CN113609463A - 一种基于区块链身份管理的物联网系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于区块链身份管理的物联网系统，包括嵌入式物联模块、身份注册模块、用户管理终端、联网模块、远程检测服务器和区块链模块，所述嵌入式物联模块可拆卸地与电器设备连接，所述联网模块作为电器物联网的接口与外部网络连接并用于验证访问者身份，所述身份注册模块安装于电器设备内，所述用户管理终端通过所述联网模块接收电器设备的运行数据并控制物联网中的电器设备，所述远程检测服务器能够收集到对应的电器设备的数据并进行检测，所述区块链模块用于记录用户的身份信息以及操作信息。该系统能够兼容不同的厂家，通过对物联网的访问具有高度安全性。

Description

一种基于区块链身份管理的物联网系统

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于区块链身份管理的物联网系统。

背景技术

当前的物联网技术在快速发展，使用户能够在外部通过网络控制家里的电器，实现智能化，但当前物联网系统的兼容性不够高，不同厂家不能够接入物联网中实现远程检测维修，同时，物联网的访问机制存在缺陷，外部个体能够通过仿冒用户身份对物联网进行控制，安全性不够高。

现在已经开发出了很多物联网系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有的物联网系统有如公开号为KR101638614B1，KR101806070B1、CN105471972B和KR101708438B1所公开的系统，包括对象平台、通信平台和运营商管理平台；对象平台通过通信平台与运营商管理平台建立通信协议；所述对象平台包括感知信息系统和控制信息系统；感知信息系统获取对象平台端的感知信息；控制信息系统是通过控制信息对对象实行控制；所述通信平台包括感知信息通信系统和控制信息通信系统；运营商管理平台包括感知信息管理系统和控制信息管理系统。但该系统兼容性不够高，也存在访问风险，访问记录也容易被篡改。

发明内容

本发明的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种基于区块链身份管理的物联网系统，

本发明采用如下技术方案：

一种基于区块链身份管理的物联网系统，包括嵌入式物联模块、身份注册模块、用户管理终端、联网模块、远程检测服务器和区块链模块，所述身份注册模块具有基础ID，所述注册模块通过所述嵌入式物联模块与所述联网模块连接并构成物联网，所述用户管理终端具有用户ID并通过所述联网模块访问物联网，所述用户管理终端能够上传数据给所述远程检测服务器并接收检测结果，所述区块链模块用户记录用户ID信息以及对物联网的操作信息；

所述用户管理终端能够利用基础ID、用户ID和自主设置或生成的密钥得到设备ID，所述用户ID、密钥和设备ID是所述用户管理终端连接远程检测服务器以及联网模块的凭证，所述远程检测服务器内包括了基础ID库和设备ID生成协议，所述远程检测服务器依据所述设备ID生成协议对所述所述用户ID、密钥和设备ID进行计算处理得到基础ID，并与所述基础ID库进行比对，比对成功则与所述用户管理终端连接成功并提供远程在线检测服务；

所述身份注册模块中内置了相同的设备ID生成协议，所述联网模块依据所述身份注册模块内的设备ID生成协议对所述用户管理终端的访问进行验证，验证通过后所述用户管理终端能够下发对应的控制指令；

所述控制指令包括旧设备ID、新设备ID、密钥以及具体操作指令，所述旧设备ID用于指明需要操作的对象，所述新设备ID和密钥用于验证指令的合法性；

所述用户管理终端包括密钥管理器，所述密钥管理器用于自动生成密钥以及设备ID，所述密钥管理器通过下述公式生成密钥：

；

其中，

表示旧密钥M的第i个字符对应的值，

表示新密钥

的第i个字符对应的值，

表示所有使用过的密钥中对应位置字符对应的值为j的总个数；

所述用户管理终端在下发新的控制指令前需要利用所述密钥管理器生成新的密钥和设备ID，且所述控制指令中的旧设备ID和新设备ID需不一致才有效，使密钥具有一次有效性；

进一步的，所述身份注册模块安装于电器设备内，所述嵌入式物联模块可拆卸地与电器设备连接，所述嵌入式物联模块能够读取所述身份注册模块内的基础ID和设备ID生成协议；

进一步的，所述区块链模块中包括ID创建单元，所述ID创建单元直接将生成的用户ID发送至初次接入区块链模块中的用户管理终端；

进一步的，所述联网模块将设备ID与所述嵌入式物联模块匹配后保存在列表信息中，当所述用户管理终端下发有效的控制指令后，所述设备ID与所述控制指令中的旧设备ID进行对比，指令执行后，所述控制指令中的新设备ID替换列表信息中的设备ID；

进一步的，所述区块链模块在所述用户管理终端创建用户ID时会赋予所述用户管理终端一个系统标志，所有用户管理终端的系统标志是统一的，所述系统标志是所述用户管理终端与所述联网模块连接的必要条件，系统外的设备无法访问联网模块。

本发明所取得的有益效果是：

本系统通过区块链技术对用户名单和访问操作进行记录，使访问记录不被篡改，方便在出现问题时进行追溯和定责，本发明通过基础ID、用户ID和密钥生成设备ID，以设备ID、用户ID和密钥为访问凭证，基础ID为验证内容，使所有厂家都能够兼容进系统内，提高了兼容性，而对物联网进行访问时，密钥和设备ID具有一次有效性，并利用密钥管理器不断变更密钥，使得密钥即便被窃取也无法发送有效的控制指令，大大提高了访问物联网的安全性。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1为整体结构框架示意图；

图2为用户管理终端与远程检测服务器连接验证机制示意图；

图3为设备ID生成示意图；

图4为控制指令验证示意图；

图5为密钥一次性验证流程示意图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内，包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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组件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一。

本实施例提供了一种基于区块链身份管理的物联网系统，包括嵌入式物联模块、身份注册模块、用户管理终端、联网模块、远程检测服务器和区块链模块，所述身份注册模块具有基础ID，所述注册模块通过所述嵌入式物联模块与所述联网模块连接并构成物联网，所述用户管理终端具有用户ID并通过所述联网模块访问物联网，所述用户管理终端能够上传数据给所述远程检测服务器并接收检测结果，所述区块链模块用户记录用户ID信息以及对物联网的操作信息；

所述用户管理终端能够利用基础ID、用户ID和自主设置或生成的密钥得到设备ID，所述用户ID、密钥和设备ID是所述用户管理终端连接远程检测服务器以及联网模块的凭证，所述远程检测服务器内包括了基础ID库和设备ID生成协议，所述远程检测服务器依据所述设备ID生成协议对所述所述用户ID、密钥和设备ID进行计算处理得到基础ID，并与所述基础ID库进行比对，比对成功则与所述用户管理终端连接成功并提供远程在线检测服务；

所述身份注册模块中内置了相同的设备ID生成协议，所述联网模块依据所述身份注册模块内的设备ID生成协议对所述用户管理终端的访问进行验证，验证通过后所述用户管理终端能够下发对应的控制指令；

所述控制指令包括旧设备ID、新设备ID、密钥以及具体操作指令，所述旧设备ID用于指明需要操作的对象，所述新设备ID和密钥用于验证指令的合法性；

所述用户管理终端包括密钥管理器，所述密钥管理器用于自动生成密钥以及设备ID，所述密钥管理器通过下述公式生成密钥：

；

其中，

表示旧密钥M的第i个字符对应的值，

表示新密钥

的第i个字符对应的值，

表示所有使用过的密钥中对应位置字符对应的值为j的总个数；

所述用户管理终端在下发新的控制指令前需要利用所述密钥管理器生成新的密钥和设备ID，且所述控制指令中的旧设备ID和新设备ID需不一致才有效，使密钥具有一次有效性；

所述身份注册模块安装于电器设备内，所述嵌入式物联模块可拆卸地与电器设备连接，所述嵌入式物联模块能够读取所述身份注册模块内的基础ID和设备ID生成协议；

所述区块链模块中包括ID创建单元，所述ID创建单元直接将生成的用户ID发送至初次接入区块链模块中的用户管理终端；

所述联网模块将设备ID与所述嵌入式物联模块匹配后保存在列表信息中，当所述用户管理终端下发有效的控制指令后，所述设备ID与所述控制指令中的旧设备ID进行对比，指令执行后，所述控制指令中的新设备ID替换列表信息中的设备ID；

所述区块链模块在所述用户管理终端创建用户ID时会赋予所述用户管理终端一个系统标志，所有用户管理终端的系统标志是统一的，所述系统标志是所述用户管理终端与所述联网模块连接的必要条件，系统外的设备无法访问联网模块。

实施例二。

本实施例包含了实施例一的全部内容，本实施例提供了一种基于区块链身份管理的物联网系统，包括嵌入式物联模块、身份注册模块、用户管理终端、联网模块、远程检测服务器和区块链模块，所述嵌入式物联模块可拆卸地与电器设备连接，用于构建电器物联网，所述联网模块作为电器物联网的接口与外部网络连接并用于验证访问者身份，所述身份注册模块安装于电器设备内，用于注册电器的数字身份，所述用户管理终端通过所述联网模块接收电器设备的运行数据并控制物联网中的电器设备，所述远程检测服务器能够收集到对应的电器设备的数据并进行检测，检测结果发送至所述用户管理终端，所述区块链模块用于记录用户的身份信息以及操作信息；

结合图2，所述身份注册模块内含有出厂设置的基础ID，所述用户管理终端拥有用户ID，所述身份注册模块通过所述嵌入式物联模块接入物联网后在所述用户管理终端操作下生成设备ID，所述设备ID与所述基础ID和所述用户ID相关，所述身份注册模块内置对应的远程检测服务器的地址，所述用户管理终端访问远程检测服务器的地址并提供所述设备ID和用户ID，所述远程检测服务器根据所述设备ID和用户ID处理得到基础ID，并与内部的ID库对比，对比通过后开放所述用户管理终端的访问权，所述用户管理终端通过用户ID与所述联网模块建立连接，所述用户管理终端通过设备ID对对应的电器设备进行控制，所述用户管理终端与所述联网模块建立连接后，所述联网模块能够直接将电器设备的运行数据发送给所述用户管理终端，所述用户管理终端能够选择是否将运行数据发送给对应的远程检测服务器进行检测；

所述用户ID会记录在区块链模块中，所述用户管理终端在初次接入所述区块链模块时会创建新的用户ID，并将用户ID发送至区块链模块进行审核，当无重复用户ID时审核通过，记录新用户ID，若有重复ID，则需另外再创建新ID；

为提高用户ID的创建效率，区块链模块中包括ID创建单元，所述ID创建单元直接将生成的用户ID发送至初次接入区块链模块中的用户管理终端，由于所述ID创建单元在所述区块链模块内部，所述ID创建单元生成的ID不会与原有的用户ID重复；

所述身份注册模块内包括设备ID生成协议，所述用户管理终端利用基础ID和用户ID根据所述ID生成协议得到设备ID，对应的远程检测服务器包括相同的设备ID生成协议；

结合图3，所述设备ID生成协议中规定的生成设备ID的方法包括如下步骤：

S1、将所述基础ID和用户ID的字符串的每个字符转换成数字，基础ID的数字保存在数组a[m]中，用户ID的数字保存在数组b[n]中，m为基础ID的长度，n为用户ID的长度；

S2、将密钥字符串的每个字符转换成数字后保存在数组c[m]中，所述密钥字符串由所述用户管理终端设置，所述密钥字符串的长度与所述基础ID的长度相同；

S3、计算中间数组d[m]；

当m=n时，计算公式为：

；

当m>n时，计算公式为：

；

当m<n时，

先计算：

再计算：

S4、使用数组c[m]对数组d[m]进行调整得到数组e[m]，调整公式为：

；

S5、将数组e[m]转换成字符串得到设备ID；

上述生成设备ID的方法具有可逆性，通过设备ID、用户ID和密钥可计算得到基础ID；

设备ID、用户ID在区块链中被记录，属于公开信息，而密钥和基础ID未在区块链中记录，属于保密信息；

在物联网中添加新的电器设备包括如下步骤：

S21、将所述嵌入式物联模块安装于电器设备内，并读取所述身份注册模块内的信息；

S22、将所述用户管理终端与联网模块连接；

S23、在所述用户管理终端和所述嵌入式物联模块上输入相同的口令，使所述嵌入式物联模块与所述联网模块完成对接；

S24、所述用户管理终端获取到基础ID与设备ID生成协议，在所述用户管理终端上输入密钥后生成设备ID；

S25、所述联网模块将设备ID与所述嵌入式物联模块匹配后保存在列表信息中；

所述用户管理终端通过用户ID与所述联网模块初步连接，提交设备ID和密钥，物联网中对应的电器设备对设备ID和密钥进行验证，验证通过后所述用户管理终端与所述联网模块正式连接，所述用户管理终端能够接收数据并下发控制指令，所述控制指令中包括需要控制的电器设备的设备ID、相应的密钥以及具体操作指令，电器设备中的身份注册模块会对设备ID和密钥进行验证，验证无误后执行具体操作指令；

结合图4和图5，所述用户管理终端包括密钥管理器，所述密钥管理器用于自动生成密钥以及设备ID，由于用户管理终端在给所述联网模块下发控制指令时，存在被窃取信息的可能，所以通过所述密钥管理器不断更新设备ID和密钥，使每次更新的设备ID和密钥具有一次有效性，所述控制指令中的设备ID包括旧设备ID和新设备ID，所述旧设备ID用于指明需要操作的对象，所述新设备ID和密钥用于验证指令的合法性，当电器设备执行指令后，所述联网模块将列表信息中的旧设备ID替换成新设备ID，当控制指令中的旧设备ID和新设备ID相同时，所述联网模块会判断该指令为非法指令，所以当控制指令被外部单位截取时，外部单位也无法下发合法的控制指令；

所述区块链模块在所述用户管理终端创建用户ID时会赋予所述用户管理终端一个系统标志，所有用户管理终端的系统标志是统一的，所述系统标志是所述用户管理终端与所述联网模块连接的必要条件，系统外的设备无法访问联网模块，系统内的其余用户管理终端即使成功仿冒身份并下发合法的控制指令，操作信息会被记录在区块链中，方便有效地进行追责；

所述密钥管理器通过下述公式生成密钥：

；

其中，

表示旧密钥M的第i个字符对应的值，

表示新密钥

的第i个字符对应的值，

表示所有使用过的密钥中对应位置字符对应的值为j的个数总和；

上述方式能够使产生的新密钥不具规律性，且不易产生重复密钥，增加了控制指令被破译的难度。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种基于区块链身份管理的物联网系统，其特征在于，包括嵌入式物联模块、身份注册模块、用户管理终端、联网模块、远程检测服务器和区块链模块，所述身份注册模块具有基础ID，所述身份注册模块通过所述嵌入式物联模块与所述联网模块连接并构成物联网，所述用户管理终端具有用户ID并通过所述联网模块访问物联网，所述用户管理终端能够上传数据给所述远程检测服务器并接收检测结果，所述区块链模块用户记录用户ID信息以及对物联网的操作信息；

所述用户管理终端能够利用基础ID、用户ID和自主设置或生成的密钥得到设备ID，所述用户ID、密钥和设备ID是所述用户管理终端连接远程检测服务器以及联网模块的凭证，所述远程检测服务器内包括了基础ID库和设备ID生成协议，所述远程检测服务器依据所述设备ID生成协议对所述用户ID、密钥和设备ID进行计算处理得到基础ID，并与所述基础ID库进行比对，比对成功则与所述用户管理终端连接成功并提供远程在线检测服务；

所述身份注册模块中内置了相同的设备ID生成协议，所述联网模块依据所述身份注册模块内的设备ID生成协议对所述用户管理终端的访问进行验证，验证通过后所述用户管理终端下发对应的控制指令；

所述控制指令包括旧设备ID、新设备ID、密钥以及具体操作指令，所述旧设备ID用于指明需要操作的对象，所述新设备ID和密钥用于验证指令的合法性；

所述用户管理终端包括密钥管理器，所述密钥管理器用于自动生成密钥以及设备ID，所述密钥管理器通过下述公式生成密钥：

；

其中，

表示旧密钥M的第i个字符对应的值，

表示新密钥

的第i个字符对应的值，

表示所有使用过的密钥中对应位置字符对应的值为j的总个数；

所述用户管理终端在下发新的控制指令前需要利用所述密钥管理器生成新的密钥和设备ID，且所述控制指令中的旧设备ID和新设备ID需不一致才有效，使密钥具有一次有效性。

2.如权利要求1所述的一种基于区块链身份管理的物联网系统，其特征在于，所述身份注册模块安装于电器设备内，所述嵌入式物联模块可拆卸地与电器设备连接，所述嵌入式物联模块能够读取所述身份注册模块内的基础ID和设备ID生成协议。

3.如权利要求2所述的一种基于区块链身份管理的物联网系统，其特征在于，所述区块链模块中包括ID创建单元，所述ID创建单元直接将生成的用户ID发送至初次接入区块链模块中的用户管理终端。

4.如权利要求3所述的一种基于区块链身份管理的物联网系统，其特征在于，所述联网模块将设备ID与所述嵌入式物联模块匹配后保存在列表信息中，当所述用户管理终端下发有效的控制指令后，所述设备ID与所述控制指令中的旧设备ID进行对比，指令执行后，所述控制指令中的新设备ID替换列表信息中的设备ID。

5.如权利要求4所述的一种基于区块链身份管理的物联网系统，其特征在于，所述区块链模块在所述用户管理终端创建用户ID时赋予所述用户管理终端一个系统标志，所有用户管理终端的系统标志是统一的，所述系统标志是所述用户管理终端与所述联网模块连接的必要条件，系统外的设备无法访问联网模块。

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