CN112787823B - 基于区块链的智能检测设备身份认证方法、系统及装置 - Google Patents

基于区块链的智能检测设备身份认证方法、系统及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于区块链的智能检测设备身份认证方法、系统及装置，所述方法包括以下步骤：基于服务器验证智能检测设备的数字证书的真实性和有效性；当所述数字证书具备真实性和时效性时，对在区块链内的智能检测设备和服务器进行初始化登记；区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，区块链节点验证所述交易请求的完整性；当所述交易请求完整时，区块链节点验证所述智能检测设备的身份。本发明通过智能检测设备组建区块链网络，身份信息作为交易数据进行验证解决设备身份真实性问题；然后通过建立局域网的数字证书签发体系，设定各智能检测设备的数字证书的有效期，通过数字证书有效期保证智能检测设备正确提供服务。

Description

基于区块链的智能检测设备身份认证方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及区块链技术对智能检测设备进行身份认证技术领域，特别是涉及一种基于区块链的智能检测设备身份认证方法、系统及装置。
背景技术
在发电厂燃料化验检测、主辅机监测网络场景中，包含一些关键的智能检测设备系统和信息管理系统，智能检测设备输出的关键数据，通过汇聚到检测信息管理系统。智能检测设备和智能检测设备的数据要求不可篡改，安全性要求高。
设备身份认证是在数据检测、数据交互前对接入网络系统的设备身份进行识别鉴定的一种安全机制。身份认证机制一方面能够确保系统中智能检测设备之间能利用各自的合法身份建立起信任关系进行端到端的安全数据通信，另一方面则能够限制身份非法设备接入网络系统避免其带来的一系列安全隐患，从而使得整个系统安全可靠运行。
因此，希望能够解决如何进行智能检测设备的数字证书的验证，以及智能检测设备的身份验证的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于区块链的智能检测设备身份认证方法、系统及装置，用于解决现有技术中如何进行智能检测设备的数字证书的验证，以及智能检测设备的身份验证的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于区块链的智能检测设备身份认证方法，包括以下步骤：基于服务器验证智能检测设备的数字证书的真实性和有效性；当所述数字证书具备真实性和时效性时，对在区块链内的智能检测设备和服务器进行初始化登记；区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，区块链节点验证所述交易请求的完整性；当所述交易请求完整时，区块链节点验证所述智能检测设备的身份。
为实现上述目的，本发明还提供一种基于区块链的智能检测设备身份认证系统，包括：第一验证模块、登记模块和第二验证模块；所述第一验证模块用于基于服务器验证智能检测设备的数字证书的真实性和有效性；所述登记模块用于当所述数字证书具备真实性和时效性时，对在区块链内的智能检测设备和服务器进行初始化登记；所述第二验证模块用于区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，区块链节点验证所述交易请求的完整性；当所述交易请求完整时，区块链节点验证所述智能检测设备的身份。
为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一上述基于区块链的智能检测设备身份认证方法。
为实现上述目的，本发明还提供一种基于区块链的智能检测设备身份认证装置，包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器与所述存储器相连，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述基于区块链的智能检测设备身份认证装置执行任一上述的基于区块链的智能检测设备身份认证方法。
如上所述，本发明的一种基于区块链的智能检测设备身份认证方法、系统及装置，具有以下有益效果：通过智能检测设备组建区块链网络，身份信息作为交易数据进行验证解决设备身份真实性问题；然后通过建立局域网的数字证书签发体系，设定各智能检测设备的数字证书的有效期，通过数字证书有效期保证智能检测设备正确提供服务。
附图说明
图1a显示为本发明的基于区块链的智能检测设备身份认证方法于一实施例中的流程图；
图1b显示为本发明的基于区块链的智能检测设备身份认证方法于一实施例中的结构示意图；
图1c显示为本发明的基于区块链的智能检测设备身份认证方法于又一实施例中的流程图；
图1d显示为本发明的基于区块链的智能检测设备身份认证方法于再一实施例中的流程图；
图1e显示为本发明的基于区块链的智能检测设备身份认证方法于再一实施例中的结构示意图；
图2显示为本发明的基于区块链的智能检测设备身份认证系统于一实施例中的结构示意图；
图3显示为本发明的基于区块链的智能检测设备身份认证装置于一实施例中的结构示意图。
元件标号说明
21 第一验证模块
22 登记模块
23 第二验证模块
31 处理器
32 存储器
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。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，故图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的基于区块链的智能检测设备身份认证方法、系统及装置，通过智能检测设备组建区块链网络，身份信息作为交易数据进行验证解决设备身份真实性问题；然后通过建立局域网的数字证书签发体系，设定各智能检测设备的数字证书的有效期，通过数字证书有效期保证智能检测设备正确提供服务。
如图1a所示，于一实施例中，本发明的基于区块链的智能检测设备身份认证方法，包括以下步骤：
步骤S11、基于服务器验证智能检测设备的数字证书的真实性和有效性。
具体地，所述基于服务器验证智能检测设备的数字证书的真实性和有效性包括：服务器创建第一私钥，基于所述第一私钥生成第一公钥、服务器证书和数字证书，所述数字证书包括证书有效期，发送所述第一公钥和数字证书至智能检测设备；服务器发送服务器证书至智能检测设备，以使所述智能检测设备基于第一公钥验证所述服务器证书的有效性，服务器接收所述智能检测设备发送的数字证书，服务器基于所述第一公钥验证所述数字证书的真实性和时效性。例如，通过建立局域网CA服务，通过颁发数字证书，确认智能检测设备身份，作为区块节点组建区块链网络。如图1b中，先创建私有根CA(第一私钥)，然后导出只包含公钥的根证书ca.crt(第一公钥)，创建颁发服务器证书server.crt和检测设备证书eq.crt(数字证书)，客户端安装服务器根证书Ca.crt(第一公钥)到客户端信任证书库中，服务器端安装服务器根证书Ca.crt到服务器信任证书库中。且服务器与智能检测设备也具有对应关系，例如服务器1对应智能检测设备1，服务器2对应智能检测设备2，一个服务器可对应一种类型或一批智能检测设备。
具体地，还包括当所述数字证书具有真实性不具有有效性时，对所述设备进行校准，服务器重新基于第一私钥生成第一公钥、服务器证书和数字证书，所述数字证书包括证书有效期，发送所述第一公钥和数字证书至智能检测设备。例如，通过数字证书有效期机制，强制智能检测设备到期校准，校准以后更新证书，做智能检测设备有效性检查。智能检测设备发起请求，服务器先将服务器证书server.crt发给智能检测设备，智能检测设备会到智能检测设备信任证书库中进行验证，因为服务器证书server.crt是创建私有根CA(第一私钥)颁发的，所以验证通过；如果服务器证书有问题，则连接无法建立。客户端将数字证书eq.crt发给服务器，服务器首先数字证书内容的时效性，主要包括证书有效期和域名等，不同的智能检测设备时效期不同，从12个月到24个月不等。然后验证证书的真实性，通过本地第一公钥解密验证证书，检测是否匹配，同理因为数字证书eq.crt是私有根CA(第一私钥)颁发的，所以验证通过。如果数字证书超过有效期，那么需要对智能检测设备进行校准，然后通知服务器，重新生成数字证书并进行颁发，新的数字证书有效期重置为标准校准周期，保障智能检测设备可以定期进行检验、校准才能使用。表1为智能检测设备有效期表。约定各检测设备的标定期限，通过数字证书有效期机制，强制设备到期标定，标定以后更新数字证书，做设备有效性检查。
表1智能检测设备有效期表
Figure BDA0002919241900000041
具体地，所述智能检测设备包括：自动汽车采样机、皮带采样机、破碎缩分一体化设备、智能量热仪、智能马弗炉、智能测硫仪、灰熔融性测定仪。
步骤S12、当所述数字证书具备真实性和时效性时，对在区块链内的智能检测设备和服务器进行初始化登记。
具体地，所述对在区块链内的智能检测设备和服务器进行初始化登记包括：通过区块链技术，把区块链网络中的服务器和智能检测设备的身份信息作为交易数据上链，验证成功后生成区块，可进行身份的查询和存储。所述身份信息用于识别区分各个服务器和智能检测设备。区块链交易的是各类智能检测设备和服务器的身份信息，局域网内的服务器、PC和智能检测设备作为区块链的节点，主要用于接收和验证智能检测设备产生的数据信息，并封装成相应的数据区块进行共识，待共识完成后将其链接到前一区块。所述对在区块链内的智能检测设备和服务器进行初始化登记包括：对智能检测设备和服务器的身份ID和签名进行登记，身份ID：eqID，用字符串表示，具有唯一性，比如元素分析仪命名为PCAE，马弗炉命名为MURF等；二是对智能检测设备进行服务器签名：APPsign，服务器为所有其他服务器和智能检测设备制作的一个信任数字签名，由服务器的第一私钥对智能检测设备ID和所述智能检测设备名称的哈希值进行数字签名，也具有唯一性。
步骤S13、区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，区块链节点验证所述交易请求的完整性；当所述交易请求完整时，区块链节点验证所述智能检测设备的身份。
具体地，所述区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，区块链节点验证所述交易请求的完整性包括：区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，所述交易请求包括：第二签名和第二公钥，所述第二签名由所述智能检测设备基于智能检测设备的第二私钥对第一签名和所述智能检测设备名称进行签名得到，所述第二公钥与所述第二私钥对应；所述第一签名由所述第一私钥对哈希值进行签名得到，所述哈希值为所述智能检测设备ID和所述智能检测设备名称对应的哈希值；基于所述第二公钥验证所述第二签名的真实性；当所述第二签名真实时，表示所述交易请求完整。
具体地，当所述交易请求完整时还包括：将所述交易请求封装成数据区块，发送所述数据区块至所述区块链的其他节点。例如，智能检测设备向区块链节点发送区块链交易请求，例如马弗炉为智能检测设备，当区块链节点接收到交易请求时，利用智能检测设备的第二公钥来签名验证该交易的完整性，验证通过后，接着查询区块链中是否已经存在包含马弗炉的数据区块，如果不存在，则通过该创建请求。当创建请求通过后，区块链节点将该请求交易封装成相应的创建数据区块，发送给其他区块链节点，通过相应的共识算法将该交易存储在新的区块中，形成最新的区块链。防止之前已经有同一交易请求的存在。
具体地，所述区块链节点验证所述智能检测设备的身份包括：所述区块链节点基于所述第二公钥验证所述第二签名的真实性；当所述第二签名真实时，所述区块链节点基于第一公钥验证所述第一签名的真实性。例如，a)马弗炉利用第二私钥对第一签名和所述智能检测设备名称进行签名，签名的信息包括MURF(所述智能检测设备名称)和APPsign(第一签名)，发送到区块链节点进行交易请求；b)区块链节点收到交易请求时，利用马弗炉的第二公钥对交易签名(第二签名)进行验证，同时利用服务器的第一公钥对第一签名进行验证，这两个验证都通过，表明马弗炉设备身份认证成功。
具体地，如图1c所示，基于服务器验证智能检测设备(客户端)的数字证书的真实性和有效性；服务器创建第一私钥，基于所述第一私钥生成第一公钥、服务器证书和数字证书，所述数字证书包括证书有效期，发送所述第一公钥和数字证书至智能检测设备；服务器发送服务器证书至智能检测设备，以使所述智能检测设备基于第一公钥验证所述服务器证书的有效性，服务器接收所述智能检测设备发送的数字证书，服务器基于所述第一公钥验证所述数字证书的真实性和时效性。当所述数字证书具备真实性和时效性时，对在区块链内的智能检测设备和服务器进行初始化登记。还包括当所述数字证书具有真实性不具有有效性时，对所述设备进行校准，服务器重新基于第一私钥生成第一公钥、服务器证书和数字证书，所述数字证书包括证书有效期，发送所述第一公钥和数字证书至智能检测设备。
具体地，如图1d所示，所述区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，区块链节点验证所述交易请求的完整性包括：区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，所述交易请求包括：第二签名(私钥签名)和第二公钥(智能设备1公钥)，所述第二签名由所述智能检测设备基于智能检测设备的第二私钥对第一签名(APPsign)和所述智能检测设备名称(eqID)进行签名得到，所述第二公钥与所述第二私钥对应；所述第一签名由所述第一私钥对哈希值进行签名得到，所述哈希值为所述智能检测设备ID和所述智能检测设备名称对应的哈希值；基于所述第二公钥验证所述第二签名的真实性；当所述第二签名真实时，表示所述交易请求完整。所述区块链节点基于所述第二公钥验证所述第二签名的真实性；当所述第二签名真实时，所述区块链节点基于第一公钥(APP公钥)验证所述第一签名的真实性。可以自动化完成智能检测设备在复杂工作条件约束下的身份认证，提醒及时进行智能检测设备的运维和校准，并且为后续数据交互提供可信条件，尤其是关键数据的产生和交互过程的自动化可以避免人为参与和干预数据，保障数据准确性；同时全过程的自动化也减轻人员工作量。
具体地，如图1e所示，为马弗炉交易请求包括第二签名和第二公钥，所述第二签名由所述智能检测设备基于智能检测设备的第二私钥对第一签名(APPsign)和所述智能检测设备名称(MURF)进行签名得到。
如图2所示，于一实施例中，本发明的基于区块链的智能检测设备身份认证系统，包括：第一验证模块21、登记模块22和第二验证模块23；所述第一验证模块21用于基于服务器验证智能检测设备的数字证书的真实性和有效性；所述登记模块22用于当所述数字证书具备真实性和时效性时，对在区块链内的智能检测设备和服务器进行初始化登记；所述第二验证模块23用于区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，区块链节点验证所述交易请求的完整性；当所述交易请求完整时，区块链节点验证所述智能检测设备的身份。
需要说明的是，第一验证模块21、登记模块22和第二验证模块23的结构和原理与上述基于区块链的智能检测设备身份认证方法中的步骤一一对应，故在此不再赘述。
需要说明的是，应理解以上系统的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(Micro Processor Uint，简称MPU)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
于本发明一实施例中，本发明还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一所述基于区块链的智能检测设备身份认证方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
如图3所示，于一实施例中，本发明的基于区块链的智能检测设备身份认证装置包括：处理器31和存储器32；所述存储器32用于存储计算机程序；所述处理器31与所述存储器32相连，用于执行所述存储器32存储的计算机程序，以使所述基于区块链的智能检测设备身份认证装置执行任一所述的基于区块链的智能检测设备身份认证方法。
具体地，所述存储器32包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
优选地，所述处理器31可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
综上所述，本发明基于区块链的智能检测设备身份认证方法、系统及装置，通过智能检测设备组建区块链网络，身份信息作为交易数据进行验证解决设备身份真实性问题；然后通过建立局域网的数字证书签发体系，设定各智能检测设备的数字证书的有效期，通过数字证书有效期保证智能检测设备正确提供服务。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种基于区块链的智能检测设备身份认证方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于服务器验证智能检测设备的数字证书的真实性和有效性；
当所述数字证书具备真实性和时效性时，对在区块链内的智能检测设备和服务器进行初始化登记；
区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，区块链节点验证所述交易请求的完整性；
当所述交易请求完整时，区块链节点验证所述智能检测设备的身份；
所述区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，区块链节点验证所述交易请求的完整性包括：
区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，所述交易请求包括：第二签名和第二公钥，所述第二签名由所述智能检测设备基于智能检测设备的第二私钥对第一签名和所述智能检测设备名称进行签名得到，所述第二公钥与所述第二私钥对应；
所述第一签名由第一私钥对哈希值进行签名得到，所述哈希值为所述智能检测设备ID和所述智能检测设备名称对应的哈希值；
基于所述第二公钥验证所述第二签名的真实性；当所述第二签名真实时，表示所述交易请求完整。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的智能检测设备身份认证方法，其特征在于，所述基于服务器验证智能检测设备的数字证书的真实性和有效性包括：
服务器创建第一私钥，基于所述第一私钥生成第一公钥、服务器证书和数字证书，所述数字证书包括证书有效期，发送所述第一公钥和数字证书至智能检测设备；
服务器发送服务器证书至智能检测设备，以使所述智能检测设备基于第一公钥验证所述服务器证书的有效性，服务器接收所述智能检测设备发送的数字证书，服务器基于所述第一公钥验证所述数字证书的真实性和时效性。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的智能检测设备身份认证方法，其特征在于，还包括当所述数字证书具有真实性不具有有效性时，对所述设备进行校准，服务器重新基于第一私钥生成第一公钥、服务器证书和数字证书，所述数字证书包括证书有效期，发送所述第一公钥和数字证书至智能检测设备。
4.根据权利要求1所述的基于区块链的智能检测设备身份认证方法，其特征在于，所述区块链节点验证所述智能检测设备的身份包括：
所述区块链节点基于所述第二公钥验证所述第二签名的真实性；
当所述第二签名真实时，所述区块链节点基于第一公钥验证所述第一签名的真实性。
5.根据权利要求1所述的基于区块链的智能检测设备身份认证方法，其特征在于，当所述交易请求完整时还包括：将所述交易请求封装成数据区块，发送所述数据区块至所述区块链的其他节点。
6.根据权利要求1所述的基于区块链的智能检测设备身份认证方法，其特征在于，所述智能检测设备包括：自动汽车采样机、皮带采样机、破碎缩分一体化设备、智能量热仪、智能马弗炉、智能测硫仪、灰熔融性测定仪。
7.一种基于区块链的智能检测设备身份认证系统，其特征在于，包括：第一验证模块、登记模块和第二验证模块；
所述第一验证模块用于基于服务器验证智能检测设备的数字证书的真实性和有效性；所述登记模块用于当所述数字证书具备真实性和时效性时，对在区块链内的智能检测设备和服务器进行初始化登记；
所述第二验证模块用于区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，区块链节点验证所述交易请求的完整性；当所述交易请求完整时，区块链节点验证所述智能检测设备的身份；
所述第二验证模块用于区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，区块链节点验证所述交易请求的完整性包括：
区块链节点接收智能检测设备发送的交易请求，所述交易请求包括：第二签名和第二公钥，所述第二签名由所述智能检测设备基于智能检测设备的第二私钥对第一签名和所述智能检测设备名称进行签名得到，所述第二公钥与所述第二私钥对应；
所述第一签名由第一私钥对哈希值进行签名得到，所述哈希值为所述智能检测设备ID和所述智能检测设备名称对应的哈希值；
基于所述第二公钥验证所述第二签名的真实性；当所述第二签名真实时，表示所述交易请求完整。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行，以实现权利要求1至6中任一项所述基于区块链的智能检测设备身份认证方法。
9.一种基于区块链的智能检测设备身份认证装置，其特征在于，包括：处理器和存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器与所述存储器相连，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述基于区块链的智能检测设备身份认证装置执行权利要求1至6中任一项所述的基于区块链的智能检测设备身份认证方法。
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