CN111615818B - 一种区块链构建方法及区块链节点 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种区块链构建方法及区块链节点，涉及存储领域，能够提高区块链网络的分布性，从而可以提高区块链网络的抗攻击能力。包括：区块链网络中的第一区块链节点获取设备发送的第一交易消息；第一交易消息携带所述设备的第一设备信息；所述设备不属于所述区块链网络；所述第一区块链节点确定所述第一交易消息已加入所述区块链网络中的区块链，则向所述设备发送第一确认消息，第一确认消息用于指示第一交易消息已加入所述区块链网络中的区块链。

Description

一种区块链构建方法及区块链节点

技术领域

本申请涉及存储领域，尤其涉及一种区块链构建方法及区块链节点。

背景技术

目前，可以采用区块链来记录有交易数据。具体地，将交易数据按序整理成区块，多个区块可以构成区块链。数据在区块链中采用分布式和链式存储机制以达到防篡改的目的，数据存储地越分布，区块链网络越能抵抗攻击。进一步，区块链存储在区块链节点中，多个区块链节点可以构成区块链网络。

区块链网络中，通过一定的共识机制来确定记账节点(即构建区块的节点)，保证并不总是恶意节点获得记账权，在很大程度上保证区块链网络的安全性，具体地，所有区块链节点可以通过工作量证明算法(proof of work，POW)比拼算力，将最早计算出Nonce(number used once)的区块链节点确定为记账节点。记账节点构建的区块是有效的，也就是说只有记账节点构建的区块可以加入区块链，即记账节点拥有在区块链写入数据的权限。

物联网可以借助区块链网络存储交易数据。但是，POW算法比拼算力计算Nonce是一个极其消耗计算资源的过程，一些算力比较低的设备，尤其是低能力的物联网设备，无法参与到上述共识过程中，也就无法加入到区块链网络中。这就在一定程度上限制了区块链网络的分布性，进而也限制了区块链网络的抗攻击能力。

发明内容

本发明实施例提供一种区块链构建方法及区块链节点，能够提高区块链网络的分布性，从而可以提高区块链网络的抗攻击能力。

第一方面，公开了一种区块链构建方法，包括：区块链网络中的第一区块链节点获取设备发送的交易消息；该交易消息携带了这个设备的设备信息；这个设备不属于上述区块链网络；当第一区块链节点确定交易消息已加入区块链网络中的区块链，则向该设备发送确认消息，确认消息用于指示交易消息已加入区块链网络中的区块链。

本发明实施例提供的方法中，区块链网络中的第一区块链节点(可以是记账节点)获取设备发送的交易消息，所述交易消息包含设备信息，随后，各个区块链节点根据收集到的交易数据构建区块，并且其中的记账节点所述构建的区块可以加入区块链中。第一区块链节点还可以通过确认消息通知设备交易消息已被加入区块链网络的区块链中如此，该设备的设备信息是不易被篡改的，进而可以认为该设备是可信的，如此使得海量低能力的物联网设备可以参与到区块链网络中，比如参与共识过程，参与区块链存储等，进而提供高区块链网络的分布性，在一定程度上提高了区块链网络的抗攻击性。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现中，第一区块链节点获取设备发送的交易消息包括：接收设备发送的交易消息；或，接收区块链网络中的第二区块链节点转发的交易消息。

也就是说，第一区块链获取到的交易消息可以是设备直接发送的，也可以是由其他区块链节点转发的。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式中，在第一方面的第二种可能的实现中，第一区块链节点确定交易消息已加入区块链网络中的区块链具体包括：第一区块链节点构建包含交易消息的第一区块，确定第一区块被加入区块链网络的一个区块链中；或，第一区块链节点确定区块链网络中除第一区块链节点外的其他区块链节点构建的第二区块被加入区块链网络的一个区块链中；第二区块包含交易消息。

具体实现中，第一区块链节点可以是记账节点，那么交易消息存储在了第一区块链节点所打包的区块中，当然，第一区块链节点也可以不是记账节点，但是第一区块链节点最终可以确定交易消息存储在了哪个区块链节点所打包的区块中。

结合第一方面以及以上第一方面的任意一种可能的实现方式中，在第一方面的第三种可能的实现中，交易消息还包括用于认证上述设备的认证数据，所述认证数据包括至少一个激励信号、与至少一个激励信号中的每一个激励信号对应的响应结果或与所述至少一个激励信号中的每一个激励信号对应的响应结果的哈希值。

如果交易消息中包含了认证数据，在各个区块链节点经历共识算法后，可以将认证数据存储在记账节点打包的区块中，如此，将设备的认证数据持久化地写入区块链网络中，后续就可以根据认证数据对设备进行认证，保证区块链网络的安全性。

结合第一方面以及以上第一方面的任意一种可能的实现方式中，在第一方面的第四种可能的实现中，方法还包括：第一区块链节点向认证设备发送的第一激励信号、与所述第一激励信号对应的第一响应结果或第一哈希值，以便认证设备向设备发送第一激励信号并判断设备发送给认证设备的响应结果是否为第一响应结果或第一哈希值。其中，第一哈希值是根据第一响应结果计算所得的哈希值。

结合第一方面以及以上第一方面的任意一种可能的实现方式中，在第一方面的第五种可能的实现中，交易消息还包括：设备的属性信息，属性信息包括设备的信用信息，信用信息用于指示设备的可信程度。

结合第一方面以及以上第一方面的任意一种可能的实现方式中，在第一方面的第六种可能的实现中，所述方法还包括：第一区块链节点接收所述设备发送的第二交易消息，所述第二交易消息携带所述设备的第二设备信息；确定已将区块链网络中的第一设备信息更新为第二设备信息，则向所述设备发送第二确认消息，第二确认消息用于指示已将所述区块链网络中的第一设备信息更新为第二设备信息。

第二方面，公开了一种区块链节点，区块链节点为第一区块链节点，包括：获取单元，用于获取设备发送的交易消息；交易消息携带设备的设备信息；设备不属于区块链网络；处理单元，用于确定获取单元获取到的交易消息已加入区块链网络中的区块链；发送单元，用于在处理单元确定交易消息已加入区块链网络中的区块链之后，向设备发送确认消息，确认消息用于指示交易消息已加入区块链网络中的区块链。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，获取单元具体用于，接收设备发送的交易消息；或，接收区块链网络中的第二区块链节点转发的交易消息。

结合第二方面以及以上第二方面的任意一种可能实现方式中，在第二方面的第二种可能的实现方式中，处理单元具体用于，构建包含交易消息的第一区块，确定第一区块被加入区块链网络的一个区块链中；或，确定区块链网络中除第一区块链节点外的其他区块链节点构建的第二区块被加入区块链网络的一个区块链中；第二区块包含交易消息。

结合第二方面以及以上第二方面的任意一种可能实现方式中，在第二方面的第三种可能的实现方式中，交易消息还包括用于认证设备的认证数据，该认证数据包括至少一个激励信号、与至少一个激励信号中的每一个激励信号对应的响应结果或与所述至少一个激励信号中的每一个激励信号对应的响应结果的哈希值。其中，激励信号对应的哈希值是根据激励信号对应的响应计算出的哈希值。

结合第二方面以及以上第二方面的任意一种可能实现方式中，在第二方面的第四种可能的实现方式中，发送单元还用于，向认证设备发送的第一激励信号、与第一激励信号对应的第一响应结果或第一哈希值，以便认证设备向设备发送第一激励信号并判断设备发送给认证设备的响应结果是否为第一响应结果或第一哈希值。

结合第二方面以及以上第二方面的任意一种可能实现方式中，在第二方面的第五种可能的实现方式中，交易消息还包括：设备的属性信息，属性信息包括设备的信用信息，信用信息用于指示设备的可信程度。

第三方面，公开了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令；当其在上述第二方面及其任意一项可能的实现方式所述的设备上运行时，使得该设备执行如上述第二方面及其各种可能的实现方式所述的区块链构建方法。

结合第一方面以及以上第一方面的任意一种可能的实现方式中，在第一方面的第六种可能的实现中，获取单元还用于，获取所述设备发送的第二交易消息，第二交易消息携带所述设备的第二设备信息；处理单元还用于，确定已将第一设备信息更新为第二设备信息；发送单元还用于，向所述设备发送第二确认消息，第二确认消息用于指示已将所述区块链网络中的第一设备信息更新为第二设备信息。

附图说明

图1为区块链网络和物联网的示意图；

图2为本发明实施例提供的区块链节点的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的区块链构建方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的共识算法的示意图；

图5为本发明实施例提供的设备信息更新方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的区块链构建方法的另一流程示意图；

图7为本发明实施例提供的区块链构建方法的另一流程示意图；

图8为本发明实施例提供的区块链节点的另一结构示意图；

图9为本发明实施例提供的区块链节点的另一结构示意图。

具体实施方式

物联网(internet of things，IoT)是在互联网基础上延伸和扩展的网络，可以实现物品与物品之间的通信。参考图1，物联网可以借助区块链网络存储交易数据。区块链网络包括通信节点和区块链节点，其中，通信节点为仅仅有通信功能的设备，如：转发信息，区块链节点为具有通信功能以及存储功能的设备，如存储有区块链。区块链也可以认为是一种数据库，例如：能够用来存储交易数据。

区块链网络采用分布式存储机制来提高自身抗攻击的能力，数据存储地越分布区块链网络越能抗攻击。例如：将同样的数据分别存储在至少两个区块链节点所存储区块链的区块中，恶意节点要篡改这个数据，就需要将所有存储该数据的区块篡改，并且还需要将每个区块链中该区块的后续区块都篡改，这是有一定难度的。如此，也就提高了区块链网络抗攻击的能力。

具体实现中，区块链网络中的区块链节点可以通过POW比拼算力，将最早计算出Nonce的区块链节点确定为记账节点。以下以比特币为例详细介绍在区块链网络中如何通过共识过程确定记账节点。

首先，区块链节点收集交易数据，根据收集到的交易数据构建区块。示例的，比特币领域中，区块由区块头及区块体组成。其中，区块头的大小为80字节，包括4字节的版本号、32字节的上一个区块的哈希值、32字节的默克尔树哈希值(Merkel Root Hash)、4字节的时间缀(当前时间)、4字节的当前难度值以及4字节的随机数组成。区块体由交易列表构成。表1给出了区块的一种实现可能，当然，区块的结构不仅仅局限于表1所示，且各个结构的取值也不仅仅局限于表1所示。

表1

需要说明的是，区块链节点收集到的交易数据大小达到限值后，区块链节点开始根据收集到的交易数据计算区块头中的默克尔树根哈希值。另外，收集到的交易数据构成区块体。

其次，区块链节点构建好区块之后，根据构建的区块头计算哈希值，并通过不断的调整区块头中的随机数持续计算哈希值，直至计算出满足目标难度的哈希值，则将构建的区块广播给区块链网络中的其他区块链节点。最终将最快计算出满足目标难度的哈希值的区块链节点确定为记账节点。

但是，计算满足目标难度的哈希值对设备的计算能力有很高的要求，一些算力比较低的设备，尤其是低能力的物联网设备，无法参与到上述共识过程中，也就无法加入区块链网络。这就限制了区块链网络的分布性，进而也限制了区块链网络的抗攻击能力。

本发明实施例提供一种区块链构建方法及区块链节点，区块链网络中的第一区块链节点(可以是记账节点)获取设备发送的交易消息，所述交易消息包含设备信息，随后，各个区块链节点根据收集到的交易数据构建区块，并且其中的记账节点所述构建的区块可以加入区块链中。第一区块链节点还可以通过确认消息通知设备交易消息已被加入区块链网络的区块链中如此，该设备的设备信息是不易被篡改的，进而可以认为该设备是可信的，如此使得海量低能力的物联网设备可以参与到区块链网络中，比如参与共识过程，参与区块链存储等，进而提供高区块链网络的分布性，在一定程度上提高了区块链网络的抗攻击性。

本发明实施例提供的区块链构建方法可以应用于图2所示的区块链节点，所述区块链节点可以是图1所示系统中的区块链节点。如图2所示，所述区块链节点可以包括至少一个处理器11，存储器12、收发器13以及通信总线14。

下面结合图2对该区块链节点的各个构成部件进行具体的介绍：

处理器11是区块链节点的控制中心，可以是一个处理器，也可以是多个处理元件的统称。例如，处理器11是一个中央处理器(central processing unit，CPU)，也可以是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路，例如：一个或多个微处理器(digital signalprocessor，DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)。

其中，处理器11可以通过运行或执行存储在存储器12内的软件程序，以及调用存储在存储器12内的数据，执行区块链节点的各种功能。

在具体的实现中，作为一种实施例，处理器11可以包括一个或多个CPU，例如图2中所示的CPU0和CPU1。

在具体实现中，作为一种实施例，区块链节点可以包括多个处理器，例如图2中所示的处理器11和处理器15。这些处理器中的每一个可以是一个单核处理器(single-CPU)，也可以是一个多核处理器(multi-CPU)。这里的处理器可以指一个或多个区块链节点、电路、和/或用于处理数据(例如计算机程序指令)的处理核。

存储器12可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态区块链节点，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态区块链节点，也可以是电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁区块链节点、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器12可以是独立存在，通过通信总线14与处理器11相连接。存储器12也可以和处理器11集成在一起。

其中，所述存储器12用于存储执行本发明方案的软件程序，并由处理器11来控制执行。

收发器13，使用任何收发器一类的装置，用于与图1系统中的其他节点之间的通信，如图1中的通信节点或区块链节点等。还可以用于与通信网络通信，如以太网，无线接入网(radio access network，RAN)，无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)等。收发器13可以包括获取单元实现接收功能，以及发送单元实现发送功能。

通信总线14，可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、外部区块链节点互连(Peripheral Component，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry Standard Architecture，EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图2中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

图2中示出的区块链节点结构并不构成对区块链节点的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

本发明实施例提供一种区块链构建方法，如图3所示，所述方法包括以下步骤：

101、设备向区块链网络中的节点发送交易消息，所述交易消息包括该设备的设备信息。

其中，所述节点可以是区块链网络中的一个通信节点或区块链节点。如：本发明实施例图3中的第二区块链节点。当然，图3仅示出了设备将交易消息发送给区块链节点的情况，设备还可以将交易消息发送给通信节点，本发明实施例对此不作限定。

具体地，所述设备可以是物联网设备。设备信息可以包括设备每个器件的标识和/或信息，如：CPU的标识，运算速度，厂家等；内存的标识，大小，厂家等。

进一步的，设备器件的标识可以是根据相关标准制定的；也可以定义标识的格式，再根据定义的格式生成器件的标识。

102、所述节点向区块链网络中的其他节点转发所述交易消息。

具体实现中，区块链网络中的任意一个节点(区块链节点或通信节点)接收到交易消息后，都会将交易消息广播出去，尽可能保证区块链网络中的每一个区块链节点都可以获取到来自所述设备的交易消息。

如此，对于区块链网络中的任意一个区块链节点，如本发明实施例所述的第一区块链节点，可以接收所述节点(如图3中的第二区块链节点)广播的交易消息。当然，第一区块链节点也可以接收区块链网络中的任意一个通信节点广播的交易消息。

需要说明的是，不论是区块链节点还是通信节点收到设备发送交易消息都会将接收到的交易消息广播给区块链网络中的其他节点，最终区块链网络中的每一个节点都会收到来自该设备的交易消息。

103、区块链节点收集交易数据，根据收集到的交易数据和交易消息构建区块。

需要说明的是，对于区块链网络的任意一个区块链节点，如：本发明实施例所述的第一区块链节点，会持续收集设备的交易数据，以构建各自的区块。

具体实现中，区块链节点构建的区块包括区块头和区块体。其中，区块链节点根据收集到的交易数据计算默克尔树哈希值。进一步，根据得到的默克尔树哈希值、版本号、上一个区块的哈希值、时间缀(当前时间)、当前难度值以及一个随机数构建区块头。另外，根据收集到的交易数据构建区块体。

区块链网络中的各个区块链节点在构建好各自的区块后，都会执行共识算法。所谓共识算法指的是具体哪个节点构建的区块作为有效区块最终写入到区块链，需要所有区块链节点形成一个共识。以下详细介绍共识算法包括的两个步骤：

第一、区块链节点根据自身所构建区块的区块头计算哈希值。

具体地，区块链节点可以通过不断地调整区块头中的随机数，以持续不断地计算哈希值。

第二、所述区块链节点确定计算出的哈希值满足目标难度，则把自身所构建的区块广播给区块链网络中的其它区块链节点。

具体实现中，区块链节点会持续计算哈希值，直至计算出满足目标难度的哈希值。

另外，以PoW算法为例，假设满足目标难度的哈希值为前n位为零，长度为N比特，一旦第一区块链节点计算出的哈希值小于目标难度值，则认为计算出的哈希值满足目标难度。示例的，目标难度值为0000011，第一区块链节点一旦计算出前5位为0的7位二进制数值并且小于0000011，则认为第一区块链节点计算出了满足目标难度的哈希值。进一步，第一区块链节点计算出满足目标难度的哈希值之后，会将自身构建的区块广播给区块链网络中的其他区块链节点。

需要说明的是，通过以上两个步骤完成共识过程后，最终将最早计算出满足目标难度的哈希值的区块链节点确定为记账节点，进一步记账节点构建的区块记为有效区块，可以被写入区块链中，即将包含所述设备交易消息的区块加入区块链网络中。

也就是说，如果设备发起了包含设备信息的交易消息，那么这个交易消息就会被区块链节点收到，随后通过执行共识算法，设备信息就会被打包进区块，从而写入区块链。

104、第一区块链节点确定已将包含所述交易消息的区块加入所述区块链网络中的区块链。

需要说的是，一个区块链节点并不能确定自己是不是记账节点，即不能确定自己构建的区块是不是有效区块。因为每一个区块链节点都在独立地执行共识算法计算哈希值。只有所有区块链节点把自己构建的区块发出去之后，才能确定哪个区块链节点是记账节点。另外，所述交易消息已加入所述区块链网络中的区块链，具体是指交易消息中的设备信息加入了区块链网络。

以POW算法为例，参考图4，假设区块链网络中的区块链节点A构建了区块1，区块链节点B构建了区块2。区块链节点A在计算出满足目标难度的哈希值后将区块1广播给区块链网络中的其他区块链节点，区块链节点B在计算出满足目标难度的哈希值后将区块2广播给区块链网络中的其他区块链节点。

如此，区块链网络中有一些区块链节点(如：区块链节点C)收到区块1，后续收集交易数据，沿着区块1构建新的区块，还有一些区块链节点(如：区块链节点D)接收到区块2，后续收集交易数据沿着区块2构建新的区块。

对于区块链网络中的任意一个区块链节点，如本发明实施例所述的第一区块链节点，可以通过以下两个特征确定哪个区块是有效区块，以便将构建该区块的区块链节点确定为记账节点。具体地：

(1)根据各个区块链节点基于接收到的区块构建的区块链分支的长度来确定有可能是有效区块的区块。

需要说明的是，区块链分支可以认为是某个区块链的一部分区块串联而成的分支。通常，由于有效区块是最早计算出满足目标难度哈希值的区块链节点构建的区块，该区块链节点广播区块的时间也是最早的，因此基于有效区块构建的区块链分支应该是最长的。示例的，参考图4，区块链节点C基于区块1构建的区块链包括区块1、区块11、区块12、区块13、区块14、区块15、区块16；区块链节点D基于区块2构建的区块链包括区块2、区块21、区块22、区块23、区块24。那么可以确定区块1所在分支是最长的，初步确定区块1有可能是有效区块。

(2)对上一步骤确定的“有可能是有效区块的区块”所在的区块链分支进行“N个区块的验证”，即对上述有可能是有效区块的区块以及串联在其后的N-1个区块进行验证。

示例的，可以进行6个区块的验证。上述过程确定区块1有可能是有效区块，那么在此对区块1以及区块1后串联的5个区块进行验证，即区块11、区块12、区块13、区块14、区块15进行验证，一旦区块1以及区块11、区块12、区块13、区块14、区块15通过验证，则表明区块1是有效区块。

经过以上两个步骤最终确定了有效区块。另外，对于区块链网络中的任意一个区块链节点，如本发明实施例所述的第一区块链节点，在确定有效区块后，还可以确定有效区块是哪个区块链节点构建的这个有效区块，即确定哪个区块链节点是记账节点。

完成共识之后，包含交易消息的区块被写入区块链。进而，设备信息也被写入区块链中，示例的，图4中交易消息被写入区块1、区块11、区块12、区块13、区块14、区块15等区块所在的区块链。

也就是说，在本发明实施例中所述第一区块链节点可以确定自身构建的包含所述交易消息的第一区块为有效区块，被加入所述区块链网络的一个区块链中。

或者，所述第一区块链节点可以确定所述区块链网络中除所述第一区块链节点外的其他区块链节点构建的第二区块被加入所述区块链网络的一个区块链中。当然，所述第二区块包含所述交易消息。

进而，第一区块链节点可以确认来自所述设备的交易消息已加入所述区块链网络的区块链中。

需要说明的是，包含在区块中的可以是设备的交易消息，也可以是交易消息中包含的设备信息。本发明不做限定。由于区块链网络中采用分布式共识和存储，因此可以保证设备信息是不易被篡改的，那么所述设备的可信度就高。

105、第一区块链节点向所述设备发送确认消息，所述确认消息用于指示所述交易消息已加入所述区块链网络中的区块链。

本发明实施例中，可以把设备信息作为一个交易发送给区块链网络中的区块链节点，以将所述设备信息加入设备区块链网络的一个区块链中，可以为未来该设备加入其他区块链网络做好准备。另外，该设备就可以加入一些共识算法那较为简单的区块链网络，参与这些区块网络的共识过程，也可以存储这些区块链网络的区块链，如此就提高了区块链网络的分布性，也就在一定程度上提高了区块链网络的抗攻击性，提升了数据安全。

需要说明的是，步骤101～105中的交易消息即本发明实施例所述的第一交易消息，步骤105中的确认消息即本发明实施例所述的第一确认消息，步骤101～105涉及的设备信息是所述设备的第一设备信息。

在一些实施例中，针对每一个要加入设备区块链网络的设备，都可以按照上述步骤101～105把设备信息加入设备区块链网络。随着想加入区块链的设备的增多，区块链节点信息的有效区块也会增加，区块链节点信息的这些有效区块可以构成一个区块链，记为设备区块链。

在一些实施例中，在构建设备区块链之前，可以针对不同设备的器件构建器件链，如：CPU器件链、内存器件链。示例的，设备将器件信息(如：CPU的信息)作为一个独立的交易消息发送给区块链网络，执行上述步骤101-105，确定记账节点，将携带有器件信息的区块(有效区块)写入区块链。针对每一个设备都有一个有效区块存储有该设备的CPU信息，这些不同的有效区块可以构成一个区块链，记为CPU器件链。

进一步的，在构建器件链之后，设备信息可以引用相应的器件区块链。如：设备区块链中关于设备的CPU的信息，可以引用CPU所在的CPU区块链中的相应区块。

在一些实施例中，交易消息中还可以包括设备的属性信息，如：设备的信用信息。所谓设备信用信息，用于指示设备的可信程度。

可选的，也可以构建信用区块链来记录和维护设备的信用信息。此时，设备区块链中设备的信用信息，可以引用信用区块链中的信息。

进一步，当一个设备加入一个新的设备区块链时，可以参考该设备所在的信用区块链确定设备的信用状况，也可以参考该设备之前所在的设备区块链中存储的该设备的信用信息确定设备的信用状况。

在一些实施例中，一旦发现恶意节点，可以将恶意节点的信息通知所有相关区块链。并发起相关交易，用于修改设备区块链中相关设备的信用信息，如：将信用信息改为可信程度低或不可信。

在一些实施例中还可以对区块链中的设备信息进行更新，如图5所示，所述更新方法还可以包括以下步骤：

201、所述设备向区块链网络中的节点发送交易消息，所述交易消息包括所述设备更新后的设备信息。

其中，更新后的设备信息即所述设备的第二设备信息。

同样，所述节点可以是区块链网络中的一个通信节点或区块链节点。如：本发明实施例图5中的第二区块链节点。当然，图5仅示出了设备将交易消息发送给区块链节点的情况，设备还可以将交易消息发送给通信节点，本发明实施例对此不作限定。

202、所述节点向区块链网络中的其他节点转发所述交易消息。

具体实现中，区块链网络中的任意一个节点(区块链节点或通信节点)接收到交易消息后，都会将交易消息广播出去，尽可能保证区块链网络中的每一个区块链节点都可以获取到来自所述设备的交易消息。

如此，对于区块链网络中的任意一个区块链节点，如本发明实施例所述的第一区块链节点，可以接收所述节点(如图5中的第二区块链节点)广播的交易消息。当然，第一区块链节点也可以接收区块链网络中的任意一个通信节点广播的交易消息。

需要说明的是，不论是区块链节点还是通信节点收到设备发送交易消息都会将接收到的交易消息广播给区块链网络中的其他节点，最终区块链网络中的每一个节点都会收到来自该设备的交易消息。

203、区块链节点进行共识算法，确定记账节点。

需要说明的是，对于区块链网络的任意一个区块链节点，会持续收集交易数据，根据收集到的交易数据和交易消息构建区块。同样，在更新设备信息的过程中，区块链网络中的各个区块链节点在构建好各自的区块后，也会会执行共识算法，确定为记账节点，只是在此过程中确定的记账节点与步骤103确定的记账节点可能不同。

进一步记账节点构建的区块记为有效区块，可以被写入区块链中，即将包含所述设备交易消息的区块加入区块链网络中。

204、记账节点将有效区块中的设备信息更新为交易消息所携带的更新后的设备信息。

具体实现中，步骤101～105之后所述设备的第一设备信息被加入了有效区块中，记账节点将有效区块中的设备信息更新为步骤201所述的交易消息中的设备信息，即将有效区块中的第一设备信息更新为步骤201所述的交易消息中的第二设备信息。

需要说明的是，在步骤203确定的记账节点可以对区块进行修改，因此更新设备信息的过程中，由记账节点修改有效区块中的设备信息。

在一些实施例中本发明实施例所述的第一区块链节点可以是上述记账节点，通过步骤204，第一区块链节点可以确定已将区块链网络中存储的设备信息更新为接收到的交易消息中包括的新的设备信息，因此，第一区块链节点可以向设备发送确认消息，确认已将新的设备信息加入区块链网络，即已将区块链网络中的设备信息进行了更新。

205、记账节点向所述设备发送确认消息，所述确认消息用于指示已将区块链中的设备信息进行更新。

需要说明的是，步骤201～205中的交易消息即本发明实施例所述的第二交易消息，步骤105中的确认消息即本发明实施例所述的第二确认消息，步骤201～205涉及的设备信息是所述设备的第二设备信息，即所述设备更新后的设备信息。

在一些实施例，还可以基于物理不可克隆函数(physical unclonable function，PUF)对设备进行认证。

首先，在区块链网络中区块链节点的激励响应记录。具体地，设备可以将激励响应记录作为设备的一个属性携带在步骤101的交易消息中发送给区块链网络，当然，也可以通过一个独立交易消息将设备的激励响应记录发送给区块链网络，参考上述101至105的过程将设备的激励响应记录加入一个区块链中。具体地，如图6所示，包括以下步骤：

301、控制设备向所述设备发送激励信号。

激励信号也就是输入信号，可以是脉冲信号。

302、所述设备向控制设备发送响应结果。

具体实现中，所述设备接收激励信号后，会根据该激励信号输出响应结果。对于所述设备来说，激励信号是输入信号，响应结果是与激励信号对应的输出信号。

需要说明的是，物理不可克隆函数利用物体内在的物理构造来对物体进行唯一性标识，输入任意激励信号都会输出一个唯一且不可预测的响应结果。在本发明实施例中，比如，设备内置的内存对于任意激励信号都会输出一个唯一且不可预测的响应结果，因此可以利用响应结果来区分不同的设备。

303、控制设备存生成设备的认证数据。

进一步，重复执行述步骤301～303，控制设备向所述设备输入多个激励信号，相应地会获取到多个响应结果，进而控制设备会存储很多对激励信号、响应结果。进而可以根据存储的激励信号、响应结果，生成设备的认证数据，包括所述设备的标识、至少一个激励信号、与所述至少一个激励信号中的每一个激励信号对应的响应结果。

在一些实施例中，控制设备还可以根据激励信号的响应结果计算响应结果的哈希值。进一步，可以根据激励信号、响应结果的哈希值生成所述设备的认证数据，具体地，此时生成的认证数据包括所述设备的标识、至少一个激励信号、与所述至少一个激励信号中的每一个激励信号对应的响应结果的哈希值。

为了实现第一区块链节点对所述设备的认证，还需要将设备的认证数据以及设备的标识对应存储在区块链中，如图6所示，在步骤303之后，还可以包括步骤304～305。

304、控制设备向区块链网络中的节点发送交易消息，该交易消息携带所述认证数据以及所述设备的标识。

同样，所述节点可以是区块链网络中的一个通信节点或区块链节点。如：本发明实施例图6中的第二区块链节点。当然，图6仅示出了设备将交易消息发送给区块链节点的情况，设备还可以将交易消息发送给通信节点，本发明实施例对此不作限定。

305、所述节点向区块链网络中的其他节点转发所述交易消息。

具体实现中，区块链网络中的任意一个节点(区块链节点或通信节点)接收到交易消息后，都会将交易消息广播出去，尽可能保证区块链网络中的每一个区块链节点都可以获取到来自所述设备的交易消息。

如此，对于区块链网络中的任意一个区块链节点，如本发明实施例所述的第一区块链节点，可以接收所述节点(如图6中的第二区块链节点)广播的交易消息。当然，第一区块链节点也可以接收区块链网络中的任意一个通信节点广播的交易消息。

需要说明的是，不论是区块链节点还是通信节点收到设备发送交易消息都会将接收到的交易消息广播给区块链网络中的其他节点，最终区块链网络中的每一个节点都会收到来自该设备的交易消息。

306、区块链网络中的区块链节点执行共识算法，确定记账节点。

需要说明的是，对于区块链网络的任意一个区块链节点，会持续收集交易数据，根据收集到的交易数据和交易消息构建区块，即各个区块链节点构建了包含所述设备激励响应记录和所述设备的标识的区块。同样，在更新设备信息的过程中，区块链网络中的各个区块链节点在构建好各自的区块后，也会执行共识算法，确定记账节点，只是在此过程中确定的记账节点与步骤103确定的记账节点可能不同。另外，在此过程中记账节点所构建的区块作为有效区块加入区块链中，也就是说所述设备激励响应记录和所述设备的标识被写入了区块链中。

在一些实施例中，也可以是所述设备自己生成激励信号，无需控制设备向所述设备输入激励信号。所述设备可以根据自己生成的激励信号输出响应结果，并生成激励响应记录，记录多个激励响应对(即一个激励信号和对应的一个响应结果)。最后，所述设备还会向第一区块链节点发送携带所述激励响应记录以及所述设备的标识的交易消息，以便第一区块链节点在所述第一区块中存储所述激励响应记录和所述设备的标识之间的对应关系。

可选的，为安全起见，控制设备或者设备自身，向所述区块链发送的是与激励对应的响应的Hash，而不是响应本身。

基于此，可以记账节点可以利用PUF对所述设备进行认证，如图7所示，具体包括以下步骤：

401、认证设备从记账节点获取一个激励响应对，包括第一激励信号和第一响应结果。

可选的，认证设备获取的可能是第一激励信号，和第一响应结果的哈希值。

具体地，认证设备向记账节点发送待认证设备的标识，记账节点以待认证设备的标识为索引查询有效区块中的激励响应记录，确定与待认证设备的标识对应的激励响应记录，随后再将该激励响应记录中的一个激励响应对发送给认证设备。

在一些实施例中，如果控制设备或者设备自身，向所述区块链发送的认证数据是激励信号以及与激励对应的响应的Hash，而不是响应本身，那么第一区块链节点获取的也可能是一个(激励，响应哈希值)对。

402、认证设备将第一激励信号发送给待认证设备。

403、所述设备根据所述第一激励信号生成响应结果，并将生成的响应结果发送给认证设备。

404、认证设备判断接收到的响应结果与步骤401获取到的第一响应结果是否相同。

或者，认证设备判断接收到的响应结果的哈希值，与步骤401获取到的第一响应结果哈希值是否相同。

需要说明的是，根据PUF可知，待认证设备对于任意激励信号都会输出一个唯一且不可预测的响应结果，且第一响应结果是待认证设备根据第一激励信号的响应结果，因此如果认证设备接收到的响应结果与第一响应结果，或者，如果认证设备接收到的响应结果的哈希值，与第一响应结果的哈希值相同，可以证明待认证设备是设备标识所标识的设备本身，而不是其它设备。

若认证设备判断接收到的响应结果与步骤401获取到的第一响应结果或第一响应结果的哈希值相同，则执行步骤405；若认证设备判断接收到的响应结果与步骤401获取到的第一响应结果或者第一响应结果的哈希值不相同，则执行步骤406。

405、认证设备确定所述设备通过认证。

406、认证设备确定所述设备认证失败。

在一些实施例中，针对每一个设备，都可以执行上述步骤301～305，最终针对每一个设备都有一个有效区块存储有该设备的标识以及该设备的激励响应记录，这些不同的有效区块可以构成一个认证信息区块链。

本发明实施例提供一种区块链节点。在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图8示出了上述区块链节点的一种可能的结构示意图。如图8所示，所述区块链节点包括获取单元501、处理单元502以及发送单元503。

获取单元501，用于支持所述区块链节点执行上述实施例中的步骤101，和/或用于本文所描述的技术的其它过程。

处理单元502，用于支持所述区块链节点执行上述实施例中的步骤102、103，和/或用于本文所描述的技术的其它过程；

发送单元503，用于支持所述区块链节点执行上述实施例中的步骤104，和/或用于本文所描述的技术的其它过程；

需要说明的是，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。

示例性的，在采用集成的单元的情况下，本申请实施例提供的区块链节点的结构示意图如图9所示。在图9中，该区块链节点包括：处理模块601和通信模块602。处理模块601用于对区块链节点的动作进行控制管理，例如，执行上述处理单元502执行的步骤，和/或用于执行本文所描述的技术的其它过程。通信模块602用于支持区块链节点与其他设备之间的交互，例如，执行上述获取单元501和发送单元503执行的步骤。如图9所示，区块链节点还可以包括存储模块603，存储模块603用于存储区块链节点的程序代码和数据。

当处理模块601为处理器，通信模块602为收发器，存储模块603为存储器时，区块链节点可以为图2所示的区块链节点。如果收发器为接收器和发射器，接收器执行上述获取单元501所执行的步骤，发射器执行发送单元503执行的步骤。

在上述实施例中，可以全部或部分的通过软件，硬件，固件或者其任意组合来实现。当使用软件程序实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式出现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘，硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种区块链构建方法，其特征在于，包括：

区块链网络中的第一区块链节点获取设备发送的第一交易消息；所述第一交易消息携带所述设备的第一设备信息；

所述区块链网络中的区块链节点执行共识算法，将所述第一交易消息写入所述区块链网络的区块链中；

所述第一区块链节点确定所述第一交易消息已加入所述区块链网络中的区块链，则向所述设备发送第一确认消息，所述第一确认消息用于指示所述第一交易消息已加入所述区块链网络中的区块链。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一区块链节点获取设备发送的第一交易消息包括：

接收所述设备发送的所述第一交易消息；或，接收所述区块链网络中的第二区块链节点转发的所述第一交易消息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一区块链节点确定所述第一交易消息已加入所述区块链网络中的区块链具体包括：

所述第一区块链节点构建包含所述第一交易消息的第一区块，确定所述第一区块被加入所述区块链网络的一个区块链中；

或，所述第一区块链节点确定所述区块链网络中除所述第一区块链节点外的其他区块链节点构建的第二区块被加入所述区块链网络的一个区块链中；所述第二区块包含所述第一交易消息。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一区块链节点获取所述设备发送的第二交易消息，所述第二交易消息携带所述设备的第二设备信息；

所述第一区块链节点确定已将所述第一设备信息更新为所述第二设备信息；

所述第一区块链节点向所述设备发送第二确认消息，所述第二确认消息用于指示已将所述区块链网络中的所述第一设备信息更新为所述第二设备信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述交易消息还包括用于认证所述设备的认证数据，所述认证数据包括至少一个激励信号、与所述至少一个激励信号中的每一个激励信号对应的响应结果或与所述至少一个激励信号中的每一个激励信号对应的响应结果的哈希值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一区块链节点向认证设备发送的第一激励信号、与所述第一激励信号对应的第一响应结果或第一哈希值，以便所述认证设备向所述设备发送所述第一激励信号并判断所述设备发送给所述认证设备的响应结果是否为所述第一响应结果或所述第一哈希值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述交易消息还包括：所述设备的属性信息，所述属性信息包括所述设备的信用信息，所述信用信息用于指示所述设备的可信程度。

8.一种区块链节点，其特征在于，所述区块链节点为第一区块链节点，包括：

获取单元，用于获取设备发送的第一交易消息；所述第一交易消息携带所述设备的第一设备信息；所述设备不属于所述区块链网络；

处理单元，用于执行共识算法，将所述第一交易消息写入所述区块链网络的区块链中；还用于确定所述获取单元获取到的所述第一交易消息已加入所述区块链网络中的区块链；

发送单元，用于在所述处理单元确定所述第一交易消息已加入所述区块链网络中的区块链之后，向所述设备发送确认消息，所述确认消息用于指示所述第一交易消息已加入所述区块链网络中的区块链。

9.根据权利要求8所述的区块链节点，其特征在于，所述获取单元具体用于，接收所述设备发送的所述第一交易消息；或，接收所述区块链网络中的第二区块链节点转发的所述第一交易消息。

10.根据权利要求8所述的区块链节点，其特征在于，所述处理单元具体用于，构建包含所述第一交易消息的第一区块，确定所述第一区块被加入所述区块链网络的一个区块链中；

或，确定所述区块链网络中除所述第一区块链节点外的其他区块链节点构建的第二区块被加入所述区块链网络的一个区块链中；所述第二区块包含所述第一交易消息。

11.根据权利要求8-10任一项所述的区块链节点，其特征在于，

所述获取单元还用于，获取所述设备发送的第二交易消息，所述第二交易消息携带所述设备的第二设备信息；

所述处理单元还用于，确定已将所述第一设备信息更新为所述第二设备信息；

所述发送单元还用于，向所述设备发送第二确认消息，所述第二确认消息用于指示已将所述区块链网络中的所述第一设备信息更新为所述第二设备信息。

12.根据权利要求11所述的区块链节点，其特征在于，所述交易消息还包括用于认证所述设备的认证数据，所述认证数据包括至少一个激励信号、与所述至少一个激励信号中的每一个激励信号对应的响应结果或与所述至少一个激励信号中的每一个激励信号对应的响应结果的哈希值。

13.根据权利要求12所述的区块链节点，其特征在于，所述发送单元还用于，向认证设备发送的第一激励信号、与所述第一激励信号对应的第一响应结果或第一哈希值，以便所述认证设备向所述设备发送所述第一激励信号并判断所述设备发送给所述认证设备的响应结果是否为所述第一响应结果或所述第一哈希值。

14.根据权利要求13所述的区块链节点，其特征在于，所述交易消息还包括：所述设备的属性信息，所述属性信息包括所述设备的信用信息，所述信用信息用于指示所述设备的可信程度。

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