CN112511570B - 基于专用芯片的物联网数据完整性校验系统及其方法 - Google Patents

基于专用芯片的物联网数据完整性校验系统及其方法 Download PDF

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CN112511570B CN202110166396.7A CN202110166396A CN112511570B CN 112511570 B CN112511570 B CN 112511570B CN 202110166396 A CN202110166396 A CN 202110166396A CN 112511570 B CN112511570 B CN 112511570B
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Abstract

本发明公开了一种基于专用芯片的物联网数据完整性校验系统及其方法。本发明根据校验分配策略，通过节点的校验专用芯片单元对物联网数据执行完整性校验计算，或者通过节点的通信单元将初始的物联网数据发送给物联网汇聚节点，由物联网汇聚节点对物联网数据执行完整性校验计算并加入完整性校验码。本发明实现物联网数据校验计算在物联网数据源节点自身及物联网汇聚节点之间的动态平衡分配，并且对于数据源节点采用专用芯片执行校验计算，在数据处理量、能耗等方面实现整体的效能优化，实现开销与成本负荷的均衡。

Description

基于专用芯片的物联网数据完整性校验系统及其方法
技术领域
本发明涉及数据安全技术领域，特别涉及一种基于专用芯片的物联网数据完整性校验系统及其方法。
背景技术
近年来，物联网技术得到了快速的普及和应用。物联网被称之为“物的互联网”、“万物互联的网络”，即以各类物品为数据源，利用物品与物品之间搭建的通信网络，实现数据信息的生成、感应、编码、传输、汇集和分析应用。物联网技术为我们的生产、生活构建了一个全方位的数据空间。
数据的完整性包括数据的正确性、真实性、可靠性等方面。随着物联网数据的量级不断增大，应用场景逐渐丰富，重要性逐步提升，对物联网数据的完整性校验也成为了越来越关键的问题。
在实际当中，由于物联网的数据源节点多、网络规模大且结构复杂，信道环境多变，因此物联网数据在传输阶段往往会发生数据突变、数据抖动、数据丢失等异常，这些异常会直接影响后续的数据应用，造成误判，甚至造成物联网系统功能的丧失。因此，要通过对物联网数据的完整性校验，及时发现这些异常的数据并给与修正或者滤除，避免其继续传播带来的负面影响。另外，防止数据被篡改也是数据完整性校验的一个重要方面，要能够及时发现未经授权的数据改动，特别是避免被改动的数据隐蔽在海量的正常数据中。
目前，校验物联网数据完整性的一个主要方式是对物联网数据帧的帧内容部分进行校验计算，形成完整性校验码，并将其写入物联网数据帧的帧描述信息。这样，物联网的接收方和应用方就可以从接收到的物联网数据帧中解析出帧内容部分以及完整性校验码，通过利用帧内容部分计算验证码并与完整性校验码进行比对，判断传输过程中物联网数据完整性。
但是，目前现有技术中对于物联网数据的完整性校验计算，给数据源节点带来了算力和能耗方面的负荷，而对于某些类型的作为数据源节点的物品，例如电池供电的物品、内置简易单片机的物品等，难以承受以上负荷以及由此造成的延时，这给在整个物联网范围内实施数据完整性校验的规则带来了比较难以克服的困难。
发明内容
（一）发明目的
为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，面向物联网环境下的各类数据源，能够实施有效的数据完整性校验，并且避免校验计算带来难以承受的能耗和算力负荷，同时对数据源提供在硬件配置方面易行、标准化、低成本的解决方案，本发明公开了以下技术方案。
（二）技术方案
作为本发明的第一方面，本发明公开了一种基于专用芯片的物联网数据完整性校验系统，包括：
物联网数据源节点，用于生成物联网数据，并且根据校验分配策略，采用以下方式的其中一种进行物联网数据的完整性校验：通过节点的校验专用芯片单元对物联网数据执行完整性校验计算，然后将加入完整性校验码的物联网数据发送给物联网汇聚节点；或者通过节点的通信单元将初始的物联网数据发送给物联网汇聚节点，由物联网汇聚节点对物联网数据执行完整性校验计算并加入完整性校验码；
物联网汇聚节点，用于从所述物联网数据源节点获得加入完整性校验码的物联网数据；或者，从所述物联网数据源节点获得初始的物联网数据并执行完整性校验计算，加入完整性校验码；将加入完整性校验码的物联网数据传输给物联网数据接收方。
优选的是，所述物联网数据源节点具体包括：
校验专用芯片单元，用于对物联网数据执行完整性校验，加入完整性校验码；
校验计算评估单元，用于评估对本节点的物联网数据执行完整性校验计算的计算需求量
Figure 503642DEST_PATH_IMAGE001
；其中，
Figure 266062DEST_PATH_IMAGE002
表示完整性校验计算的计算需求量，
Figure 309629DEST_PATH_IMAGE003
表示完整性校验计算预计的计算资源需求数，所述计算资源需求数包括但不限于评估时间窗口内的线程需求数、能耗需求数，
Figure 233723DEST_PATH_IMAGE004
代表节点序号；
Figure 602387DEST_PATH_IMAGE005
为完整性校验计算预计的计算数据量，根据评估时间窗口内的本节点需要进行完整性校验计算的物联网数据总量确定
Figure 168498DEST_PATH_IMAGE005
；
校验计算分配单元，用于分别测算物联网数据源节点和物联网汇聚节点执行校验计算的开销，并且根据校验分配策略，确定通过本节点的校验专用芯片单元对物联网数据执行完整性校验计算，或者由物联网汇聚节点对物联网数据执行完整性校验计算；
通信单元，用于根据所述校验计算分配单元的校验分配策略，将本节点加入完整性校验码的物联网数据发送给物联网汇聚节点，或者将初始的物联网数据发送给物联网汇聚节点。
优选的是，所述校验计算分配单元确定物联网数据源节点执行物联网数据完整性校验的计算开销为：
Figure 329220DEST_PATH_IMAGE006
；其中，
Figure 424215DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 280176DEST_PATH_IMAGE008
；其中
Figure 509032DEST_PATH_IMAGE009
表示节点序号为
Figure 399628DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点的计算开销；
Figure 931103DEST_PATH_IMAGE010
表示时间开销权重，
Figure 274360DEST_PATH_IMAGE011
是时间开销，
Figure 41327DEST_PATH_IMAGE012
表示序号为
Figure 786430DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点在单位时间窗口内计算数据量，
Figure 488806DEST_PATH_IMAGE013
表示计算资源开销权重，
Figure 319359DEST_PATH_IMAGE014
表示计算资源开销，
Figure 890018DEST_PATH_IMAGE015
表示该物联网数据源节点每单位计算资源的计算资源开销系数，
Figure 224047DEST_PATH_IMAGE016
表示该物联网数据源节点每单位数据量的计算资源开销系数。
优选的是，对于序号为
Figure 97325DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点，所述校验计算分配单元计算由物联网汇聚节点分担其物联网数据完整性校验的计算开销为：
Figure 539808DEST_PATH_IMAGE017
；其中，
Figure 789524DEST_PATH_IMAGE018
；其中，
Figure 243639DEST_PATH_IMAGE019
表示物联网汇聚节点分担序号为
Figure 287818DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点的物联网数据完整性校验计算所带来的开销，
Figure 217597DEST_PATH_IMAGE020
是物联网数据源节点将初始的物联网数据上传给物联网汇聚节点的时间开销，
Figure 5424DEST_PATH_IMAGE021
表示物联网汇聚节点对序号为
Figure 579625DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点的物联网数据执行完整性校验计算的时间开销，其中
Figure 794706DEST_PATH_IMAGE022
表示物联网汇聚节点在单位时间窗口内计算数据量，
Figure 211781DEST_PATH_IMAGE023
表示风险开销。
优选的是，所述校验计算分配单元设置的校验分配策略为：当物联网数据源节点的完整性校验的计算开销
Figure 537720DEST_PATH_IMAGE024
小于等于物联网汇聚节点的完整性校验的计算开销
Figure 966427DEST_PATH_IMAGE025
，则通过物联网数据源节点进行数据完整性校验计算；当物联网数据源节点的完整性校验的计算开销
Figure 617988DEST_PATH_IMAGE024
大于物联网汇聚节点的数据完整性校验的计算开销
Figure 994130DEST_PATH_IMAGE025
，则由物联网汇聚节点执行对数据完整性校验计算。
优选的是，所述物联网汇聚节点计算本节点对与其连接的全部物联网数据源节点分担物联网数据完整性校验计算的总体开销；在确定该总体开销时，需要考虑物联网汇聚节点总体的时间开销、资源开销和风险开销，即：
Figure 389340DEST_PATH_IMAGE026
其中，
Figure 672553DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 354071DEST_PATH_IMAGE028
表示物联网汇聚节点每单位计算资源的计算资源开销系数，
Figure 621104DEST_PATH_IMAGE029
表示物联网汇聚节点每单位数据量的计算资源开销系数；
Figure 554425DEST_PATH_IMAGE030
表示物联网汇聚节点分担序号为
Figure 957724DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点数据完整性校验计算的几率系数，即根据当前的校验分配策略，分担序号为
Figure 685509DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点数据完整性校验计算的发生几率的正相关系数；并且，所述物联网汇聚节点确定总体开销之后，判断当前总体开销是否在预设的总体开销阈值以下；如果总体开销大于等于总体开销阈值，则采取以下措施的任意一种或者多种来抑制总体开销：增加物联网数据源节点到物联网汇聚节点的延迟时间；减少针对每个物联网数据源节点分配的计算资源。
本发明公开了一种基于专用芯片的物联网数据完整性校验方法，包括：
步骤S1：生成物联网数据，并且根据校验分配策略，采用以下方式的其中一种进行物联网数据的完整性校验：通过节点的校验专用芯片单元对物联网数据执行完整性校验计算，然后将加入完整性校验码的物联网数据发送给物联网汇聚节点；或者通过节点的通信单元将初始的物联网数据发送给物联网汇聚节点，由物联网汇聚节点对物联网数据执行完整性校验计算并加入完整性校验码；
步骤S2：从所述物联网数据源节点获得加入完整性校验码的物联网数据；或者，从所述物联网数据源节点获得初始的物联网数据并执行完整性校验计算，加入完整性校验码；将加入完整性校验码的物联网数据传输给物联网数据接收方。
优选的是，所述步骤S1具体包括：
评估对本物联网数据源节点的物联网数据执行完整性校验计算的计算需求量
Figure 298893DEST_PATH_IMAGE031
；其中，
Figure 770325DEST_PATH_IMAGE002
表示完整性校验计算的计算需求量，
Figure 28131DEST_PATH_IMAGE003
表示完整性校验计算预计的计算资源需求数，所述计算资源需求数包括但不限于评估时间窗口内的线程需求数、能耗需求数，
Figure 51451DEST_PATH_IMAGE004
代表节点序号；
Figure 27497DEST_PATH_IMAGE005
为完整性校验计算预计的计算数据量，根据评估时间窗口内的本节点需要进行完整性校验计算的物联网数据总量确定
Figure 37042DEST_PATH_IMAGE005
；
分别测算物联网数据源节点和物联网汇聚节点执行校验计算的开销，并且根据校验分配策略，确定通过本节点的校验专用芯片单元对物联网数据执行完整性校验计算，或者由物联网汇聚节点对物联网数据执行完整性校验计算；
根据所述校验计算分配单元的校验分配策略，将本节点加入完整性校验码的物联网数据发送给物联网汇聚节点，或者将初始的物联网数据发送给物联网汇聚节点。
优选的是，确定物联网数据源节点执行物联网数据完整性校验的计算开销为：
Figure 414933DEST_PATH_IMAGE006
；其中，
Figure 609154DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 72497DEST_PATH_IMAGE008
；其中
Figure 885732DEST_PATH_IMAGE009
表示节点序号为
Figure 118130DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点的计算开销；
Figure 748832DEST_PATH_IMAGE010
表示时间开销权重，
Figure 433891DEST_PATH_IMAGE011
是时间开销，
Figure 50817DEST_PATH_IMAGE012
表示序号为
Figure 137722DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点在单位时间窗口内计算数据量，
Figure 939324DEST_PATH_IMAGE013
表示计算资源开销权重，
Figure 111680DEST_PATH_IMAGE014
表示计算资源开销，
Figure 266718DEST_PATH_IMAGE015
表示该物联网数据源节点每单位计算资源的计算资源开销系数，
Figure 473708DEST_PATH_IMAGE016
表示该物联网数据源节点每单位数据量的计算资源开销系数。
优选的是，对于序号为
Figure 446212DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点，计算由物联网汇聚节点分担其物联网数据完整性校验的计算开销为：
Figure 105864DEST_PATH_IMAGE017
；其中，
Figure 64592DEST_PATH_IMAGE018
；其中，
Figure 860510DEST_PATH_IMAGE019
表示物联网汇聚节点分担序号为
Figure 18564DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点的物联网数据完整性校验计算所带来的开销，
Figure 165511DEST_PATH_IMAGE020
是物联网数据源节点将初始的物联网数据上传给物联网汇聚节点的时间开销，
Figure 662352DEST_PATH_IMAGE021
表示物联网汇聚节点对序号为
Figure 702989DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点的物联网数据执行完整性校验计算的时间开销，其中
Figure 627083DEST_PATH_IMAGE032
表示物联网汇聚节点在单位时间窗口内计算数据量，
Figure 261326DEST_PATH_IMAGE023
表示风险开销。
优选的是，所述校验分配策略为：当物联网数据源节点的完整性校验的计算开销
Figure 561858DEST_PATH_IMAGE024
小于等于物联网汇聚节点的完整性校验的计算开销
Figure 722581DEST_PATH_IMAGE025
，则通过物联网数据源节点进行数据完整性校验计算；当物联网数据源节点的完整性校验的计算开销
Figure 817576DEST_PATH_IMAGE024
大于物联网汇聚节点的数据完整性校验的计算开销
Figure 939115DEST_PATH_IMAGE033
，则由物联网汇聚节点执行对数据完整性校验计算。
优选的是，所述方法还包括步骤S3：计算所述对与其连接的全部物联网数据源节点分担物联网数据完整性校验计算的总体开销；在确定该总体开销时，需要考虑物联网汇聚节点总体的时间开销、资源开销和风险开销，即：
Figure 43338DEST_PATH_IMAGE026
其中，
Figure 792988DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 324463DEST_PATH_IMAGE028
表示物联网汇聚节点每单位计算资源的计算资源开销系数，
Figure 667720DEST_PATH_IMAGE029
表示物联网汇聚节点每单位数据量的计算资源开销系数；
Figure 575633DEST_PATH_IMAGE030
表示物联网汇聚节点分担序号为
Figure 445369DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点数据完整性校验计算的几率系数，即根据当前的校验分配策略，分担序号为
Figure 147746DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点数据完整性校验计算的发生几率的正相关系数；并且，所述物联网汇聚节点确定总体开销之后，判断当前总体开销是否在预设的总体开销阈值以下；如果总体开销大于等于总体开销阈值，则采取以下措施的任意一种或者多种来抑制总体开销：增加物联网数据源节点到物联网汇聚节点的延迟时间；减少针对每个物联网数据源节点分配的计算资源。
（三）有益效果
本发明能够根据优化时间和资源开销的分配策略，实现物联网数据校验计算在物联网数据源节点自身及物联网汇聚节点之间的动态平衡分配，并且对于数据源节点采用专用芯片执行校验计算，在数据处理量、能耗等方面实现整体的效能优化，实现开销与成本负荷的均衡。
附图说明
以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本发明，而不能理解为对本发明的保护范围的限制。
图1是本发明公开的基于专用芯片的物联网数据完整性校验系统架构图；
图2是本发明公开的基于专用芯片的物联网数据完整性校验方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明公开了一种基于专用芯片的物联网数据完整性校验系统，参见图1，该系统包括：物联网数据源节点，用于生成物联网数据，并且根据校验分配策略，采用以下方式的其中一种进行物联网数据的完整性校验：通过节点的校验专用芯片单元对物联网数据执行完整性校验计算，然后将加入完整性校验码的物联网数据发送给物联网汇聚节点；或者通过节点的通信单元将初始的物联网数据发送给物联网汇聚节点，由物联网汇聚节点对物联网数据执行完整性校验计算并加入完整性校验码；
物联网汇聚节点，用于从所述物联网数据源节点获得加入完整性校验码的物联网数据；或者，从所述物联网数据源节点获得初始的物联网数据并执行完整性校验计算，加入完整性校验码；将加入完整性校验码的物联网数据传输给物联网数据接收方。
参见图1，所述物联网数据源节点具体包括：
校验专用芯片单元，用于对物联网数据执行完整性校验，加入完整性校验码。
校验计算评估单元，用于评估对本节点的物联网数据执行完整性校验计算的计算需求量
Figure 978298DEST_PATH_IMAGE001
；其中，
Figure 424323DEST_PATH_IMAGE002
表示完整性校验计算的计算需求量，
Figure 148566DEST_PATH_IMAGE003
表示完整性校验计算预计的计算资源需求数，所述计算资源需求数包括但不限于评估时间窗口内的线程需求数、能耗需求数，
Figure 756265DEST_PATH_IMAGE004
代表节点序号；
Figure 74113DEST_PATH_IMAGE005
为完整性校验计算预计的计算数据量，根据评估时间窗口内的本节点需要进行完整性校验计算的物联网数据总量确定
Figure 182884DEST_PATH_IMAGE005
。
校验计算分配单元，用于分别测算物联网数据源节点和物联网汇聚节点执行校验计算的开销，并且根据校验分配策略，确定通过本节点的校验专用芯片单元对物联网数据执行完整性校验计算，或者由物联网汇聚节点对物联网数据执行完整性校验计算。具体来说，所述校验计算分配单元确定物联网数据源节点执行物联网数据完整性校验的计算开销为：
Figure 902578DEST_PATH_IMAGE034
；其中，
Figure 946757DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 751902DEST_PATH_IMAGE008
；其中
Figure 664364DEST_PATH_IMAGE009
表示节点序号为
Figure 238564DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点的计算开销；
Figure 453645DEST_PATH_IMAGE010
表示时间开销权重，
Figure 480507DEST_PATH_IMAGE011
是时间开销，
Figure 199589DEST_PATH_IMAGE012
表示序号为
Figure 628296DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点在单位时间窗口内计算数据量，
Figure 14278DEST_PATH_IMAGE013
表示计算资源开销权重，
Figure 794015DEST_PATH_IMAGE014
表示计算资源开销，
Figure 48279DEST_PATH_IMAGE015
表示该物联网数据源节点每单位计算资源的计算资源开销系数，
Figure 331493DEST_PATH_IMAGE016
表示该物联网数据源节点每单位数据量的计算资源开销系数。对于序号为
Figure 153955DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点，所述校验计算分配单元计算由物联网汇聚节点分担其物联网数据完整性校验的计算开销为：
Figure 155409DEST_PATH_IMAGE017
；其中，
Figure 213364DEST_PATH_IMAGE018
；其中，
Figure 351084DEST_PATH_IMAGE019
表示物联网汇聚节点分担序号为
Figure 344448DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点的物联网数据完整性校验计算所带来的开销，
Figure 833198DEST_PATH_IMAGE020
是物联网数据源节点将初始的物联网数据上传给物联网汇聚节点的时间开销，
Figure 429265DEST_PATH_IMAGE021
表示物联网汇聚节点对序号为
Figure 687071DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点的物联网数据执行完整性校验计算的时间开销，其中
Figure 851336DEST_PATH_IMAGE022
表示物联网汇聚节点在单位时间窗口内计算数据量，
Figure 561803DEST_PATH_IMAGE023
表示风险开销。所述校验计算分配单元设置的校验分配策略为：当物联网数据源节点的完整性校验的计算开销
Figure 961560DEST_PATH_IMAGE024
小于等于物联网汇聚节点的完整性校验的计算开销
Figure 339452DEST_PATH_IMAGE025
，则通过物联网数据源节点进行数据完整性校验计算；当物联网数据源节点的完整性校验的计算开销
Figure 409039DEST_PATH_IMAGE024
大于物联网汇聚节点的数据完整性校验的计算开销
Figure 872382DEST_PATH_IMAGE025
，则由物联网汇聚节点执行对数据完整性校验计算。
所述物联网汇聚节点计算本节点对与其连接的全部物联网数据源节点分担物联网数据完整性校验计算的总体开销；在确定该总体开销时，需要考虑物联网汇聚节点总体的时间开销、资源开销和风险开销，即：
Figure 810251DEST_PATH_IMAGE026
其中，
Figure 777070DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 17558DEST_PATH_IMAGE028
表示物联网汇聚节点每单位计算资源的计算资源开销系数，
Figure 92830DEST_PATH_IMAGE029
表示物联网汇聚节点每单位数据量的计算资源开销系数；
Figure 709756DEST_PATH_IMAGE030
表示物联网汇聚节点分担序号为
Figure 62240DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点数据完整性校验计算的几率系数，即根据当前的校验分配策略，分担序号为
Figure 473630DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点数据完整性校验计算的发生几率的正相关系数；并且，所述物联网汇聚节点确定总体开销之后，判断当前总体开销是否在预设的总体开销阈值以下；如果总体开销大于等于总体开销阈值，则采取以下措施的任意一种或者多种来抑制总体开销：增加物联网数据源节点到物联网汇聚节点的延迟时间；减少针对每个物联网数据源节点分配的计算资源。
通信单元，用于根据所述校验计算分配单元的校验分配策略，将本节点加入完整性校验码的物联网数据发送给物联网汇聚节点，或者将初始的物联网数据发送给物联网汇聚节点。
参见图2，本发明公开了一种基于专用芯片的物联网数据完整性校验方法，包括：
步骤S1：生成物联网数据，并且根据校验分配策略，采用以下方式的其中一种进行物联网数据的完整性校验：通过节点的校验专用芯片单元对物联网数据执行完整性校验计算，然后将加入完整性校验码的物联网数据发送给物联网汇聚节点；或者通过节点的通信单元将初始的物联网数据发送给物联网汇聚节点，由物联网汇聚节点对物联网数据执行完整性校验计算并加入完整性校验码；
步骤S2：从所述物联网数据源节点获得加入完整性校验码的物联网数据；或者，从所述物联网数据源节点获得初始的物联网数据并执行完整性校验计算，加入完整性校验码；将加入完整性校验码的物联网数据传输给物联网数据接收方。
其中，所述步骤S1具体包括：
S11：评估对本物联网数据源节点的物联网数据执行完整性校验计算的计算需求量
Figure 770619DEST_PATH_IMAGE001
；其中，
Figure 925657DEST_PATH_IMAGE002
表示完整性校验计算的计算需求量，
Figure 132647DEST_PATH_IMAGE003
表示完整性校验计算预计的计算资源需求数，所述计算资源需求数包括但不限于评估时间窗口内的线程需求数、能耗需求数，
Figure 714939DEST_PATH_IMAGE004
代表节点序号；
Figure 502153DEST_PATH_IMAGE005
为完整性校验计算预计的计算数据量，根据评估时间窗口内的本节点需要进行完整性校验计算的物联网数据总量确定
Figure 460882DEST_PATH_IMAGE005
；
S12:分别测算物联网数据源节点和物联网汇聚节点执行校验计算的开销，并且根据校验分配策略，确定通过本节点的校验专用芯片单元对物联网数据执行完整性校验计算，或者由物联网汇聚节点对物联网数据执行完整性校验计算；
根据所述校验计算分配单元的校验分配策略，将本节点加入完整性校验码的物联网数据发送给物联网汇聚节点，或者将初始的物联网数据发送给物联网汇聚节点。
其中，确定物联网数据源节点执行物联网数据完整性校验的计算开销为：
Figure 522379DEST_PATH_IMAGE006
；其中，
Figure 541151DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 812732DEST_PATH_IMAGE008
；其中
Figure 309572DEST_PATH_IMAGE009
表示节点序号为
Figure 225576DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点的计算开销；
Figure 415249DEST_PATH_IMAGE010
表示时间开销权重，
Figure 174126DEST_PATH_IMAGE011
是时间开销，
Figure 474658DEST_PATH_IMAGE012
表示序号为
Figure 245167DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点在单位时间窗口内计算数据量，
Figure 605742DEST_PATH_IMAGE013
表示计算资源开销权重，
Figure 851915DEST_PATH_IMAGE014
表示计算资源开销，
Figure 690558DEST_PATH_IMAGE015
表示该物联网数据源节点每单位计算资源的计算资源开销系数，
Figure 315575DEST_PATH_IMAGE016
表示该物联网数据源节点每单位数据量的计算资源开销系数。
对于序号为
Figure 971684DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点，计算由物联网汇聚节点分担其物联网数据完整性校验的计算开销为：
Figure 314941DEST_PATH_IMAGE035
；其中，
Figure 222854DEST_PATH_IMAGE018
；其中，
Figure 967956DEST_PATH_IMAGE019
表示物联网汇聚节点分担序号为
Figure 794966DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点的物联网数据完整性校验计算所带来的开销，
Figure 625519DEST_PATH_IMAGE020
是物联网数据源节点将初始的物联网数据上传给物联网汇聚节点的时间开销，
Figure 805965DEST_PATH_IMAGE021
表示物联网汇聚节点对序号为
Figure 671153DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点的物联网数据执行完整性校验计算的时间开销，其中
Figure 669064DEST_PATH_IMAGE032
表示物联网汇聚节点在单位时间窗口内计算数据量，
Figure 986913DEST_PATH_IMAGE023
表示风险开销。
所述校验分配策略为：当物联网数据源节点的完整性校验的计算开销
Figure 971050DEST_PATH_IMAGE024
小于等于物联网汇聚节点的完整性校验的计算开销
Figure 690744DEST_PATH_IMAGE025
，则通过物联网数据源节点进行数据完整性校验计算；当物联网数据源节点的完整性校验的计算开销
Figure 859557DEST_PATH_IMAGE024
大于物联网汇聚节点的数据完整性校验的计算开销
Figure 664702DEST_PATH_IMAGE025
，则由物联网汇聚节点执行对数据完整性校验计算。
如图2，所述方法还包括步骤S3：计算所述对与其连接的全部物联网数据源节点分担物联网数据完整性校验计算的总体开销；在确定该总体开销时，需要考虑物联网汇聚节点总体的时间开销、资源开销和风险开销，即：
Figure 452530DEST_PATH_IMAGE026
其中，
Figure 26730DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 369375DEST_PATH_IMAGE028
表示物联网汇聚节点每单位计算资源的计算资源开销系数，
Figure 130657DEST_PATH_IMAGE029
表示物联网汇聚节点每单位数据量的计算资源开销系数；
Figure 722176DEST_PATH_IMAGE030
表示物联网汇聚节点分担序号为
Figure 275517DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点数据完整性校验计算的几率系数，即根据当前的校验分配策略，分担序号为
Figure 661499DEST_PATH_IMAGE004
的物联网数据源节点数据完整性校验计算的发生几率的正相关系数；并且，所述物联网汇聚节点确定总体开销之后，判断当前总体开销是否在预设的总体开销阈值以下；如果总体开销大于等于总体开销阈值，则采取以下措施的任意一种或者多种来抑制总体开销：增加物联网数据源节点到物联网汇聚节点的延迟时间；减少针对每个物联网数据源节点分配的计算资源。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于专用芯片的物联网数据完整性校验计算系统，其特征在于，包括：
物联网数据源节点，用于生成物联网数据，并且根据校验分配策略，采用以下方式的其中一种进行物联网数据的完整性校验计算：通过物联网数据源节点的校验专用芯片单元对物联网数据执行完整性校验计算，然后将加入完整性校验码的物联网数据发送给物联网汇聚节点；或者通过物联网数据源节点的通信单元将初始的物联网数据发送给物联网汇聚节点，由物联网汇聚节点对物联网数据执行完整性校验计算并加入完整性校验码；
物联网汇聚节点，用于从所述物联网数据源节点获得加入完整性校验码的物联网数据；或者，从所述物联网数据源节点获得初始的物联网数据并执行完整性校验计算，加入完整性校验码；将加入完整性校验码的物联网数据传输给物联网数据接收方；其中，
所述物联网数据源节点具体包括：校验专用芯片单元，用于对物联网数据执行完整性校验计算，加入完整性校验码；校验计算评估单元，用于评估对本节点的物联网数据执行完整性校验计算的计算需求量
Figure 55557DEST_PATH_IMAGE001
；其中，
Figure 346861DEST_PATH_IMAGE002
表示完整性校验计算的计算需求量，
Figure 82736DEST_PATH_IMAGE003
表示完整性校验计算预计的计算资源需求数，所述计算资源需求数包括评估时间窗口内的线程需求数、能耗需求数，
Figure 281636DEST_PATH_IMAGE004
代表节点序号；
Figure 153777DEST_PATH_IMAGE005
为完整性校验计算预计的计算数据量，根据评估时间窗口内的本节点需要进行完整性校验计算的物联网数据总量确定
Figure 678299DEST_PATH_IMAGE006
；校验计算分配单元，用于分别测算物联网数据源节点和物联网汇聚节点执行完整性校验计算的开销，并且根据校验分配策略，确定通过本节点的校验专用芯片单元对物联网数据执行完整性校验计算，或者由物联网汇聚节点对物联网数据执行完整性校验计算；通信单元，用于根据所述校验计算分配单元的校验分配策略，将本节点加入完整性校验码的物联网数据发送给物联网汇聚节点，或者将初始的物联网数据发送给物联网汇聚节点；
并且，所述校验计算分配单元确定物联网数据源节点执行物联网数据完整性校验计算的计算开销为：
Figure 3
；其中，
Figure 340279DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 129244DEST_PATH_IMAGE009
；其中
Figure 496771DEST_PATH_IMAGE010
表示节点序号为
Figure 3976DEST_PATH_IMAGE011
的物联网数据源节点的计算开销；
Figure 13520DEST_PATH_IMAGE012
表示时间开销权重，
Figure 594674DEST_PATH_IMAGE013
是时间开销，
Figure 460999DEST_PATH_IMAGE014
表示序号为
Figure 127604DEST_PATH_IMAGE015
的物联网数据源节点在单位时间窗口内计算数据量，
Figure 4
表示计算资源开销权重，
Figure 438816DEST_PATH_IMAGE017
表示计算资源开销，
Figure 413726DEST_PATH_IMAGE018
表示该物联网数据源节点每单位计算资源的计算资源开销系数，
Figure 895523DEST_PATH_IMAGE019
表示该物联网数据源节点每单位数据量的计算资源开销系数；
对于序号为
Figure 479825DEST_PATH_IMAGE020
的物联网数据源节点，所述校验计算分配单元计算由物联网汇聚节点分担其物联网数据完整性校验计算的计算开销为：
Figure 97889DEST_PATH_IMAGE021
；其中，
Figure 978120DEST_PATH_IMAGE022
；其中，
Figure 884896DEST_PATH_IMAGE023
表示物联网汇聚节点分担序号为
Figure 836672DEST_PATH_IMAGE024
的物联网数据源节点的物联网数据完整性校验计算所带来的开销，
Figure 512504DEST_PATH_IMAGE025
是物联网数据源节点将初始的物联网数据上传给物联网汇聚节点的时间开销，
Figure 829215DEST_PATH_IMAGE026
表示物联网汇聚节点对序号为
Figure 20025DEST_PATH_IMAGE027
的物联网数据源节点的物联网数据执行完整性校验计算的时间开销，其中
Figure 447596DEST_PATH_IMAGE028
表示物联网汇聚节点在单位时间窗口内计算数据量，
Figure 40251DEST_PATH_IMAGE029
表示风险开销；
所述校验计算分配单元设置的校验分配策略为：当物联网数据源节点的完整性校验计算的计算开销
Figure 527864DEST_PATH_IMAGE030
小于等于物联网汇聚节点的完整性校验计算的计算开销
Figure 940391DEST_PATH_IMAGE031
，则通过物联网数据源节点进行数据完整性校验计算；当物联网数据源节点的完整性校验计算的计算开销
Figure 437231DEST_PATH_IMAGE030
大于物联网汇聚节点的数据完整性校验计算的计算开销
Figure 320611DEST_PATH_IMAGE031
，则由物联网汇聚节点执行数据完整性校验计算。
2.一种基于专用芯片的物联网数据完整性校验计算方法，其特征在于，包括：
步骤S1：通过物联网数据源节点生成物联网数据，并且根据校验分配策略，采用以下方式的其中一种进行物联网数据的完整性校验计算：通过物联网数据源节点的校验专用芯片单元对物联网数据执行完整性校验计算，然后将加入完整性校验码的物联网数据发送给物联网汇聚节点；或者通过物联网数据源节点的通信单元将初始的物联网数据发送给物联网汇聚节点，由物联网汇聚节点对物联网数据执行完整性校验计算并加入完整性校验码；
步骤S2：所述物联网汇聚节点从所述物联网数据源节点获得加入完整性校验码的物联网数据；或者，从所述物联网数据源节点获得初始的物联网数据并执行完整性校验计算，加入完整性校验码；将加入完整性校验码的物联网数据传输给物联网数据接收方；其中，
所述步骤S1具体包括：评估对本物联网数据源节点的物联网数据执行完整性校验计算的计算需求量
Figure 41443DEST_PATH_IMAGE001
；其中，
Figure 144528DEST_PATH_IMAGE002
表示完整性校验计算的计算需求量，
Figure 976218DEST_PATH_IMAGE003
表示完整性校验计算预计的计算资源需求数，所述计算资源需求数包括评估时间窗口内的线程需求数、能耗需求数，
Figure 215569DEST_PATH_IMAGE004
代表节点序号；
Figure 310564DEST_PATH_IMAGE005
为完整性校验计算预计的计算数据量，根据评估时间窗口内的本节点需要进行完整性校验计算的物联网数据总量确定
Figure 697683DEST_PATH_IMAGE005
；分别测算物联网数据源节点和物联网汇聚节点执行完整性校验计算的开销，并且根据校验分配策略，确定通过本节点的校验专用芯片单元对物联网数据执行完整性校验计算，或者由物联网汇聚节点对物联网数据执行完整性校验计算；根据所述校验分配策略，将本节点加入完整性校验码的物联网数据发送给物联网汇聚节点，或者将初始的物联网数据发送给物联网汇聚节点；
并且，确定物联网数据源节点执行物联网数据完整性校验计算的计算开销为：
Figure 3
；其中，
Figure 895763DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 958397DEST_PATH_IMAGE009
；其中
Figure 770495DEST_PATH_IMAGE010
表示节点序号为
Figure 147250DEST_PATH_IMAGE011
的物联网数据源节点的计算开销；
Figure 423511DEST_PATH_IMAGE012
表示时间开销权重，
Figure 93264DEST_PATH_IMAGE013
是时间开销，
Figure 454975DEST_PATH_IMAGE014
表示序号为
Figure 369842DEST_PATH_IMAGE015
的物联网数据源节点在单位时间窗口内计算数据量，
Figure 4
表示计算资源开销权重，
Figure 373887DEST_PATH_IMAGE017
表示计算资源开销，
Figure 894998DEST_PATH_IMAGE018
表示该物联网数据源节点每单位计算资源的计算资源开销系数，
Figure 675872DEST_PATH_IMAGE019
表示该物联网数据源节点每单位数据量的计算资源开销系数；
对于序号为
Figure 864408DEST_PATH_IMAGE020
的物联网数据源节点，计算由物联网汇聚节点分担其物联网数据完整性校验计算的计算开销为：
Figure 439746DEST_PATH_IMAGE021
；其中，
Figure 448153DEST_PATH_IMAGE022
；其中，
Figure 767139DEST_PATH_IMAGE023
表示物联网汇聚节点分担序号为
Figure 810182DEST_PATH_IMAGE027
的物联网数据源节点的物联网数据完整性校验计算所带来的开销，
Figure 25262DEST_PATH_IMAGE025
是物联网数据源节点将初始的物联网数据上传给物联网汇聚节点的时间开销，
Figure 285080DEST_PATH_IMAGE026
表示物联网汇聚节点对序号为
Figure 345440DEST_PATH_IMAGE027
的物联网数据源节点的物联网数据执行完整性校验计算的时间开销，其中
Figure 570885DEST_PATH_IMAGE028
表示物联网汇聚节点在单位时间窗口内计算数据量，
Figure 425708DEST_PATH_IMAGE029
表示风险开销；
所述校验分配策略为：当物联网数据源节点的完整性校验计算的计算开销
Figure 471025DEST_PATH_IMAGE030
小于等于物联网汇聚节点的完整性校验计算的计算开销
Figure 69496DEST_PATH_IMAGE031
，则通过物联网数据源节点进行数据完整性校验计算；当物联网数据源节点的完整性校验计算的计算开销
Figure 149448DEST_PATH_IMAGE030
大于物联网汇聚节点的数据完整性校验计算的计算开销
Figure 175173DEST_PATH_IMAGE031
，则由物联网汇聚节点执行数据完整性校验计算。
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