CN111447066A - 一种基于区块链的物联网平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于区块链的物联网平台，其物理构架包括：数据层，用于数据的存储，数据库采用LevelDB数据库；网络层，包括P2P网络、共识算法和验证机制，还包括了共识模块、嵌入式数据库处理模块和交易处理模块；智能合约层，包括RPC模块和EVM模块，通过网络请求服务，进行网络层事务的交互；物联网平台层，基于RPC模块，通过平台的接口，调用数据信息发布智能合约到第三层智能合约层，与节点交互处理事务，用户通过区块链平台获取平台的控制权和数据；应用层，通过接口库和物联网平台、智能合约层进行数据交换，在应用层中，智能合约经过编译后运行在虚拟机上。本发明解决集中式管理中存在的问题，保障平台的安全性，更好的为物联网服务。
Description
技术领域
本发明属于区块链技术领域，具体涉及一种基于区块链的物联网平台。
背景技术
目前物联网管理平台的管理方式有两种，一种是分布式管理，一种是集中式管理，在集中式管理中，统一分配权限管理，但是接入的终端越来越多，种类也越来越多，网络结构也越来越复杂，集中式管理也变得越来越难。在集中式管理中，一旦出现故障，整个系统都会瘫痪。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于区块链的物联网平台，解决集中式管理中存在的问题，保障平台的安全性，更好的为物联网服务。
本发明提供了如下的技术方案：
一种基于区块链的物联网平台，其物理构架包括：
数据层，用于数据的存储，数据库采用LevelDB数据库，存储区块链的数据信息和区块信息，包含数字签名、哈希函数、默克尔树、非对称加密等技术；
网络层，包括P2P网络、共识算法和验证机制，还包括了共识模块、嵌入式数据库处理模块和交易处理模块；
智能合约层，包括RPC模块和EVM模块，EVM模块主要负责运行区块链与共识的相关事项，通过网络请求服务，进行网络层事务的交互，实现各种交易转账活动；
物联网平台层，基于RPC模块，通过平台的接口，调用数据信息发布智能合约到第三层智能合约层，与节点交互处理事务，用户通过区块链平台获取平台的控制权和数据；
应用层，通过接口库和物联网平台、智能合约层进行数据交换，在应用层中，智能合约经过编译后运行在虚拟机上。
优选的，物联网平台应用运行包括以下步骤：
步骤一：用Solidity语言编写智能合约；
步骤二：用编译器将合约编译成EVM字节码；
步骤三：编译好的字节码会送给DAPP前端，令nonce＝0；
步骤四：区块链返回智能合约地址和合约接口的二进制表示，合约接口用JSON表示，包括变量、事件和可以调用的方法；
步骤五：前端通过Address+ABI+nonce，调用在区块链上的智能合约，智能合约开始处理；
步骤六：根据智能合约脚本的执行，与区块链系统中存放的数据hash值，通过标准API进行信息交换。
优选的，基于物理构架，平台包括终端交互模块、接入认证模块、运行信息传递模块、信息访问控制模块、容忍入侵模块、数据处理模块和数据展示模块；
终端设备交互模块，将物联网设备信息转成特殊的格式，也将物联网平台下发的设备信息转成特殊的格式，完成平台与设备的交互，该模块获取的设备信息，传给接入认证模块，进行身份认证；
接入认证模，对接入的终端进行身份认证，该模块收到请求后，转换格式，向区块链节点发消息，通过智能合约进行身份验证，然后通过网络将认证结果返回给接入认证模块，如果认证通过，生成认证信息存储到区块链中；
运行信息传递模块，传递平台提交的信息和获取的其他终端的信息。如果终端向物联网平台传送信息时，要通过验证，通过后通过数据处理模块把信息传给区块链节点，然后存储到区块链账本中，如果终端向物联网平台请求信息，也需要通过验证，通过后，经过数据处理模块获取信息；
信息访问控制模块，在物联网平台上请求信息或者传递信息都是需要通过访问权限验证的，通过信息访问控制模块对用户进行验证，将请求发给区块链，验证是否有权限，验证通过后才能进行信息的交互；
容忍入侵模块，对隐患进行排除，当如果检测到有攻击的时候，将事件传输给数据分析器，然后发送给区块链，区块链节点对时间进行分析后，结果传给事件分析器，如果是攻击则会采取相应处理，同时在界面会出现告警；
数据处理模块，平台与区块链节点之间的通信，对消息进行分装，处理数据，主要包括数据统计、数据追溯、监视数据动态等；
数据展示模块，数据的展示，对数据进行统计、监视动态的那个，将数据进行图形化处理，通过数据展示模块完成可视化功能，通过接口调用服务。
优选的，在接入认证模块中，终端接入平台时，发送信息给平台，信息包含终端的类型、厂商和编码等；平台对终端进行验证，将终端提交的信息与平台存储的认证表进行比对，然后判定是否符合要求；：如果通过验证，生成唯一的编码，作为身份认证的标识，在平台存储终端的响应的信息；平台通知终端验证成功与否，发送编码，终端存储编码信息；通过认证的终端每次给平台发消息都需要附上编码，便于平台辨识。
本发明的有益效果是：本发明实现了基于区块链的物联网平台，基于区块链的不可篡改、分布共享、去中心化等特点，将区块链技术应用于物联网中，运用区块链技术，设计了一个分布式的平台；参考身份认证方案，并结合终端的特点，在平台上对接入的终端进行接入认证，运用智能合约实现接入认证，保障了平台的安全性和数据不给篡改的特性。并且采用权限控制模块，实现资源的权限控制，并在平台上采用事件分析器对攻击进行判定，保障了平台的服务性能。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明系统架构图；
图2是本发明物联网平台的组成模块示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于区块链的物联网平台，本发明以区块链作为底层技术，搭建物联网平台，在平台上建立一个能使终端之间能够互通、获得信息，终端与平台能够互通，达成不可篡改的契约关系的应用平台。区块链系统由许多节点组成，每个节点有数据的备份，主要是区块链数据地址的备份，在系统中，新的区块不需要通过竞争产生，所有的节点达成一致后存储区块。区块通过hash值连接，区块的交易通过merkle树的数据结构组织在一起，根节点存储在区块头部。平台制定提供服务的条件，并将其编译成脚本文件发布在系统中，通过审核后，智能合约完成合约内容。通过节点验证后，就不能篡改了。物联网平台的系统架构：
组件一：数据层，数据层是负责数据的存储，数据库是LevelDB数据库，存储区块链的数据信息和区块信息，包含数字签名、哈希函数、默克尔树、非对称加密等技术；
组件二：网络层，主要包括P2P网络、共识算法、验证机制等，还包括了共识模块、嵌入式数据库处理模块和交易处理模块等；
组件三：智能合约层，主要包括RPC模块和EVM模块，EVM模块主要负责运行区块链与共识的相关事项，通过网络请求服务，进行网络层事务的交互，实现各种交易转账活动；
组件四：物联网平台层，基于RPC模块，通过平台的接口，调用数据信息发布智能合约到第三层智能合约层，与节点交互处理事务，用户通过区块链平台获取平台的控制权和数据；
组件五：应用层，通过接口库和物联网平台、智能合约层进行数据交换，在应用层中，智能合约经过编译后运行在虚拟机上。
物联网平台应用运行流程如下：
步骤一：用Solidity(或其他语言)编写智能合约；
步骤二：用编译器将合约编译成EVM字节码；
步骤三：编译好的字节码会送给DAPP前端，令nonce＝0；
步骤四：区块链返回智能合约地址和合约接口的二进制表示，合约接口用JSON表示，包括变量、事件和可以调用的方法；
步骤五：前端通过Address+ABI+nonce，调用在区块链上的智能合约，智能合约开始处理；
步骤六：根据智能合约脚本的执行，与区块链系统中存放的数据hash值，通过标准API进行信息交换。
如图2所示，平台的节点要处理物联网设备与平台之间的信息交互，信息统计，数据可视化和对外的服务封装，还具备权限管理机制、认证机制和入侵检测机制的功能。平台主要由终端交互模块、接入认证模块、运行信息传递模块、信息访问控制模块、容忍入侵模块、数据处理模块和数据展示模块组成：
模块一：终端设备交互模块。在模块中，将物联网设备信息转成特殊的格式，也将物联网平台下发的设备信息转成特殊的格式，完成平台与设备的交互。该模块获取的设备信息，传给接入认证模块，进行身份认证；
模块二：接入认证模块。接入认证模块主要负责对接入的终端进行身份认证，该模块收到请求后，转换格式，向区块链节点发消息，通过智能合约进行身份验证，然后通过网络将认证结果返回给接入认证模块。如果认证通过，生成认证信息存储到区块链中；
模块三：运行信息传递模块。运行信息传递模块负责传递平台提交的信息和获取的其他终端的信息。如果终端向物联网平台传送信息时，要通过验证，通过后通过数据处理模块把信息传给区块链节点，然后存储到区块链账本中。如果终端向物联网平台请求信息，也需要通过验证，通过后，经过数据处理模块获取信息；
模块四：信息访问控制模块。在物联网平台上请求信息或者传递信息都是需要通过访问权限验证的，通过信息访问控制模块对用户进行验证，将请求发给区块链，验证是否有权限，验证通过后才能进行信息的交互；
模块五：容忍入侵模块。容忍入侵模块负责对隐患进行排除，当如果检测到有攻击的时候，将事件传输给数据分析器，然后发送给区块链，区块链节点对时间进行分析后，结果传给事件分析器，如果是攻击则会采取相应处理，同时在界面会出现告警；
模块六：数据处理模块，数据处理模块主要负责平台与区块链节点之间的通信，对消息进行分装，还有一个功能是处理数据，主要包括数据统计、数据追溯、监视数据动态等；
模块七：数据展示模块。数据展示模块主要负责数据的展示，对数据进行统计、监视动态的那个，将数据进行图形化处理，通过数据展示模块完成可视化功能，可以通过接口调用服务。
在接入认证模块中，具体的实现流程如下：
步骤一：终端接入平台时，发送信息给平台，信息包含终端的类型、厂商和编码等；
步骤二：平台对终端进行验证，将终端提交的信息与平台存储的认证表进行比对，然后判定是否符合要求；
步骤三：如果通过验证，生成唯一的编码，作为身份认证的标识，在平台存储终端的响应的信息；
步骤四：平台通知终端验证成功与否，发送编码，终端存储编码信息；
步骤五：通过认证的终端每次给平台发消息都需要附上编码，便于平台辨识。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于区块链的物联网平台，其特征在于，其物理构架包括：
数据层，用于数据的存储，数据库采用LevelDB数据库，存储区块链的数据信息和区块信息，包含数字签名、哈希函数、默克尔树、非对称加密等技术；
网络层，包括P2P网络、共识算法和验证机制，还包括了共识模块、嵌入式数据库处理模块和交易处理模块；
智能合约层，包括RPC模块和EVM模块，EVM模块主要负责运行区块链与共识的相关事项，通过网络请求服务，进行网络层事务的交互，实现各种交易转账活动；
物联网平台层，基于RPC模块，通过平台的接口，调用数据信息发布智能合约到第三层智能合约层，与节点交互处理事务，用户通过区块链平台获取平台的控制权和数据；
应用层，通过接口库和物联网平台、智能合约层进行数据交换，在应用层中，智能合约经过编译后运行在虚拟机上。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的物联网平台，其特征在于，物联网平台应用运行包括以下步骤：
步骤一：用Solidity语言编写智能合约；
步骤二：用编译器将合约编译成EVM字节码；
步骤三：编译好的字节码会送给DAPP前端，令nonce＝0；
步骤四：区块链返回智能合约地址和合约接口的二进制表示，合约接口用JSON表示，包括变量、事件和可以调用的方法；
步骤五：前端通过Address+ABI+nonce，调用在区块链上的智能合约，智能合约开始处理；
步骤六：根据智能合约脚本的执行，与区块链系统中存放的数据hash值，通过标准API进行信息交换。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的物联网平台，其特征在于，基于物理构架，平台包括终端交互模块、接入认证模块、运行信息传递模块、信息访问控制模块、容忍入侵模块、数据处理模块和数据展示模块；
终端设备交互模块，将物联网设备信息转成特殊的格式，也将物联网平台下发的设备信息转成特殊的格式，完成平台与设备的交互，该模块获取的设备信息，传给接入认证模块，进行身份认证；
接入认证模，对接入的终端进行身份认证，该模块收到请求后，转换格式，向区块链节点发消息，通过智能合约进行身份验证，然后通过网络将认证结果返回给接入认证模块，如果认证通过，生成认证信息存储到区块链中；
运行信息传递模块，传递平台提交的信息和获取的其他终端的信息。如果终端向物联网平台传送信息时，要通过验证，通过后通过数据处理模块把信息传给区块链节点，然后存储到区块链账本中，如果终端向物联网平台请求信息，也需要通过验证，通过后，经过数据处理模块获取信息；
信息访问控制模块，在物联网平台上请求信息或者传递信息都是需要通过访问权限验证的，通过信息访问控制模块对用户进行验证，将请求发给区块链，验证是否有权限，验证通过后才能进行信息的交互；
容忍入侵模块，对隐患进行排除，当如果检测到有攻击的时候，将事件传输给数据分析器，然后发送给区块链，区块链节点对时间进行分析后，结果传给事件分析器，如果是攻击则会采取相应处理，同时在界面会出现告警；
数据处理模块，平台与区块链节点之间的通信，对消息进行分装，处理数据，主要包括数据统计、数据追溯、监视数据动态等；
数据展示模块，数据的展示，对数据进行统计、监视动态的那个，将数据进行图形化处理，通过数据展示模块完成可视化功能，通过接口调用服务。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的物联网平台，其特征在于，在接入认证模块中，终端接入平台时，发送信息给平台，信息包含终端的类型、厂商和编码等；平台对终端进行验证，将终端提交的信息与平台存储的认证表进行比对，然后判定是否符合要求；：如果通过验证，生成唯一的编码，作为身份认证的标识，在平台存储终端的响应的信息；平台通知终端验证成功与否，发送编码，终端存储编码信息；通过认证的终端每次给平台发消息都需要附上编码，便于平台辨识。
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