装在客厅的角落，智能抽油烟机可能是安装在厨房，智能洗衣机可能是安装在厕所的角落，智能台灯可能是安装在卧室的角落，甚至还有各类传感器安装在各种特殊位置，在这种情况下，就容易出现路由器信号无法覆盖智能设备所在的地方(可能会覆盖到，但是信号极差)。例如手机需要远程控制智能冰箱，手机向所有区块链节点广播了工作数据，工作数据中包括调节智能冰箱温度的指令信息，也包括指定智能设备信息(也就是智能冰箱)，而智能冰箱所处的特殊位置导致信号弱，无法有效收到工作数据；但是路由器获取手机广播的工作数据后，得知工作数据需要发给智能冰箱(其他的智能设备作为区块链节点由于只是存储本条工作数据，不涉及到执行，对能否及时收到工作数据的需求没有智能冰箱高)，而智能冰箱对应的信号强度分级为弱；路由器就会控制转动座转动，使得路由器的天线转动，以寻找路由器天线的最佳朝向，使智能冰箱获得更强的信号(路由器接收到该智能冰箱的信号强度分级不为弱时，也就是找到了路由器的天线的最佳朝向)。本优选方案能有效解决路由器的信号无法有效覆盖所有的智能设备的问题。

附图说明

图1为基于区块链的数据安全传输方法实施例一的流程图；

图2为基于区块链的数据安全传输系统实施例一的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

如图1所示，本实施例的基于区块链的数据安全传输方法，包括如下步骤：

S1、判断步骤：判断智能设备的设备参数是否满足成为区块链节点的预设阈值；设备参数包括存储参数和算力参数。本实施例中，存储参数指存储空间(非RAM容量)的大小；算力参数指处理器的运算速度，例如处理器频率。

S2、添加步骤：当智能设备满足预设阈值时，将该智能设备添加为新的区块链节点；该区块链节点创建新的公钥和私钥。

S3、交互步骤：各区块链节点之间进行工作数据交互。本实施例中，具体包括如下子步骤：

S301、区块链节点X先对新产生的工作数据进行公钥加密，再将加密后的工作数据广播至其他区块链节点；例如区块链节点X为智能空调，智能空调将制冷温度从27℃调节到25℃；智能空调就将这个调节过程的数据作为工作数据进行公钥加密。

S302、所有接收的区块链节点将该工作数据存储至一个区块中；本实施例中，所有接收的区块链节点还基于自身的私钥对工作数据进行解密，当解密通过后，判断解密后的工作数据中是否包含指令，如果有，执行该指令。本实施例中，指令指改变智能设备工作参数的信息，例如降低空调制冷温度、打开灯、开始打扫房间等。

S303、每个接收的区块链节点判断自身的当前剩余算力，当剩余算力高于预设警戒值时，对区块实施共识算法。当某一区块链节点找到共识算法的解时，广播该区块至所有区块链节点。共识算法为权益证明算法、工作量算法和实用拜占庭容错算法中的一种，本实施例中采用工作量算法。

S304、区块链节点对该区块进行验证，当验证通过时，将该区块存储于当前区块链最长链的末端。

S4、核查步骤：每隔预设时间重新验证已成为区块链节点的智能设备的设备参数是否满足预设阈值，如果不满足，将该智能设备从区块链节点中删除。

基于区块链的数据安全传输方法，本实施例还提供基于区块链的数据安全传输系统，包括路由器和若干智能设备。如图2所示，本实施例中，智能设备指家庭中具有计算处理能力的设备，包括智能冰箱、智能扫地机器人、智能洗衣机、智能空调、手机、智能电视、智能音箱、智能摄像头等。路由器与每一智能设备之间通过WIFI网络连接。当然,智能设备与智能设备之间还能进行直接的连接,例如手机与智能电视之间通过蓝牙连接，手机与智能冰箱之间通过蓝牙连接、智能冰箱和智能洗衣机之间通过zigbee网络进行连接等。

路由器用于判断智能设备的设备参数是否满足成为区块链节点的预设阈值，当智能设备满足预设阈值时，将该智能设备添加为新的区块链节点。路由器还用于每隔预设时间重新验证已成为区块链节点的智能设备的设备参数是否满足预设阈值，如果不满足，将该智能设备从区块链节点中删除。本实施中，预设时间为15-30天，具体为30天，在其他实施例中也可以根据工作数据产生量灵活调整预设时间，例如工作数据产生量大，就可以适当缩短预设时间。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，基于区块链的数据安全传输系统中，智能设备还用于向路由器发送信号强度，路由器用于接收并记录每一智能设备的信号强度，对信号强度进行分级，本实施中分级包括强、中、弱。在其他实施中，也可以将信号强度分为更多的等级，或者按照功率增益的数值进行范围划定实现分级。

还包括转动座，转动座包括底座、驱动芯片、减速电机和转动盘；减速电机包括外壳和转动轴，外壳通过螺栓固定在底座上，转动轴与转动盘底部螺栓连接。路由器粘接在转动盘顶部，路由器用于向驱动芯片发送转动信号，驱动芯片用于根据转动信号控制减速电机转动，实现路由器的转动。实现路由器转动的方式为现有技术，本实施中仅提供一种可行的方案，在其他实施例中，也可以采用其他的方案。

基于区块链的数据安全传输方法中，S301，如果工作数据中包括指定智能设备信息，区块链节点X加密时，不加密指定智能设备信息，路由器获取区块链节点X广播的工作数据，并判断工作数据中是否包括指定智能设备信息，如果包括，路由器判断该指定智能设备对应的信号强度分级是否为弱，如果是，路由器控制转动座转动，当路由器接再次接收到该智能设备的信号强度且信号强度分级不为弱时，或者转动座转动一周时，路由器控制转动座停止转动。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.基于区块链的数据安全传输方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、判断步骤：判断智能设备的设备参数是否满足成为区块链节点的预设阈值；

S2、添加步骤：当智能设备满足预设阈值时，将该智能设备添加为新的区块链节点；

S3、交互步骤：各区块链节点之间进行工作数据交互。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的数据安全传输方法，其特征在于：还包括S4、核查步骤：每隔预设时间重新验证已成为区块链节点的智能设备的设备参数是否满足预设阈值，如果不满足，将该智能设备从区块链节点中删除。

3.根据权利要求1所述的基于区块链的数据安全传输方法，其特征在于：所述S1中，设备参数包括存储参数和算力参数。

4.根据权利要求2所述的基于区块链的数据安全传输方法，其特征在于：所述S3交互步骤中，包括如下子步骤：

S301、区块链节点X将新产生的工作数据广播至其他区块链节点；

S302、所有接收的区块链节点将该工作数据存储至一个区块中；

S303、每个接收的区块链节点对区块实施共识算法，当某一区块链节点找到共识算法的解时，广播该区块至所有区块链节点；

S304、区块链节点对该区块进行验证，当验证通过时，将该区块存储于当前区块链最长链的末端。

5.根据权利要求4所述的基于区块链的数据安全传输方法，其特征在于：所述S2中，当智能设备成新的区块链节点时，创建新的公钥和私钥。

6.根据权利要求5所述的基于区块链的数据安全传输方法，其特征在于：所述S301中，区块链节点X先对新产生的工作数据进行公钥加密，再将加密后的工作数据广播至其他区块链节点；S302中，接收的区块链节点还基于自身的私钥对工作数据进行解密，当解密通过后，判断解密后的工作数据中是否包含指令，如果包含，执行该指令。

7.根据权利要求6所述的基于区块链的数据安全传输方法，其特征在于：所述S303中，每个接收的区块链节点对区块实施共识算法前，还判断自身的剩余算力，当剩余算力高于预设警戒值时，对区块实施共识算法。

8.根据权利要求7所述的基于区块链的数据安全传输方法，其特征在于：所述S1中，还包括路由器，路由器与每一智能设备通过WIFI网络连接；智能设备还向路由器发送信号强度，路由器接收并记录每一智能设备的信号强度，对信号强度进行分级，分级包括强、中、弱。

9.根据权利要求8所述的基于区块链的数据安全传输方法，其特征在于：所述S301中，如果工作数据中包括指定智能设备信息，区块链节点X加密时，不加密指定智能设备信息。

10.根据权利要求9所述的基于区块链的数据安全传输方法，其特征在于：所述S1中，还包括转动座，路由器固定在转动座上，路由器用于控制转动座转动；S301中，路由器获取区块链节点X广播的工作数据，并判断工作数据中是否包括指定智能设备信息，如果包括，路由器判断该指定智能设备对应的信号强度分级是否为弱，如果是，路由器控制转动座转动，当路由器接收到该智能设备的信号强度分级不为弱时，或者转动座转动一周时，路由器控制转动座停止转动。

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