CN112417469B - 一种基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法及装置，该方法：通过对区块链轻节点进行初始化，而获取相应的业务模型，再解析该业务模型而获取相应的业务配置，并将该业务配置安装至硬件加密芯片上，同时配置该区块链轻节点，使其在数据采集时，以函数调用的方式运行该业务配置，而采集特定属性的业务数据；而且，将采集到的业务数据传输至硬件加密芯片上进行组包，得到业务数据包，并由硬件加密芯片上对业务数据包进行签名，最后，将签名后的业务数据包发送给区块链网络，以进行上链操作。因此，本发明不仅能够防止业务配置在本地运行时被恶意控制，还能保证采集的业务数据在组包与签名的过程不被篡改。

Description

一种基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法及装置
技术领域
本发明涉及物联网与区块链技术领域，尤其涉及一种基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法及装置。
背景技术
物联网在发展演进过程中，遇到了设备安全、个人隐私、架构僵化、通信兼容和多主体协同5大痛点。而在个人隐私方面，主要是中心化的管理架构无法自证清白，个人隐私数据被泄露的相关时间时有发生。
而区块链凭借主体对等、公开透明、安全通信、难以篡改和多方共识等特性，对物联网将产生重要的影响：其中，多中心、弱中心化的特质将降低中心化架构的高额运维成本，信息加密、安全通信的特质将有助于保护隐私，身份权限管理和多方共识有助于识别非法节点，及时阻止恶意节点的接入和作恶，依托链式的结构有助于构建可证可溯的电子证据存证，分布式架构和主体对等的特点有助于打破物联网现存的多个信息孤岛桎梏，促进信息的横向流动和多方协作。
虽然，区块链应用在物联网中具备上述优势，但是，物联网设备普遍出在计算能力低、本地数据安全保护能力弱，难以保证本地运行或采集的重要数据不被篡改，甚至被不法分子获取。因此，有必要设计一种既能适配区块链技术，又能提高物联网设备的本地数据安全保护能力的方案。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法，不仅能够保护物联网业务数据的隐私，还能够提高物联网设备的本地数据安全保护能力。
为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法，其包括以下步骤：
对区块链轻节点进行初始化，以使所述区块链轻节点获取相应的业务模型；
获取到所述业务模型后，对所述业务模型进行解析，以获取相应的业务配置；
获取到所述业务配置后，将所述业务配置安装至所述硬件加密芯片上，并配置所述区块链轻节点，使其在数据采集时，以函数调用的方式运行所述业务配置，而采集特定属性的业务数据；
以及，将采集到的业务数据传输至所述硬件加密芯片上进行组包，得到业务数据包，并由所述硬件加密芯片上对所述业务数据包进行签名；当签名完成后，将所述业务数据包发送给区块链网络，以进行上链操作。
根据一种具体的实施方式，本发明的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法中，对所述区块链节点进行初始化包括：向预设网关发送初始化请求，以获取所述预设网关所返回的客户端ID和区块链网络地址；以及，根据所述客户端ID和区块链网络地址，从所述区块链网络获取所述业务模型。
根据一种具体的实施方式，本发明的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法还包括：从所述区块链网络获取用于验证所述业务模型签名的公钥；而且，接收到所述业务模型和所述公钥后，所述硬件加密芯片根据所述公钥，验证所述业务模型是否被篡改；其中，若所述业务模型未被篡改，则对所述业务模型进行解析。
根据一种具体的实施方式，本发明的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法中，所述区块链轻节点利用所述区块链网络分发的私钥，对所述业务数据包进行签名。
根据一种具体的实施方式，本发明的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法中，所述区块链轻节点将所述业务数据包发送给区块链网络后，还对区块交易结果进行轮询，若轮询次数超过设定阈值时，未返回所述区块交易结果，则由硬件加密芯片丢弃所述业务数据包。
本发明的另一方面，还提供一种基于硬件加密的区块链轻节点数据采集装置，其包括：
初始化模块，用于对区块链轻节点进行初始化，以使所述区块链轻节点获取相应的业务模型；
解析模块，用于对获取到的所述业务模型进行解析，以获取相应的业务配置；
配置安装模块，用于将所述业务配置安装至硬件加密芯片上；
采集模块，用于在数据采集时，以函数调用的方式运行所述业务配置，而采集特定属性的业务数据；
所述硬件加密芯片，用于对所述采集模块采集到的业务数据进行组包，以及对组包后得到的业务数据包进行签名；
上链模块，用于将签名后的业务数据包发送至区块链网络，以进行上链操作。
根据一种具体的实施方式，本发明的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集装置中，所述初始化模块，用于向预设网关发送初始化请求，以获取所述预设网关所返回的客户端ID和区块链网络地址；以及根据所述客户端ID和区块链网络地址，从所述区块链网络获取所述业务模型。
根据一种具体的实施方式，本发明的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集装置中，所述初始化模块，还用于从所述区块链网络获取用于验证所述业务模型签名的公钥；以及，所述硬件加密芯片，用于根据所述公钥，验证所述业务模型是否被篡改；其中，若所述业务模型未被篡改，则触发所述解析模块对所述业务模型进行解析。
根据一种具体的实施方式，本发明的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集装置中，所述签名模块，用于利用所述区块链网络分发的私钥，对所述业务数据包进行签名。
根据一种具体的实施方式，本发明的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集装置还包括轮询模块，用于在所述上链模块将所述业务数据包发送给区块链网络后，对区块交易结果进行轮询，若轮询次数超过设定阈值时，未返回所述区块交易结果，则触发所述硬件加密芯片丢弃所述业务数据包。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法，通过对区块链轻节点进行初始化，使其获取相应的业务模型，再通过解析业务模型而获取相应的业务配置，并将该业务配置安装至硬件加密芯片上，同时配置该区块链轻节点，使其在数据采集时，以函数调用的方式运行该业务配置，而采集特定属性的业务数据；而且，将采集到的业务数据传输至硬件加密芯片上进行组包，得到业务数据包，并由硬件加密芯片上对业务数据包进行签名，签名完成后，将该业务数据包发送给区块链网络，以进行上链操作。因此，本发明不仅能够保证业务配置在本地运行时无法被恶意控制，还能保证采集的业务数据在组包和签名的过程不被篡改，从而提高物联网设备的本地数据安全保护能力。
附图说明
图1为本发明数据采集方法的流程示意图；
图2为本发明数据采集方法的一种实施例的流程示意图；
图3为本发明数据采集装置的模块示意图；
图4为本发明数据采集装置的一个实施例的模块示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如图1所示，本发明基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法，其包括以下步骤：
S1：对区块链轻节点进行初始化，以使所述区块链轻节点获取相应的业务模型；具体的，对区块链节点进行初始化的方式为：向预设网关发送初始化请求，以获取所述预设网关所返回的客户端ID和区块链网络地址；以及，根据客户端ID和区块链网络地址，从所述区块链网络获取所述业务模型，其中，每一个区块链轻节点均是通过授权的客户端ID，访问区块链网络。在实施时，初始化请求包含有区块链轻节点的设备ID，预设网关根据设备ID确定，返回的客户端ID和区块链网络地址。需要指出的是，本发明中的客户端ID为区块链轻节点上的SDK的标识，本发明中的客户端ID为区块链轻节点上的SDK的标识，区块链网络中的节点可根据客户端ID，判断该区块链轻节点是否被授权。
S2：区块链轻节点获取到业务模型后，对所述业务模型进行解析，以获取相应的业务配置。具体的，本发明中的业务模型位于区块链网络上，可针对不同的业务领域的物联网进行适配。
S3：区块链轻节点获取到业务配置后，将所述业务配置安装至硬件加密芯片上，并配置所述区块链轻节点，使其在数据采集时，以函数调用的方式运行所述业务配置，而采集特定属性的业务数据；具体的，本发明中的业务配置描述了具体物联网采集端的功能，比如包括温度、湿度和GPS定位等功能，以及对应功能的具体条件和范围等。
S4：区块链轻节点在采集数据时，以函数调用的方式运行硬件加密芯片上的业务配置，而采集特定属性的业务数据。
S5：将采集到的业务数据传输至所述硬件加密芯片上进行组包，得到业务数据包；具体的，数据组包或者打包的方式，由区块链轻节点与区块链网络的数据传输协议决定。
S6：由所述硬件加密芯片上对业务数据包进行签名；具体的，硬件加密芯片利用区块链网络分发的私钥，对该业务数据包进行签名；其中，区块链轻节点会预先注册至区块链网络，并由区块链网络生成一对公钥与私钥，区块链网络保留公钥，将私钥分发给区块链轻节点；然后将该私钥下载到在硬件加密芯片上。
S7：区块链轻节点将签名后的业务数据包发送给区块链网络，以进行上链操作。
本发明基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法，为了保证业务模型通过区块链网络传输时不被篡改，在区块链轻节点初始化时，从区块链网络获取用于验证所述业务模型签名的公钥；而且，接收到所述业务模型和所述公钥后，所述硬件加密芯片根据所述公钥，验证所述业务模型是否被篡改；其中，若所述业务模型未被篡改，则对所述业务模型进行解析。
在具体实施时，本发明采用高端(EAL5+)智能卡芯片内核，软硬件开发商可以把软件中一部分算法和代码下载到芯片中运行。在软件实际运行过程中，通过调用函数方式运行芯片内的程序段，并获得运行结果，并以此结果作为用户程序进一步运行的输入数据。即加密芯片成了软件产品的一部分，同时加密芯片中的程序是无法被读取或者拷贝的，从根本上杜绝了程序被破解的可能。
具体的如图2所示，步骤S7在具体实施时，还包括以下步骤：
S701：区块链轻节点将签名后业务数据包发送至区块链网络；
S702：区块链轻节点发送出签名后的业务数据包后，需要监测区块链网络是否反馈区块交易结果，即当区块链网络对该业务数据包完成上链操作后，会返回Hash值。若接收到了区块交易结果，即表明上链成功，而若没有接收到区块交易结果，则对区块交易结果进行轮询，即进入S703.
S703：对区块交易结果进行轮询，并进一步判断轮询次数是否超过设定阈值。若轮询次数未超过设定阈值，则轮询次数加一，并跳转至S702；若轮询次数超过设定阈值，则由硬件加密芯片丢弃所述业务数据包。
如图3所示，本发明的另一方面，还提供一种基于硬件加密的区块链轻节点数据采集装置，该装置10包括：
初始化模块100，用于对区块链轻节点进行初始化，以使所述区块链轻节点获取相应的业务模型；
解析模块200，用于对获取到的所述业务模型进行解析，以获取相应的业务配置；
配置安装模块300，用于将所述业务配置安装至所述区块链轻节点的硬件加密芯片上；
采集模块400，用于在数据采集时，以函数调用的方式运行所述业务配置，而采集特定属性的业务数据；
硬件加密芯片500，用于对所述采集模块采集到的业务数据进行组包，以及对组包后得到的业务数据包进行签名；
上链模块600，用于将签名后的业务数据包发送至区块链网络，以进行上链操作。
本发明的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集装置中，初始化模块100，以获取所述预设网关所返回的客户端ID和区块链网络地址；以及根据所述客户端ID和区块链网络地址，从所述区块链网络获取所述业务模型。而且，硬件加密芯片500用于利用区块链网络分发的私钥，对业务数据包进行签名。
本发明的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集装置中，所述初始化模块100，还用于从所述区块链网络获取用于验证所述业务模型签名的公钥；以及，所述硬件加密芯片500，用于根据所述公钥，验证所述业务模型是否被篡改；其中，若所述业务模型未被篡改，则触发所述解析模块200对所述业务模型进行解析。
如图4所示，在具体实施时，本发明的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集装置还包括轮询模块700，用于在上链模块600将业务数据包发送给区块链网络后，对区块交易结果进行轮询，若未返回所述区块交易结果且轮询次数超过设定阈值，则触发所述硬件加密芯片500丢弃所述业务数据包。
应该理解到，本发明所揭露的装置或系统，可通过其它的方式实现。例如所述模块的划分，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系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，模块之间的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，可以是电性或其它的形式。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个处理单元中。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，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明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，该计算机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台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明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、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (10)

1.一种基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
对区块链轻节点进行初始化，以使所述区块链轻节点获取相应的业务模型；
获取到所述业务模型后，对所述业务模型进行解析，以获取相应的业务配置；
获取到所述业务配置后，将所述业务配置安装至所述硬件加密芯片上，并配置所述区块链轻节点，使其在数据采集时，以函数调用的方式运行所述业务配置，而采集特定属性的业务数据；
以及，将采集到的业务数据传输至所述硬件加密芯片上进行组包，得到业务数据包，并由所述硬件加密芯片上对所述业务数据包进行签名；当签名完成后，将所述业务数据包发送给区块链网络，以进行上链操作。
2.如权利要求1所述的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法，其特征在于，对所述区块链节点进行初始化包括：向预设网关发送初始化请求，以获取所述预设网关所返回的客户端ID和区块链网络地址；以及，根据所述客户端ID和区块链网络地址，从所述区块链网络获取所述业务模型。
3.如权利要求2所述的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法，其特征在于，还包括：从所述区块链网络获取用于验证所述业务模型签名的公钥；而且，接收到所述业务模型和所述公钥后，所述硬件加密芯片根据所述公钥，验证所述业务模型是否被篡改；其中，若所述业务模型未被篡改，则对所述业务模型进行解析。
4.如权利要求1所述的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法，其特征在于，所述硬件加密芯片利用所述区块链网络分发的私钥，对所述业务数据包进行签名。
5.如权利要求1所述的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集方法，其特征在于，所述区块链轻节点将所述业务数据包发送给区块链网络后，还对区块交易结果进行轮询，若轮询次数超过设定阈值时，未返回所述区块交易结果，则由硬件加密芯片丢弃所述业务数据包。
6.一种基于硬件加密的区块链轻节点数据采集装置，其他特征在于，包括：
初始化模块，用于对区块链轻节点进行初始化，以使所述区块链轻节点获取相应的业务模型；
解析模块，用于对获取到的所述业务模型进行解析，以获取相应的业务配置；
配置安装模块，用于将所述业务配置安装至所述区块链轻节点的硬件加密芯片上；
采集模块，用于在数据采集时，以函数调用的方式运行所述业务配置，而采集特定属性的业务数据；
所述硬件加密芯片，用于对所述采集模块采集到的业务数据进行组包，以及对组包后得到的业务数据包进行签名；
上链模块，用于将签名后的业务数据包发送至区块链网络，以进行上链操作。
7.如权利要求6所述的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集装置，其他特征在于，所述初始化模块，用于向预设网关发送初始化请求，以获取所述预设网关所返回的客户端ID和区块链网络地址；以及根据所述客户端ID和区块链网络地址，从所述区块链网络获取所述业务模型。
8.如权利要求7所述的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集装置，其他特征在于，所述初始化模块，还用于从所述区块链网络获取用于验证所述业务模型签名的公钥；以及，所述硬件加密芯片，用于根据所述公钥，验证所述业务模型是否被篡改；其中，若所述业务模型未被篡改，则触发所述解析模块对所述业务模型进行解析。
9.如权利要求6所述的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集装置，其他特征在于，所述签名模块，用于利用所述区块链网络分发的私钥，对所述业务数据包进行签名。
10.如权利要求6所述的基于硬件加密的区块链轻节点数据采集装置，其他特征在于，还包括轮询模块，用于在所述上链模块将所述业务数据包发送给区块链网络后，对区块交易结果进行轮询，若轮询次数超过设定阈值时，未返回所述区块交易结果，则触发所述硬件加密芯片丢弃所述业务数据包。
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