CN111464655A - 基于区块链的物联网数据管理方法及系统 - Google Patents

基于区块链的物联网数据管理方法及系统 Download PDF

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CN111464655A CN202010284112.XA CN202010284112A CN111464655A CN 111464655 A CN111464655 A CN 111464655A CN 202010284112 A CN202010284112 A CN 202010284112A CN 111464655 A CN111464655 A CN 111464655A
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Abstract

本申请公开了基于区块链的物联网数据管理方法及系统。该方法包括：用于支撑所述数据管理方法的一个整体架构，包括：承载层，由可信通信、可信网络、可信计算、可信感知、可信存储五个模块组成；功能层，由数据生成、数据采集、数据处理、数据接口、数据存储五个功能模块组成；业务层，由数据分析、数据分享、数据交易三个对外业务模块组成；业务层面向最终用户提供服务能力；管理层，包含对整个系统进行监督和管理的所有命令的集合；基于上述架构实施对物联网数据的管理，解决对数据可信高效管理的需求。

Description

基于区块链的物联网数据管理方法及系统
技术领域
本申请涉及区块链及物联网数据管理技术领域，具体而言，涉及一种基于区块链的物联网数据管理方法与系统。
背景技术
物联网是全球性的信息社会基础设施，通过嵌入感知能力和执行能力的设备，提供各类创新服务。与互联网不同，物联网中的节点不再是手机或电脑，而是无处不在的，或大或小的设备，包括汽车、可穿戴设备等。通过无线通信、网络技术将它们连接起来，被广泛应用于智能家居、智慧城市、工业制造、医疗健康、农业生产等场景。物联网设备数量的爆炸式增长，物联网应用的持续创新和丰富的同时，物联网数据安全、隐私泄露、可扩展性、互联互通问题也越发暴露出来。
区块链是一种在对等网络环境下，通过透明和可信规则，构建不可伪造、不可篡改和可追溯的块链式数据库结构，实现和管理事务处理的模式。它通过技术手段，实现无须中间方的信任，而且还可借助通证(Token)经济体系量化微小价值，进行微支付，促进物联网设备产生的数据价值，以一种支持隐私保护的方式快速流通。
目前，已有相关技术出现了采用区块链技术进行物联网设备的接入控制、数据存储的方案，但这些方案并未提出如何利用区块链高效管理物联网数据，也未提出可实施性强的技术方案及设计架构，这些现实问题包括：如何对数据进行可信采集、可信存管、可信计算处理等，以及如何在不同使用者中可信分享数据等。
发明内容
本申请提供一种基于区块链的物联网数据管理方法与系统。所述数据管理方法包括为进行数据管理而设计的管理体系架构，以及架构中各个模块如何工作及交互。所述数据管理系统是基于所述数据管理方法的架构实施构建的系统。
本发明一方面所提出的基于区块链的物联网数据管理方法，该方法包括：
由承载层、功能层、业务层、管理层四个功能模块构成：
(1)承载层：由可信通信、可信网络、可信计算、可信感知、可信存储五个模块组成。承载层代表数据管理所需的所有软硬件实体的组合。其中：
可信通信模块负责完成物联网节点间点对点可信通信，确保数据传输过程中的安全和可信性，具体功能包括两个部分：在通信前完成对物联网设备身份的可信认证，该认证基于区块链设备身份认证平台实现；在数据传输时对内容进行加密。
可信网络模块负责完成物联网节点间的组网，确保数据分组网络化投递时的可信性和安全性，具体功能包括：实现可信安全的路由以确保数据分组不被非真实目的节点截获或篡改；同时确保数据来源的真实性。网络节点身份的可信性依托基于区块链的网络地址分发等技术完成。
可信计算模块负责为数据计算提供安全可信环境，具体功能为利用安全可信的物理机计算实体和可信计算软件解决方案共同组成可信计算环境为数据计算提供安全可信环境。
可信感知模块负责可信的感知和采集数据，具体功能为利用身份不可篡改及伪造的可信物端对物理世界真实物理参数进行感知并上报。
可信存储模块为区块链可信存储基础设施，具体功能为收集所有通过网络收集到的需存储的物联网数据。
以上五个模块的连接关系为：可信感知模块对物理世界数据进行感知，并利用可信通信模块进行数据传输，数据在可信网络模块的转发投递下到达可信存储模块，可信存储模块中的数据在使用时能够被取出并在可信计算模块提供的计算环境下完成数据计算，产生必要结果。
(2)功能层：由数据生成、数据采集、数据处理、数据接口、数据存储五个功能模块组成。功能层是对承载层中各个模块所提供能力的抽象和集成，其目的在于统筹承载层功能和资源，并形成统一接口向更上层的业务层提供服务。
数据生成功能对应承载层可信感知模块，该功能包含物理世界数据成为数字化数据的这一过程；
数据采集功能对应承载层可信通信模块、可信网络模块、可信存储模块，该功能包含数据由采集端经过通信网络最终被采集至可信存储模块的这一过程。
数据处理功能对应承载层可信存储模块、可信计算模块，该功能包含数据由存储模块中取出并送入可信计算模块并最终完成安全可信计算。
数据存储功能对应承载层可信存储模块，该功能包含数据可信存储过程中的所有相关过程。
数据接口功能包含所有向应用层提供服务的可调用接口的集合。
(3)业务层：由数据分析、数据分享、数据交易三个对外业务模块组成。业务层面向最终用户提供服务能力，因此是最高一级的业务能力抽象。其中：
数据分析模块提供多个包含明确的物理意义及数据分析意义的用户可调用函数，当这些函数被调用时，它们会根据用户指定的功能需求，形成具有特定顺序的调用组合向下调用功能层数据接口功能模块中所提供的接口，从而实现将特定数据从可信存储环境中依次取出并放入可信计算环境中进而获得业务层所需结果的这一完整过程。
数据分享模块提供在多个实体间分享数据的功能。该模块对下层的调用同样依据特定的调用顺序，需要变化的是分享时需设定的参数，包括分享主体、分享时间及期限、分享权限、分享模式等。数据分享模块的实现除了依托下层功能接口外，同时还要依靠区块链智能合约，对参数约定的分享条件进行智能化的锁定、监督和自动实施。
数据交易模块提供在多个实体间交易数据的功能。该模块对下层的调用同样依据特定的调用顺序，需要变化的是交易时需设定的参数，包括交易主体、交易时间及期限、交易价格等。数据交易模块的实现除了依托下层功能接口外，同时还要依靠区块链智能合约，对参数约定的交易条件进行智能化的锁定、监督和自动实施。此外，交易模块还包括有交易撮合系统以协助数据权属方和使用方之间的交易撮合。
(4)管理层：管理层包含对整个系统进行监督和管理的所有命令的集合，这些命令可以是分布式实现的、也可以是集中式实现的，可以分布在不同层、不同模块甚至不同实体中，并可由不同操作者完成。管理层对这些命令进行整体的抽象，当被调用后自动匹配至命令所对应的最优实施方式。管理层由协同、监测、适配三个管理功能模块组成，其中：
协同管理模块负责各个层、各个模块之间跨层、跨模块的协调管理，由于跨层特点，该模块中的功能往往无法从属于一个层或模块，需要同时协调多个层和多个模块中的不同功能协调完成一个管理目标。
监测管理模块对系统运行情况进行监督，发现系统各个模块出现性能下降时进行告警。
适配管理模块根据监测模块告警信息，向管理者提醒或动态调整运行策略，对各个模块的参数进行调整。
在实施方式中，将对上述各个模块的实现方法及技术路线进行更进一步的介绍。
基于上述架构，用户系统首先通过调用业务层中不同的对外业务模块接口，下发对数据的操作指令，业务层在获取所述操作指令后，根据本层业务抽象，选出所需调用的功能接口集，并依序向下调用功能层对应功能接口，功能层继而根据本层抽象继续向下调用承载层所提供的接口组合；承载层作为实际的软硬件实现，负责完成对数据的实际操作；在这一过程中，管理层对各个层次及模块的协同情况、业务运行情况进行监测，并动态生成业务优化建议。
本发明另一方面所提出的基于区块链的物联网数据管理系统，是通过上述的基于区块链的物联网数据管理方法所明确的架构及技术路线，通过软硬件实现所获得的系统，并以该系统支持所述管理方法的执行。即，所述基于区块链的物联网数据管理系统包括承载层、功能层、业务层、管理层四个功能模块，各个功能模块执行所述基于区块链的物联网数据管理方法中所述的方法及功能，完成物联网数据管理工作。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的基于区块链的物联网数据管理方法的功能架构图；
图2是根据本申请实施例提供的数据交易系统的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本申请的实施例，提供了一种基于区块链的物联网数据管理方法。
图1是根据本申请实施例的基于区块链的物联网数据管理方法的功能架构图。如图1所示，架构包括：
(1)承载层：由可信通信、可信网络、可信计算、可信感知、可信存储五个模块组成。承载层代表数据管理所需的所有软硬件实体的组合。其中：
可信通信模块负责完成物联网节点间点对点可信通信，确保数据传输过程中的安全和可信性，具体功能包括两个部分：在通信前完成对物联网设备身份的可信认证，该认证基于区块链设备身份认证平台实现；在数据传输时对内容进行加密。
作为一种优选的实施方案，可信通信模块对物联网设备身份的可信认证方法包括：首先，所述可信通信模块获取物联网设备依靠自身可信感知模块中的安全芯片进行加密签名的身份认证请求报文，或由安全芯片进行签名后的待传输数据包；随后，所述可信通信模块将包含所述数字签名的数据包通过安全通信信道发送给提供设备认证服务的区块链设备身份认证平台，所述区块链设备身份认证平台从所述数据包中的数据签名提取出设备身份，并与区块链内所存储的与该身份设备相关的所有数据进行核对，当受信度达到平台内预设的安全阈值后，认可该设备的身份；如果未发现与该设备相关的数据，则根据平台预设规则判断是否认可该设备的合法身份，如果认可则将该设备进行注册。来自于未被认可身份设备的数据将被平台认定非法并拒收。上述过程所有相关操作记录及数据均根据预设数据结构存入区块链平台的新生成区块内，以备后续使用。所述区块链认证平台即是通过区块链的链式不可篡改结构记录所有设备认证相关信息，并杜绝任何参与方的私自篡改删除。
可信网络模块负责完成物联网节点间的组网，确保数据分组网络化投递时的可信性和安全性，具体功能包括：实现可信安全的路由以确保数据分组不被非真实目的节点截获或篡改；同时确保数据来源的真实性。
作为一种优选的实施方案，本方案中基于当前互联网网络基础设施和协议对可信网络模块进行实施，即采用HTTPS协议或实现数据加密的MQTT协议及相关下层必要协议栈以完成数据端到端的投递。
可信计算模块负责为数据计算提供安全可信环境，具体功能为利用安全可信的物理机计算实体和可信计算软件解决方案共同组成可信计算环境为数据计算提供安全可信环境。
作为一种优选的实施方案，采用TEE软件及符合TEE架构需求的硬件系统共同完成可信计算模块的实施，其开放调用接口由TEE相关标准规范指定，上述接口经过封装和适配后作为可信计算模块调用接口与其他模块对接。
可信感知模块负责可信的感知和采集数据，具体功能为利用身份不可篡改及伪造的可信物端对物理世界真实物理参数进行感知并上报。
作为一种优选的实施方案，物端采用安全芯片架构，需要更高安全级别时可以增配TEE软件或软硬件系统；具体地，可信感知模块在通过传感器感知到物理数据后，通过调用安全芯片中所存储的私钥对所感知数据进行签名，当需要对感知数据进行批量化归集或必要处理时，这一处理过程需要在符合TEE软件或软硬件系统规约的环境下完成。
可信存储模块为区块链可信存储基础设施，具体功能为收集所有通过网络收集到的需存储的物联网数据。
作为一种优选的实施方案，所述可信存储模块采用支持海量数据存储的ImSQL区块链技术，其对外接口基于ImSQL系统开放接口进行封装，当数据写入或读取时，通过调用ImSQL存取接口实现可信存取。
以上五个模块的连接关系为：可信感知模块对物理世界数据进行感知，并利用可信通信模块进行数据传输，数据在可信网络模块的转发投递下到达可信存储模块，可信存储模块中的数据在使用时能够被取出并在可信计算模块提供的计算环境下完成数据计算，产生必要结果。
(2)功能层：由数据生成、数据采集、数据处理、数据接口、数据存储五个功能模块组成。功能层是对承载层中各个模块所提供能力的抽象和集成，其目的在于统筹承载层功能和资源，并形成统一接口向更上层的业务层提供服务。
所述功能层不包括具体的软硬件物理实现，其各个功能模块均为与其他层的交互接口、及组合、顺序调用这些接口的方法的集合。作为一种优选的实施方式：
数据生成功能提供面向数据生成需求的接口组合，该组合通过向下调用承载层可信感知模块，使所述可信感知模块通过前述的模块内功能产生一个或一系列的感知数据；
数据采集功能提供面向数据采集需求的接口组合，该组合通过向下调用承载层可信通信模块、可信网络模块、可信存储模块中的部分或全部接口，完成数据被生成后经过通信网络最终被采集至可信存储模块的这一过程。
数据处理功能提供面向数据处理需求的接口组合，该组合通过向下调用承载层可信存储模块、可信计算模块中的部分或全部接口，完成将数据由存储模块中取出并送入可信计算模块并最终完成安全可信计算。
数据存储功能提供面向数据存储需求的接口组合，该组合通过向下调用承载层可信存储模块中的部分或全部接口，完成数据可信存取的相关过程。
数据接口功能包含所有向应用层提供服务的可调用接口的集合，当上层调用这些接口时，这些接口所包含的操作将映射至所述功能层中的各个模块，并进而通过所述各个模块中的接口组合向下调用。
(3)业务层：由数据分析、数据分享、数据交易三个对外业务模块组成。业务层面向最终用户提供服务能力，因此是最高一级的业务能力抽象。作为一种优选的实施方式：
数据分析模块提供多个包含明确的物理意义及数据分析意义的用户可调用函数，当这些函数被调用时，它们会根据用户指定的功能需求，形成具有特定顺序的调用组合向下调用功能层数据接口功能模块中所提供的接口。具体地，数据分析模块实现方法包括：用户调用数据分析接口后，根据具体分析参数，调用功能层数据处理功能模块并传递参数，所述数据处理模块按需选择接口向下调用承载层，将特定数据从承载层可信存储模块中依次取出并放入可信计算环境中进行计算以获得业务层所需结果。
数据分享模块提供在多个实体间分享数据的功能。具体地，数据分享模块包括：提供接口以协助用户设定分享主体、分享时间及期限、分享权限、分享模式各分享相关参数，之后，该模块基于区块链智能合约，为本次数据分享设定数据分享智能合约，在合约中利用对所述分享相关参数约定的分享条件对合约细节进行定义，之后通过向下接口调用功能层数据存储功能模块，将分享所需的对应数据地址或数据内容本体在智能合约中进行锁定，并利用智能合约监督被分享者的使用行为；当合约中预设参数达到履行条件时，合约自动实施，包括：关闭访问权、删除合约中数据信息、删除合约等。
数据交易模块提供在多个实体间交易数据的功能。具体地，数据交易模块包括：提供接口以协助用户设定交易主体、交易时间及期限、交易价格等各个参数。之后，该模块基于区块链智能合约，为本次数据交易设定数据交易智能合约，在合约中利用对所述交易相关参数约定的交易条件对合约细节进行定义，之后通过向下接口调用功能层数据存储功能模块，将交易所对应的数据地址或数据内容本体在智能合约中进行锁定，并利用智能合约监督交易行为及过程；当合约中预设参数达到履行条件时，合约自动实施，包括：数据所有权变更、访问权关闭、删除合约中数据信息、删除合约等。交易模块还包括有与智能合约相配合的交易撮合系统以协助数据权属方和使用方之间的交易撮合，其数据实施方式结合图2所示，包括：
S201数据所有方对供交易数据进行特征说明，将数据特征或数据体进行签名和加密，发送到数据交易系统中挂卖单；
S202数据消费方对数据需求进行说明，签名和加密，并发送到数据交易系统中挂买单；
S203区块链智能合约实时监测交易数据，根据预设撮合算法，匹配数据所有方和需求方；
S204若智能合约撮合成功，自动触发数据权属交割和链上费用结算。
(4)管理层：管理层包含对整个系统进行监督和管理的所有命令的集合，这些命令可以是分布式实现的、也可以是集中式实现的，可以分布在不同层、不同模块甚至不同实体中，并可由不同操作者完成。管理层对这些命令进行整体的抽象，当被调用后自动匹配至命令所对应的最优实施方式。管理层由协同、监测、适配三个管理功能模块组成，其中：
协同管理模块负责各个层、各个模块之间跨层、跨模块的协调管理，由于跨层特点，该模块中的功能往往无法从属于一个层或模块，需要同时协调多个层和多个模块中的不同功能协调完成一个管理目标。
监测管理模块对系统运行情况进行监督，发现系统各个模块出现性能下降时进行告警。
适配管理模块根据监测模块告警信息，向管理者提醒或动态调整运行策略，对各个模块的参数进行调整。
作为一种优选的实施方式，上述三个管理层子模块均为若干调用接口的集合，这些接口所对应的函数实体实现在实施管控所需的最优位置所从属的层次或模块中。
本发明所提出的基于区块链的物联网数据管理方法，包括：基于上述架构，用户系统首先通过调用业务层中不同的对外业务模块接口，下发对数据的操作指令，业务层在获取所述操作指令后，根据本层业务抽象，选出所需调用的功能接口集，并依序向下调用功能层对应功能接口，功能层继而根据本层抽象继续向下调用承载层所提供的接口组合；承载层作为实际的软硬件实现，负责完成对数据的实际操作；在这一过程中，管理层对各个层次及模块的协同情况、业务运行情况进行监测，并动态生成业务优化建议。
本发明所提出的基于区块链的物联网数据管理系统，是通过上述的基于区块链的物联网数据管理方法中所明确的架构及技术路线，通过软硬件实现所获得的系统，并以该系统支持所述管理方法的执行。即，所述基于区块链的物联网数据管理系统包括承载层、功能层、业务层、管理层四个功能模块，各个功能模块及子模块的实现均基于所述物联网数据管理方法中所约定的方法及功能要求，基于该系统完成由物联网数据管理方法所约定的相关操作。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等) 上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于区块链的物联网数据管理方法，其特征在于，包括：用于支撑所述基于区块链的物联网数据管理方法的一个整体架构，包括：
承载层：由可信通信、可信网络、可信计算、可信感知、可信存储五个模块组成；承载层代表数据管理所需的所有软硬件实体的组合；
功能层：由数据生成、数据采集、数据处理、数据接口、数据存储五个功能模块组成；功能层是对承载层中各个模块所提供能力的映射和集成，其目的在于统筹承载层功能和资源，并形成统一接口向更上层的业务层提供服务；
业务层：由数据分析、数据分享、数据交易三个对外业务模块组成；业务层面向最终用户提供服务能力；
管理层：管理层包含对整个系统进行监督和管理的所有命令的集合；
基于上述架构，用户系统首先通过调用业务层中不同的对外业务模块接口，下发对数据的操作指令，业务层在获取所述操作指令后，根据本层业务抽象，选出所需调用的功能接口集，并依序向下调用功能层对应功能接口，功能层继而根据本层抽象继续向下调用承载层所提供的接口组合；承载层作为实际的软硬件实现，负责完成对数据的实际操作；在这一过程中，管理层对各个层次及模块的协同情况、业务运行情况进行监测，并动态生成业务优化建议。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述承载层包括：可信通信模块、可信网络模块，其中：
可信通信模块负责完成物联网节点间点对点可信通信，确保数据传输过程中的安全和可信性，具体功能包括两个部分：在通信前完成对物联网设备身份的可信认证，该认证基于区块链设备身份认证平台实现；在数据传输时对内容进行加密；优选地，可信通信模块对物联网设备身份的可信认证方法包括：首先，所述可信通信模块获取物联网设备依靠自身可信感知模块中的安全芯片进行加密签名的身份认证请求报文，或由安全芯片进行签名后的待传输数据包；随后，所述可信通信模块将包含所述数字签名的数据包通过安全通信信道发送给提供设备认证服务的区块链设备身份认证平台，所述区块链设备身份认证平台从所述数据包中的数据签名提取出设备身份，并与区块链内所存储的与该身份设备相关的所有数据进行核对，当受信度达到平台内预设的安全阈值后，认可该设备的身份；如果未发现与该设备相关的数据，则根据平台预设规则判断是否认可该设备的合法身份，如果认可则将该设备进行注册；来自于未被认可身份设备的数据将被平台认定非法并拒收；上述过程所有相关操作记录及数据均根据预设数据结构存入区块链平台的新生成区块内，以备后续使用；所述区块链认证平台即是通过区块链的链式不可篡改结构记录所有设备认证相关信息，并杜绝任何参与方的私自篡改删除；
可信网络模块负责完成物联网节点间的组网，确保数据分组网络化投递时的可信性和安全性，具体功能包括：实现可信安全的路由以确保数据分组不被非真实目的节点截获或篡改；同时确保数据来源的真实性；优选地，本方案中基于当前互联网网络基础设施和协议对可信网络模块进行实施，即采用HTTPS协议或实现数据加密的MQTT协议及相关下层必要协议栈以完成数据端到端的投递。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述承载层还包括：可信存储模块；可信存储模块为区块链可信存储基础设施，具体功能为收集所有通过网络收集到的需存储的物联网数据；作为一种优选的实施方案，所述可信存储模块采用支持海量数据存储的ImSQL区块链技术，其对外接口基于ImSQL系统开放接口进行封装，当数据写入或读取时，通过调用ImSQL存取接口实现可信存取。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述承载层还包括：可信计算模块、可信感知模块；
可信计算模块负责为数据计算提供安全可信环境，具体功能为利用安全可信的物理机计算实体和可信计算软件解决方案共同组成可信计算环境为数据计算提供安全可信环境；作为一种优选的实施方案，采用TEE软件及符合TEE架构需求的硬件系统共同完成可信计算模块的实施，其开放调用接口由TEE相关标准规范指定，上述接口经过封装和适配后作为可信计算模块调用接口与其他模块对接；
可信感知模块负责可信的感知和采集数据，具体功能为利用身份不可篡改及伪造的可信物端对物理世界真实物理参数进行感知并上报；作为一种优选的实施方案，物端采用安全芯片架构，需要更高安全级别时可以增配TEE软件或软硬件系统；具体地，可信感知模块在通过传感器感知到物理数据后，通过调用安全芯片中所存储的私钥对所感知数据进行签名，当需要对感知数据进行批量化归集或必要处理时，这一处理过程需要在符合TEE软件或软硬件系统规约的环境下完成。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述承载层还包括：模块之间的关系是：可信感知模块对物理世界数据进行感知，并利用可信通信模块进行数据传输，数据在可信网络模块的转发投递下到达可信存储模块，可信存储模块中的数据在使用时能够被取出并在可信计算模块提供的计算环境下完成数据计算，产生必要结果。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述功能层包括：由数据生成功能模块、数据采集功能模块、数据处理功能模块、数据接口功能模块、数据存储功能模块五个功能模块组成；功能层是对承载层中各个模块所提供能力的抽象和集成，其目的在于统筹承载层功能和资源，并形成统一接口向更上层的业务层提供服务；
数据生成功能模块提供面向数据生成需求的接口组合，该组合通过向下调用承载层可信感知模块，使所述可信感知模块通过前述的模块内功能产生一个或一系列的感知数据；
数据采集功能模块提供面向数据采集需求的接口组合，该组合通过向下调用承载层可信通信模块、可信网络模块、可信存储模块中的部分或全部接口，完成数据被生成后经过通信网络最终被采集至可信存储模块的这一过程；
数据处理功能模块提供面向数据处理需求的接口组合，该组合通过向下调用承载层可信存储模块、可信计算模块中的部分或全部接口，完成将数据由存储模块中取出并送入可信计算模块并最终完成安全可信计算；
数据存储功能模块提供面向数据存储需求的接口组合，该组合通过向下调用承载层可信存储模块中的部分或全部接口，完成数据可信存取的相关过程；
数据接口功能模块包含所有向应用层提供服务的可调用接口的集合，当上层调用这些接口时，这些接口所包含的操作将映射至所述功能层中的各个模块，并进而通过所述各个模块中的接口组合向下调用。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述业务层包括：数据交易模块；
数据交易模块提供在多个实体间交易数据的功能；具体地，数据交易模块包括：提供接口以协助用户设定交易主体、交易时间及期限、交易价格等各个参数；之后，该模块基于区块链智能合约，为数据交易设定数据交易智能合约，在合约中利用对所述交易相关参数约定的交易条件对合约细节进行定义，之后通过向下接口调用功能层数据存储功能模块，将交易所对应的数据地址或数据内容本体在智能合约中进行锁定，并利用智能合约监督交易行为及过程；当合约中预设参数达到履行条件时，合约自动实施，包括：数据所有权变更、访问权关闭、删除合约中数据信息、删除合约等。交易模块还包括有与智能合约相配合的交易撮合系统以协助数据权属方和使用方之间的交易撮合，其数据实施方式结合图2所示，包括：
S201数据所有方对供交易数据进行特征说明，将数据特征或数据体进行签名和加密，发送到数据交易系统中挂卖单；
S202数据消费方对数据需求进行说明，签名和加密，并发送到数据交易系统中挂买单；
S203区块链智能合约实时监测交易数据，根据预设撮合算法，匹配数据所有方和需求方；
S204若智能合约撮合成功，自动触发数据权属交割和链上费用结算。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述业务层还包括：数据分享模块和数据分析模块；
数据分享模块提供在多个实体间分享数据的功能；具体地，数据分享模块包括：提供接口以协助用户设定分享主体、分享时间及期限、分享权限、分享模式各分享相关参数，之后，该模块基于区块链智能合约，为本次数据分享设定数据分享智能合约，在合约中利用对所述分享相关参数约定的分享条件对合约细节进行定义，之后通过向下接口调用功能层数据存储功能模块，将分享所需的对应数据地址或数据内容本体在智能合约中进行锁定，并利用智能合约监督被分享者的使用行为；当合约中预设参数达到履行条件时，合约自动实施，包括：关闭访问权、删除合约中数据信息、删除合约等；
数据分析模块；数据分析模块提供多个包含明确的物理意义及数据分析意义的用户可调用函数，当这些函数被调用时，它们会根据用户指定的功能需求，形成具有特定顺序的调用组合向下调用功能层数据接口功能模块中所提供的接口；具体地，数据分析模块实现方法包括：用户调用数据分析接口后，根据具体分析参数，调用功能层数据处理功能模块并传递参数，所述数据处理模块按需选择接口向下调用承载层，将特定数据从承载层可信存储模块中依次取出并放入可信计算环境中进行计算以获得业务层所需结果。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述管理层包括对整个系统进行监督和管理的所有命令的集合；并由协同、监测、适配三个管理模块组成，其中：
协同管理模块负责各个层、各个模块之间跨层、跨模块的协调管理，由于跨层特点，该模块中的功能往往无法从属于一个层或模块，需要同时协调多个层和多个模块中的不同功能协调完成一个管理目标；
监测管理模块对系统运行情况进行监督，发现系统各个模块出现性能下降时进行告警；
适配管理模块根据监测模块告警信息，向管理者提醒或动态调整运行策略，对各个模块的参数进行调整；
优选地，上述三个管理层子模块均为若干调用接口的集合，这些接口所对应的函数实体实现在实施管控所需的最优位置所从属的层次或模块中。
10.一种基于区块链的物联网数据管理系统，其特征在于，包括：
承载层，由可信通信、可信网络、可信计算、可信感知、可信存储五个模块组成；
其中，可信通信模块负责完成物联网节点间点对点可信通信，确保数据传输过程中的安全和可信性，具体功能包括两个部分：在通信前完成对物联网设备身份的可信认证，该认证基于区块链设备身份认证平台实现；在数据传输时对内容进行加密；所述各模块在系统中的工作机制根据所述物联网数据管理方法中的约定执行；
可信网络模块负责完成物联网节点间的组网，确保数据分组网络化投递时的可信性和安全性，其工作机制根据所述物联网数据管理方法中的约定执行；
可信存储模块为区块链可信存储基础设施，具体功能为收集所有通过网络收集到的需存储的物联网数据；其工作机制根据所述物联网数据管理方法中的约定执行；
可信计算模块负责为数据计算提供安全可信环境，具体功能为利用安全可信的物理机计算实体和可信计算软件解决方案共同组成可信计算环境为数据计算提供安全可信环境；其工作机制根据所述物联网数据管理方法中的约定执行；
可信感知模块负责可信的感知和采集数据，具体功能为利用身份不可篡改及伪造的可信物端对物理世界真实物理参数进行感知并上报；其工作机制根据所述物联网数据管理方法中的约定执行；
功能层：由数据生成功能模块、数据采集功能模块、数据处理功能模块、数据接口功能模块、数据存储功能模块五个功能模块组成；功能层是对承载层中各个模块所提供能力的抽象和集成，其目的在于统筹承载层功能和资源，并形成统一接口向更上层的业务层提供服务；
数据生成功能模块提供面向数据生成需求的接口组合，该组合通过向下调用承载层可信感知模块，使所述可信感知模块通过前述的模块内功能产生一个或一系列的感知数据；
数据采集功能模块提供面向数据采集需求的接口组合，该组合通过向下调用承载层可信通信模块、可信网络模块、可信存储模块中的部分或全部接口，完成数据被生成后经过通信网络最终被采集至可信存储模块的这一过程；
数据处理功能模块提供面向数据处理需求的接口组合，该组合通过向下调用承载层可信存储模块、可信计算模块中的部分或全部接口，完成将数据由存储模块中取出并送入可信计算模块并最终完成安全可信计算；
数据存储功能模块提供面向数据存储需求的接口组合，该组合通过向下调用承载层可信存储模块中的部分或全部接口，完成数据可信存取的相关过程；
数据接口功能模块包含所有向应用层提供服务的可调用接口的集合，当上层调用这些接口时，这些接口所包含的操作将映射至所述功能层中的各个模块，并进而通过所述各个模块中的接口组合向下调用；
业务层：由数据分析、数据分享、数据交易三个对外业务模块组成；
数据交易模块提供在多个实体间交易数据的功能；具体地，数据交易模块包括：提供接口以协助用户设定交易主体、交易时间及期限、交易价格等各个参数；之后，该模块基于区块链智能合约，为数据交易设定数据交易智能合约，在合约中利用对所述交易相关参数约定的交易条件对合约细节进行定义，之后通过向下接口调用功能层数据存储功能模块，将交易所对应的数据地址或数据内容本体在智能合约中进行锁定，并利用智能合约监督交易行为及过程；当合约中预设参数达到履行条件时，合约自动实施，包括：数据所有权变更、访问权关闭、删除合约中数据信息、删除合约等。交易模块还包括有与智能合约相配合的交易撮合系统以协助数据权属方和使用方之间的交易撮合；
数据分享模块提供在多个实体间分享数据的功能；具体地，数据分享模块包括：提供接口以协助用户设定分享主体、分享时间及期限、分享权限、分享模式各分享相关参数，之后，该模块基于区块链智能合约，为本次数据分享设定数据分享智能合约，在合约中利用对所述分享相关参数约定的分享条件对合约细节进行定义，之后通过向下接口调用功能层数据存储功能模块，将分享所需的对应数据地址或数据内容本体在智能合约中进行锁定，并利用智能合约监督被分享者的使用行为；当合约中预设参数达到履行条件时，合约自动实施，包括：关闭访问权、删除合约中数据信息、删除合约等；
数据分析模块提供多个包含明确的物理意义及数据分析意义的用户可调用函数，当这些函数被调用时，它们会根据用户指定的功能需求，形成具有特定顺序的调用组合向下调用功能层数据接口功能模块中所提供的接口；具体地，数据分析模块实现方法包括：用户调用数据分析接口后，根据具体分析参数，调用功能层数据处理功能模块并传递参数，所述数据处理模块按需选择接口向下调用承载层，将特定数据从承载层可信存储模块中依次取出并放入可信计算环境中进行计算以获得业务层所需结果；
管理层：管理层包含对整个系统进行监督和管理的所有命令的集合，由协同、监测、适配三个管理模块组成，其中：
协同管理模块负责各个层、各个模块之间跨层、跨模块的协调管理，由于跨层特点，该模块中的功能往往无法从属于一个层或模块，需要同时协调多个层和多个模块中的不同功能协调完成一个管理目标；
监测管理模块对系统运行情况进行监督，发现系统各个模块出现性能下降时进行告警；
适配管理模块根据监测模块告警信息，向管理者提醒或动态调整运行策略，对各个模块的参数进行调整；
上述三个管理层子模块均为若干调用接口的集合，这些接口所对应的函数实体实现在实施管控所需的最优位置所从属的层次或模块中。
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CN112308717A (zh) * 2020-11-06 2021-02-02 云销供应链科技(广州)有限公司 一种基于五流合一业务数据的模型构建装置及方法
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Cited By (5)

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CN113038406B (zh) * 2021-03-01 2021-09-14 珠海市鸿瑞信息技术股份有限公司 一种基于5g通信的冷站能耗采集分析可信计算系统
CN114499895A (zh) * 2022-04-06 2022-05-13 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种融合可信计算与区块链的数据可信处理方法及系统
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