CN111224962B - 一种基于区块链的物联网设备联网控制方法、控制系统 - Google Patents

一种基于区块链的物联网设备联网控制方法、控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链的物联网设备联网控制方法及控制系统，方法包括如下步骤：物联网设备生成接入区块链网络的公钥、私钥、地址及入网密码；主控设备将物联网设备的地址通过入网密码对称加密后注册到控制智能合约；物联网设备向区块链网络发送物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名；区块链网络向目录智能合约发送查询请求，目录智能合约发送与物联网设备签约的控制智能合约至区块链网络，区块链网络发送通过入网密码对称加密后的地址及IP网络地址至控制智能合约；主控设备通过指令集智能合约获取物联网设备的指令集，指令集存储在主控设备中。本发明可通过区块链来提高网络中的物联网设备的安全性。

Description

一种基于区块链的物联网设备联网控制方法、控制系统
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于区块链的物联网设备联网控制方法及摇控制系统。
背景技术
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。从应用视角来看，区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。这些特点保证了区块链的“诚实”与“透明”，为区块链创造信任奠定基础。
物联网设备联网控制是指在区块链网络中，通过一个主控设备及多个副控设备控制物联网设备工作。目前，物联网设备在区块链网络上的安全性较差，基于开放协议的云服务器提供的业务服务存在安全性不足的问题，因此系统易被劫持，或者被隔离无法工作；物联网设备处于无安全防护，缺少安全设计，会给实际使用者或拥有者带来很大的隐私风险甚至重大的财务损失。
上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明主要解决现有技术中在联网的物联网设备安全性不足的问题，提供一种基于区块链的物联网设备联网控制方法及控制系统，本发明通过区块链网络提高物联网设备的安全性。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
物联网设备初始化，生成接入区块链网络的公钥、私钥、地址及入网密码；
触发控制智能合约，所述控制智能合约用于存储所述物联网设备的地址，主控设备将所述物联网设备的地址通过入网密码对称加密后注册到控制智能合约；
物联网设备向区块链网络发送所述物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名；
触发目录智能合约，所述目录智能合约用于存储物联网设备与控制智能合约的签约关系，区块链网络向目录智能合约发送查询请求，目录智能合约发送与物联网设备签约的控制智能合约至区块链网络，所述区块链网络发送所述通过入网密码对称加密后的地址及IP网络地址至控制智能合约；
触发指令集智能合约，所述指令集智能合约用于设备厂商存储及更新物联网设备的指令集，主控设备通过指令集智能合约获取物联网设备的指令集，所述指令集存储在主控设备中。
可选地，所述联网控制方法还包括：
触发目录智能合约，物联网设备向目录智能合约发送查询请求，目录智能合约发送与物联网设备签约的控制智能合约至所述物联网设备；
物联网设备通过控制智能合约获取发送指令的主控设备地址，若地址合法，所述物联网设备存储发送指令的主控设备地址和副控设备地址。
可选地，所述联网控制方法还包括：
当主控设备添加副控设备时，所述主控设备将物联网设备的入网密码通过副控设备的接入密码加密后，发送给副控设备；
当副控设备发生变更时，主控设备重新发送主控设备地址和副控设备地址至物联网设备。
可选地，所述联网控制方法还包括：
当物联网设备判断长时间未与区块链网络完成有效心跳或长时间未收到有效通信数据时，所述物联网设备IP网络地址重置，重新发送所述物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名至区块链网络。
本发明还公开了一种基于区块链的物联网设备联网控制系统，包括：
初始化单元，存储单元，设备验证单元及控制单元；
初始化单元将物联网设备初始化，生成接入区块链网络的公钥、私钥、地址及入网密码；
存储单元触发控制智能合约，所述控制智能合约用于存储所述物联网设备的地址，所述存储单元控制主控设备将所述物联网设备的地址通过入网密码对称加密后注册到控制智能合约；
设备验证单元向区块链网络发送所述物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名，所述设备验证单元触发目录智能合约，所述目录智能合约用于存储物联网设备与控制智能合约的签约关系，区块链网络向目录智能合约发送查询请求，目录智能合约发送与物联网设备签约的控制智能合约至区块链网络，所述区块链网络发送所述通过入网密码对称加密后的地址及IP网络地址至控制智能合约；
控制单元触发指令集智能合约，所述指令集智能合约用于设备厂商存储及更新物联网设备的指令集，主控设备通过指令集智能合约获取物联网设备的指令集，所述指令集存储在主控设备中。
可选地，所述联网控制系统还包括：控制端验证单元，所述控制端验证单元触发目录智能合约，物联网设备向目录智能合约发送查询请求，目录智能合约发送与物联网设备签约的控制智能合约至所述物联网设备，物联网设备通过控制智能合约获取发送指令的主控设备地址，若地址合法，所述物联网设备存储发送指令的主控设备地址和副控设备地址。
可选地，所述控制单元还用于当主控设备添加副控设备时，所述控制单元控制主控设备将物联网设备的入网密码通过副控设备的接入密码加密后，发送给副控设备。
可选地，所述控制端验证单元还用于当物联网设备判断长时间未与区块链网络完成有效心跳或长时间未收到有效通信数据时，所述控制端验证单元控制所述初始化单元将所述物联网设备IP网络地址重置，控制设备验证单元重新发送所述物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名至区块链网络。
以上内容中的地址、设备地址是指区块链网络接入地址。IP网络地址指设备连接到移动网络时被分配的网络地址。
本发明采用了以上技术方案，具有如下有益效果：
1.本发明提供一种基于区块链的物联网设备联网控制方法及控制系统，本发明通过在区块链节点中触发控制智能合约，控制智能合约存储物联网设备的地址，通过目录智能合约记录物联网设备与控制智能合约的签约关系，区块链网络通过目录智能合约检验物联网设备与控制智能合约的签约关系，控制智能合约收到区块链网络发送的物联网设备IP网络地址后允许主控设备定向发送指令至物联网智能设备，通过目录智能合约与控制智能合约的双重保护，避免了做恶方伪造物联网设备地址发送至区块链网络造成损失；
2.本发明通过物联网设备接收指令，并通过目录智能合约判断指令合法性，指令来源合法才会正确执行指令，避免了作恶方伪造区块链节点地址发送至物联网设备导致物联网设备工作异常造成损失；
3.本发明当物联网设备判断长时间未与区块链网络完成有效心跳或长时间未收到有效通信数据时，通过物联网设备IP网络地址重置，重新发送物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名至区块链网络，避免遭受到类似DDOS的网络隔离攻击时导致物联网设备瘫痪。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是基于区块链的物联网设备联网控制方法的流程示意图；
图2是基于区块链的物联网设备联网控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明做进一步的详细说明，应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例一：
图1是基于区块链物联网设备联网控制方法的流程示意图。
如图1所示，为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种基于区块链的物联网设备联网控制方法，包括如下步骤：
物联网设备初始化，生成接入区块链网络的公钥、私钥、地址及入网密码；
触发控制智能合约，控制智能合约用于存储物联网设备的地址，主控设备将物联网设备的地址通过入网密码对称加密后注册到控制智能合约，避免设备信息暴露在公网，物联网设备的入网密码仅记录在主控设备，避免入网密码被窃取；
物联网设备向区块链网络发送物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名；
触发目录智能合约，目录智能合约用于存储物联网设备与控制智能合约的签约关系，区块链网络向目录智能合约发送查询请求，目录智能合约发送与物联网设备签约的控制智能合约至区块链网络，区块链网络发送通过入网密码对称加密后的地址及IP网络地址至控制智能合约；
触发指令集智能合约，指令集智能合约用于设备厂商存储及更新物联网设备的指令集，主控设备通过指令集智能合约获取物联网设备的指令集，并将物联网设备指令集保存在主控设备，副控设备通过同样的方式获取物联网设备的指令集，指令集智能合约仅允许对应厂商更新自己的设备，避免设备指令被篡改。
可选地，联网控制方法还包括：
触发目录智能合约，物联网设备向目录智能合约发送查询请求，目录智能合约发送与物联网设备签约的控制智能合约至物联网设备；
物联网设备通过控制智能合约获取发送指令的主控设备地址，若地址合法，物联网设备存储发送指令的主控设备地址和副控设备地址。
后续通信过程主控和副控设备都通过节点交易的签名算法发送指令给物联网智能设备，物联网智能设备判断指令来自合法的主控和副控节点才会正确执行指令，否则一律拒绝执行。
可选地，联网控制方法还包括：
当主控设备添加副控设备时，主控设备将物联网设备的入网密码通过副控设备的接入密码加密后，发送给副控设备；
当副控设备发生变更时，主控设备重新发送主控设备地址和副控设备地址至物联网设备。
可选地，联网控制方法还包括：
当物联网设备判断长时间未与区块链网络完成有效心跳或长时间未收到有效通信数据时，物联网设备IP网络地址重置，重新发送物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名至区块链网络，避免物联网设备受到类似DDOS攻击的网络隔离攻击时导致设备瘫痪。
本申请提供一种基于区块链的物联网设备联网控制方法，通过在区块链节点中触发控制智能合约，控制智能合约存储物联网设备的地址，通过目录智能合约记录物联网设备与控制智能合约的签约关系，区块链网络通过目录智能合约检验物联网设备与控制智能合约的签约关系，控制智能合约收到区块链网络发送的物联网设备IP网络地址后允许主控设备定向发送指令至物联网智能设备，通过目录智能合约与控制智能合约的双重保护，避免了做恶方伪造物联网设备地址发送至区块链网络造成损失；通过物联网设备接收指令，并通过目录智能合约判断指令合法性，指令来源合法才会正确执行指令，避免了作恶方伪造区块链节点地址发送至物联网设备导致物联网设备工作异常造成损失；本发明当物联网设备判断长时间未与区块链网络完成有效心跳或长时间未收到有效通信数据时，通过物联网设备IP网络地址重置，重新发送物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名至区块链网络，避免遭受到类似DDOS的网络隔离攻击时导致物联网设备瘫痪。
在一个示例中：该联网控制方法应用到附属于个人的智能设备进行操控的场景时，例如：智能行李箱，可用于自动移动，流程如下：
智能行李箱厂商获取区块链网络授权后，将行李箱的指令集注册到指令集智能合约里，指令集智能合约校验行李箱厂商的签名确认正确后更新智能行李箱的指令集到指令集智能合约中存储，该智能行李箱的指令有：关闭箱体，自动开启箱体，移动到目的地，清空箱体，显示地址和接入密码。
用户A购买到智能行李箱后，第一次使用，接电开机后，智能行李箱开始初始化，生成自己接入区块链网络的轻节点私钥、公钥、地址和设备入网密码，创建完成后存储这些信息。
用户A用手机作为主控设备轻节点，用户A在自己的手机中安装设备控制App，选择为主控设备，在操作指导下APP调用区块链网络创建一个控制智能合约实例。
用户A用手机主控APP将智能行李箱地址加入到控制智能合约里，加入控制智能合约时需要输入智能行李箱的入网密码，智能行李箱的地址需要使用密码做对称加密注册到控制智能合约里，避免设备信息暴露在公网。设备入网密码仅记录在用户A的手机轻节点上，避免密码被窃取。用户A用手机主控APP将智能行李箱加入到控制智能合约时，同时从指令集智能合约里，获取智能行李箱的指令集，存储在手机上，发送指令时，从指令集里获取指令数据发送给设备。
控制智能合约同时将智能行李箱和控制智能合约实例的签约关系注册到目录智能合约。
智能行李箱启动后，还会一直向区块链网络发送自己的IP网络地址，发送的信息内容包括设备使用密码对称加密后的设备地址以及私钥签名和密码对称加密后的IP网络地址信息。
区块链网络任意节点收到智能行李箱的IP网络地址上发请求后，查询目录智能合约，找到智能行李箱的控制智能合约，将智能行李箱的IP网络地址发送给用户A的主控APP创建的控制智能合约实例中存储。
用户A的主控APP创建的控制智能合约实例收到设备地址后允许主控APP定向发送接入指令给物联网智能设备。用户A的主控APP扫描到智能行李箱的IP网络注册后，发送接入指令给智能行李箱，接入指令中包括主控设备的地址、签名，副控设备的地址、签名列表。
智能行李箱收到接入指令后，调用目录智能合约判断接入指令合法性，判断通过则记录接入指令发送的主控和多个副控地址。
接入指令完成后，用户A即可用主控APP通过节点交易的签名算法定向发送指令交易给智能行李箱更新上来的IP网络地址，智能行李箱会通过指令交易的签名验证算法判断指令是否来自合法的主控节点，签名验证通过才会正确执行指令，否则一律拒绝执行。
实施例二：
图2是基于区块链的物联网设备联网控制系统的结构示意图。
如图2所示，为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种基于区块链的物联网设备联网控制系统，包括：
初始化单元，存储单元，设备验证单元及控制单元；
初始化单元将物联网设备初始化，生成接入区块链网络的公钥、私钥、地址及入网密码；
存储单元触发控制智能合约，控制智能合约用于存储物联网设备的地址，存储单元控制主控设备将物联网设备的地址通过入网密码对称加密后注册到控制智能合约；
设备验证单元向区块链网络发送物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名，设备验证单元触发目录智能合约，目录智能合约用于存储物联网设备与控制智能合约的签约关系，区块链网络向目录智能合约发送查询请求，目录智能合约发送与物联网设备签约的控制智能合约至区块链网络，区块链网络发送通过入网密码对称加密后的地址及IP网络地址至控制智能合约；
控制单元触发指令集智能合约，指令集智能合约用于设备厂商存储及更新物联网设备的指令集，主控设备通过指令集智能合约获取物联网设备的指令集，并保存物联网设备的指令集在主控设备中，副控设备通过同样的方式获取物联网设备的指令集。
联网控制系统还包括：
控制端验证单元，控制端验证单元触发目录智能合约，物联网设备向目录智能合约发送查询请求，目录智能合约发送与物联网设备签约的控制智能合约至物联网设备，物联网设备通过控制智能合约获取发送指令的主控设备地址，若地址合法，物联网设备存储发送指令的主控设备地址和副控设备地址。
控制单元还用于当主控设备添加副控设备时，控制单元控制主控设备将物联网设备的入网密码通过副控设备的接入密码加密后，发送给副控设备。
控制端验证单元还用于当物联网设备判断长时间未与区块链网络完成有效心跳或长时间未收到有效通信数据时，控制端验证单元控制初始化单元将物联网设备IP网络地址重置，控制设备验证单元重新发送物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名至区块链网络。
本实施例的工作流程与上述的方法流程相对应，在此不再进行赘述。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
需要说明的是：
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于区块链的物联网设备联网控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
物联网设备初始化，生成接入区块链网络的公钥、私钥、地址及入网密码；
触发控制智能合约，所述控制智能合约用于存储所述物联网设备的地址，主控设备将所述物联网设备的地址通过入网密码对称加密后注册到控制智能合约；
物联网设备向区块链网络发送物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名；
触发目录智能合约，所述目录智能合约用于存储物联网设备与控制智能合约的签约关系，区块链网络向目录智能合约发送查询请求，目录智能合约发送与物联网设备签约的控制智能合约至区块链网络，所述区块链网络发送所述通过入网密码对称加密后的地址及IP网络地址至控制智能合约；
触发指令集智能合约，所述指令集智能合约用于设备厂商存储及更新物联网设备的指令集，主控设备通过指令集智能合约获取物联网设备的指令集，所述指令集存储在主控设备中。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的物联网设备联网控制方法，其特征在于，还包括：
触发目录智能合约，物联网设备向目录智能合约发送查询请求，目录智能合约发送与物联网设备签约的控制智能合约至所述物联网设备；
物联网设备通过控制智能合约获取发送指令的主控设备地址，若地址合法，所述物联网设备存储发送指令的主控设备地址和副控设备地址。
3.根据权利要求2所述的一种基于区块链的物联网设备联网控制方法，其特征在于，还包括：
当主控设备添加副控设备时，所述主控设备将物联网设备的入网密码通过副控设备的接入密码加密后，发送给副控设备；
当副控设备发生变更时，主控设备重新发送主控设备地址和副控设备地址至物联网设备。
4.根据权利要求3所述的一种基于区块链的物联网设备联网控制方法，其特征在于，还包括：
当物联网设备判断长时间未与区块链网络完成有效心跳或长时间未收到有效通信数据时，所述物联网设备IP网络地址重置，重新发送所述物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名至区块链网络。
5.一种基于区块链的物联网设备联网控制系统，通过主控设备或副控设备在区块链网络中控制物联网设备，其特征在于，包括：
初始化单元，存储单元，设备验证单元及控制单元；
初始化单元将物联网设备初始化，生成接入区块链网络的公钥、私钥、地址及入网密码；存储单元触发控制智能合约，所述控制智能合约用于存储所述物联网设备的地址，所述存储单元控制主控设备将所述物联网设备的地址通过入网密码对称加密后注册到控制智能合约；设备验证单元向区块链网络发送所述物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名，所述设备验证单元触发目录智能合约，所述目录智能合约用于存储物联网设备与控制智能合约的签约关系，区块链网络向目录智能合约发送查询请求，目录智能合约发送与物联网设备签约的控制智能合约至区块链网络，所述区块链网络发送所述通过入网密码对称加密后的地址及IP网络地址至控制智能合约；
控制单元触发指令集智能合约，所述指令集智能合约用于设备厂商存储及更新物联网设备的指令集，主控设备通过指令集智能合约获取物联网设备的指令集，所述指令集存储在主控设备中。
6.根据权利要求5所述的一种基于区块链的物联网设备联网控制系统，其特征在于，还包括：
控制端验证单元，所述控制端验证单元触发目录智能合约，物联网设备向目录智能合约发送查询请求，目录智能合约发送与物联网设备签约的控制智能合约至所述物联网设备，物联网设备通过控制智能合约获取发送指令的主控设备地址，若地址合法，所述物联网设备存储发送指令的主控设备地址和副控设备地址。
7.根据权利要求6所述的一种基于区块链的物联网设备联网控制系统，其特征在于，
所述控制单元还用于当主控设备添加副控设备时，所述控制单元控制主控设备将物联网设备的入网密码通过副控设备的接入密码加密后，发送给副控设备。
8.根据权利要求7所述的一种基于区块链的物联网设备联网控制系统，其特征在于，
所述控制端验证单元还用于当物联网设备判断长时间未与区块链网络完成有效心跳或长时间未收到有效通信数据时，所述控制端验证单元控制所述初始化单元将所述物联网设备IP网络地址重置，控制设备验证单元重新发送所述物联网设备通过入网密码对称加密后的地址、IP网络地址及私钥签名至区块链网络。
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