CN114257593A - 一种区块链系统的通信方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种区块链系统的通信方法，其中，区块链系统包括区块链组织和数据库，区块链组织与数据库通信连接，该方法包括：采集物联网设备数据，将物联网设备数据封装为区块数据；将区块数据缓存至区块链组织的区块链存储节点中；在区块链存储节点与数据库之间创建区块数据对应的通道；以及基于所述通道在所述区块链存储节点与所述数据库之间进行所述物联网设备数据的传输。通过使用区块链组织作为缓存系统进行临时存储，可以极大地提高客户物联网系统的执行速度。同时，由于区块链的不可篡改伪造，保证了数据的一致性，避免了因人为篡改数据导致采集的数据出现差异的问题，从而提高物联网设备敏感数据传输的安全性与准确性。

Description

一种区块链系统的通信方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及区块链技术领域，具体而言，涉及一种区块链系统的通信方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着传统工业转型，工业物联网平台的重要性也逐渐凸显了出来。工业物联网平台，需要采集物联网网络中互联设备的设备数据、设备状态、下发的设备指令返回结果等大量的数据信息，采集的数据经传输后存入数据库，以备用户随时查阅。
对于数据传输的通信过程，目前大都使用redis、kafka等多套缓存中间件，对数据进行缓存转发，仅通过将获取到的数据参数进行封装，从而实现对数据的加密生产和加密消费，数据传输的安全性不能保证；同时，利用这种方式读取数据时，可能会由于读取数据不全而导致数据缺失、重复推送，降低数据的准确性，难以满足工业物联网平台这种敏感数据较多、准确性要求较高的系统的需求。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种区块链系统的通信方法、装置、设备及存储介质，通过采用区块链存储节点对采集的物联网设备数据进行缓存，创建专属的加密通道将缓存数据传输至数据库，从而解决无法满足敏感数据较多、准确性要求较高的需求的技术问题，提高数据传输的安全性与准确性。
第一方面，本申请实施例提供一种区块链系统的通信方法，所述方法包括：所述区块链系统包括区块链组织和数据库，所述区块链组织与所述数据库通信连接，所述方法包括：采集物联网设备数据，将所述物联网设备数据封装为区块数据；将所述区块数据缓存至所述区块链组织的区块链存储节点中；在所述区块链存储节点与所述数据库之间创建所述区块数据对应的通道；以及基于所述通道在所述区块链存储节点与所述数据库之间进行所述物联网设备数据的传输。
在上述实现过程中，对工业物联网平台原有使用的kafka、redis等用作缓存用途的中间件以区块链组织进行替换，使用区块链组织作为缓存系统进行临时存储可以极大的提高区块链系统的执行速度，降低与磁盘的I/O操作，同时，区块链的不可篡改伪造保证了数据的一致性，避免因人为篡改数据导致采集的数据出现差异的情况，从而提高物联网设备数据传输的安全性与准确性。
在一可选实施例中，所述在所述区块链存储节点与所述数据库之间创建所述区块数据对应的通道，包括：通过在所述数据库创建服务集成触发器以发送请求服务，在所述区块链存储节点配置所述请求服务的用户信息，基于所述请求服务创建所述区块数据对应的通道。
在上述实现过程中，通过服务集成配置以区块链组织用户的身份对交易进行监听，当操作区块数据时，服务集成通过与数据库建立连接触发器程序触发数据库中的触发器，实现变更数据；由于服务集成不是单独节点，故区块链存储节点不会再广播新节点的加入，减少了数据再次校对的流程，提高了通信效率。
在一可选实施例中，基于所述通道在所述区块链存储节点与所述数据库之间进行所述物联网设备数据的传输，包括：在所述区块链组织的区块链存储节点部署所述通道的链码，并在所述数据库建立所述链码对应的业务库或业务表；对所述业务库或业务表进行解码，获得解码后的数据文件；以及基于所述数据文件，确定所述物联网设备数据。
在上述实现过程中，链码部署在区块链存储节点中，提供区块链分布式账本的状态处理逻辑，以GRPC双向流通信协议与相应的区块链存储节点进行通信，从而操作区块链分布式账本中的数据，而区块链分布式账本用于记录采集物联网设备数据的交易。将数据库端作为一个客户端，区块链存储节点可以作为一个服务器端来创建两者之间的GRPC双向流通信，进而实现数据库端向区块链存储节点对交易请求的流式发送，区块链存储节点对交易请求的流式响应，方便快捷，时延少。
在一可选实施例中，所述业务库或业务表通过BlockStore区块类进行解码；所述方法还包括：通过数据库连接工具将所述数据文件导入所述数据库。
在上述实现过程中，通过使用第三方Nbitcoin开源库中的BlockStore类编写程序解析业务库或业务表中存储的键值对形式的区块数据，将区块数据解码转换成以纯文本或数字形式存储表格数据的csv文件导入数据库进行保存，实现了对区块数据到明文数据的转换，提升了数据的可读性，方便对采集数据的管理与查阅。
在一可选实施例中，所述采集物联网设备数据，将所述物联网设备数据封装为区块数据，包括：采集物联网设备数据，将所述物联网设备数据封装为区块头数据和区块体数据；其中，所述区块头数据封装时间戳，所述区块体数据封装哈希加密的所述物联网设备数据和所述物联网设备数据的交易记录。
在上述实现过程中，区块链系统对生成的区块中的物联网设备数据信息进行哈希加密，生成哈希值；提取哈希值与时间信息进行签名即再次加密，并打上时间烙印生成时间戳。通过引入时间戳、哈希加密对物联网设备数据进行多次签名、加密、验证，避免了数据篡改或泄露的问题，从而提高了数据传输的安全性。
在一可选实施例中，所述将所述区块数据缓存至所述区块链组织的区块链存储节点中，包括：将所述区块数据中的区块索引链接到区块头数据，所述区块头数据链接到所述区块体数据，以使所述区块体数据依次逐级关联，获得所述区块链组织；其中，所述区块链组织包括多个区块链存储节点，所述多个区块链存储节点构成扁平式拓扑结构的区块链网络。
在上述实现过程中，区块链存储节点对以扁平式拓扑结构互相通信，体现了每一个区块链存储节点都具有高度自治的特点，减小了区块链存储节点对中心节点的依赖性，降低了当某个节点宕机时，对区块链缓存节点网络的影响，同时，数据的分布式存储、记录与更新，提高了区块链系统的容灾性。
在一可选实施例中，所述区块链组织包括多个区块链存储节点，所述多个区块链存储节点构成扁平式拓扑结构的区块链网络，包括：通过所述区块链组织将多个所述物联网设备数据构造为新区块，并将所述新区块广播至所述区块链网络中的所有区块链存储节点；以及通过所述区块链存储节点验证所述新区块，当验证成功时，将所述新区块追加至所述区块链存储节点的尾部。
在上述实现过程中，数据需大部分区块链存储节点验证，经验证成功后，才能计入区块链，防止数据在缓存过程中被篡改，从而导致数据存入数据库时存储错误数据，提高工业物联网平台采集重要数据在入库前传输过程中的安全性。
第二方面，本申请实施例提供了一种区块链系统的数据通信装置，包括：采集模块，用于采集物联网设备数据，将所述物联网设备数据封装为区块数据；缓存模块，用于将所述区块数据缓存至所述区块链组织的区块链存储节点中；创建通道模块，用于在所述区块链存储节点与所述数据库之间创建所述区块数据对应的通道；以及通信模块，用于所基于所述通道在所述区块链存储节点与所述数据库之间进行所述物联网设备数据的传输。
在上述实现过程中，采集模块可以用于采集物联网设备数据，将物联网设备数据封装为区块数据；缓存模块可以用于将将区块数据缓存至区块链组织的区块链存储节点中；创建通道模块可以用于在区块链存储节点与所述数据库之间创建区块数据对应的通道；通信模块可以用于基于所述通道在所述区块链存储节点与所述数据库之间进行所述物联网设备数据的传输。
第三方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述的方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述的方法的步骤。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种区块链系统的通信方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的第二种区块链系统的通信方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的区块链系统的通信装置的功能模块示意图；以及
图4为本申请实施例提供区块链系统的通信装置的电子设备的方框示意图。
图标：210-采集模块；220-缓存模块；230-创建通道模块；240-通信模块；300-电子设备；311-存储器；312-存储控制器；313-处理器；314-外设接口；315-输入输出单元；316-显示单元。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请发明人注意到，在物联网设备数据被存入工业物联网平台的系统数据库过程中使用kafka消息中间件进行数据缓存转发。在数据缓存转发时使用kafka的鉴权机制，kafka鉴权机制的具体实现是通过封装client端的接口获取参数，使用SSL或TLS协议对数据传输进行加密，经过SSL或TLS协议加密后通过网络进行安全传输，但是加密过程中由于数据在代理磁盘上仍处于未加密状态，降低了数据的安全性；但是，在Kafka集群的数据读取时，当有多用户对同一个topic名称进行读取时，可能会出现读取数据不全从而造成数据缺失，数据重复推送的问题。
基于上述研究，本申请实施例提供了一种区块链系统的通信方法及装置。该区块链系统包括通信连接的区块链组织和数据库，通过将采集的物联网设备数据封装为区块数据，并将区块数据缓存在区块链组织的区块链存储节点中，在区块链存储节点与数据库之间创建专属的加密通道后再将缓存数据传输至数据库。对工业物联网平台原有使用的kafka、redis等用作缓存用途的中间件以区块链组织进行替换，区块链的不可篡改伪造保证了数据的一致性，从而解决无法满足物联网平台敏感数据较多、准确性要求较高的需求的技术问题，提高数据传输的安全性与准确性。
物联网技术是对互联网技术的延伸应用，将物品和互联网结合在一起，形成物品与物品相连的互联网，再通过一些定位系统、激光扫描系统、传感器、射频识别等传感设备按一定的服务协议将物品与互联网连在一起，进而实现物品和过程的智能化识别、定位、监控、跟踪和管理功能。例如，车辆使用物联网技术向制造商报告其运行状况，并为我们提供一些现代化便利服务，例如远程启动、锁定和预热汽车。
进一步地，物联网设备包括可以传输条码识别，射频识别，电阻、电容、电感式传感，全球定位、激光扫描等信息的传感设备，以传感设备作为基础设备将物理设备与互联网连接在一起。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的第一种区块链系统的通信方法的流程图。下面将对图1所示的具体流程进行详细阐述。本申请实施例提供的区块链系统的通信方法可以具体包括：
步骤100：采集物联网设备数据，并将所述物联网设备数据封装为区块数据；
步骤120：将所述区块数据缓存至所述区块链组织的区块链存储节点中；
步骤140：在所述区块链存储节点与所述数据库之间创建所述区块数据对应的通道；以及
步骤160：基于所述通道在所述区块链存储节点与所述数据库之间进行所述物联网设备数据的传输。
其中，步骤100：采集物联网设备数据，并将所述物联网设备数据封装为区块数据。
示例性地，物联网设备可以是工业、企业生产系统中的控制设备、监控设备、生产设备，也可以是商业可穿戴设备，例如，智能手表、智能手环，还可以是其他设备。物联网设备数据可以包括物联网设备直接产生的数据，可以包括其他来源的数据，例如设备的成本、使用效果、生命周期以及产生的价值等多种设备资料数据。
区块(Block)数据可以分为区块头(Block Header)和区块体(Block)。区块头通常包括区块版本号(version)、前一区块哈希值(prevBlockHash)、根节点哈希值(hashMerkleRoot Merkle)、时间戳(time)、当前目标哈希值(bits)、随机数(Nonce)等数据中的至少一种；区块体用于记录一定时间内所生成的详细数据，包括当前区块经过验证的、区块创建过程中生成的所有交易记录或是其他信息，主要包含交易数据(transactions)、交易数量占用字节(numTransactionsBytes)、交易数量(numTransactions)以及自定义数据等非交易数据。
设置若干个数据采集点即物联网平台接入设备对工业、企业生产系统中的控制设备、监控设备、生产设备等基于mqtt或http通信协议进行数据采集。可选地，采用RabbitMQ集群，基于mqtt通信协议接收、获取物联网设备产生的设备数据，将采集的物联网设备数据封装，打包生成对应的区块形式的区块数据，以备接下来进行区块链式的数据缓存。
步骤120：将所述区块数据缓存至所述区块链组织的区块链存储节点中。
示例性地，区块链(Blockchain)可以是由区块数据形成的加密的、链式的交易的存储结构。区块链存储节点可以用于存储区块链上的区块数据，可以代表公司、组织和社会团体等某个具体的业务主体。区块链组织可以是由多个区块链存储节点为实现业务主体特定业务而形成的域集合；当多个区块链存储节点之间对区块中的交易达成一致，达成一致的区块将被追加到区块链的尾部，具体通过工作量证明(PoW，Proof of Work)、权益证明(PoS，Proof of Stake)、股份授权证明(DPoS，Delegated Proof-of-Stake)、消逝时间量证明(PoET，Proof of Elapsed Time)等共识机制将新区块纳入区块链尾部。
区块链存储节点具有缓存对应的存储空间，可以将区块数据缓存至TF卡、U盘、移动硬盘和计算机等存储空间。由于区块链存储节点之间基于分布式(P2P)的网络架构连接网络，采集的物联网设备数据可以在区块链上进行数据的同步与通信，具体地，在存储空间上运行区块链相应程序，通过可视化终端进行区块数据的交易。
采集数据后，数据采集点将采集数据推送至区块链存储节点进行数据的临时存储，同时，区块链存储节点基于P2P网络建立连接，形成区块链组织的基础网络，能够完成数据的同步与通信。区块链组织中的区块链存储节点至少包括验证交易并记账的记账节点，还可以包括背书节点、排序节点、主节点等多种不同功能的节点。
进一步地，区块链系统为了找出谁有更强大的计算能力，每次会出一道数学题，只有最快解出这道题目的计算机才能进行记账。在区块链网组织所在网络中的任一区块链存储节点获得记账权并创建区块时，该区块链存储节点会在网络中进行广播，以通知其他区块链存储节点，并使其他区块链存储节点对其记账的合法性进行验证，在进行验证确定合法后，则可以将该区块数据进行存储同步。
随着区块数据的不断产生，区块链冗余的历史状态树的数据会越积累越多，从这些数据中随机读取数据速率非常慢，读取一个账户数据需要经过多次I/O操作，对工业物联网平台原有使用的kafka、redis等用作缓存用途的中间件以区块链组织进行替换，使用区块链组织作为缓存系统可以极大的提高区块链的执行速度，降低与磁盘I/O的操作。
步骤140：在所述区块链存储节点与所述数据库之间创建所述区块数据对应的通道。
示例性地，创建的通道(Channel)可以看作是区块链系统中为区块链组织中的区块链存储节点等各成员节点与数据库提供的私有隔离环境。通道中的链码和账本只对加入通道的区块链存储节点可见，加入通道的区块链存储节点对应该通道维护同一个账本。其中，账本是区块链上的区块数据，即账本数据，以及与区块链同步的数据库的统称；区块链可以以文件系统中的文件的形式来记录交易；数据库可以以不同类型的键值对(Key-Value)的形式来记录区块链中的交易，用于支持对区块链中交易的快速查询。
步骤160：基于所述通道在所述区块链存储节点与所述数据库之间进行所述物联网设备数据的传输。
示例性地，采集物联网设备数据后，采集的数据被推送至区块链存储节点进行数据的临时缓存，广播至其他区块链存储节点，经验证、确定合法后，将该区块数据进行存储同步，存储同步后的区块数据可以基于创建的通道进行传输，并以不同类型的键值对(Key-Value)的形式存入数据库。具体地，通道内的区块链存储节点接收与所属区块链组织的业务相关的交易，并将交易记录到账本中，账本对于通道外的区块链存储节点是隔离的，提高了数据传输的有序性、安全性。
在一个实施例中，步骤140可以包括步骤141。
步骤141：通过在所述数据库创建服务集成触发器以发送请求服务，在所述区块链存储节点配置所述请求服务的用户信息，基于所述请求服务创建所述区块数据对应的通道。
示例性地，服务集成可以是一段配置应用程序，其通过配置以区块链组织用户的身份对交易进行监听，当操作区块数据时，服务集成通过与数据库建立连接触发器程序触发数据库中的触发器，实现变更数据。
在该区块链系统指定区块链组织所在网络中，通过使用指定区块链组织的用户身份，同时在服务集成配置程序中配置区块链组织中的区块链存储节点的指定通道、链码，创建对应通道监听、读取指定区块链组织的交易信息；在对传输的区块数据进行新增、修改、删除操作时通过创建对应的服务集成触发器将区块数据存储到数据库指定库中；进一步地，可以基于第三方NBitcoin库解码区块数据，将变更写入数据库相应的业务数据库中，从而实现区块和数据库数据的实时同步与通信。
可选地，在区块链存储节点上安装服务集成，并在对应的java应用程序配置区块链组织名、用户名，在数据库创建服务集成触发器，通过向服务集成发送请求服务，服务集成接收请求服务进行通信。该过程具体可以包括：服务集成触发器通过配置通道名、链码名将参数值传递给服务集成，服务集成向宿主节点即安装服务集成的区块链存储节点发送包含通道、链码名的信息，区块链存储节点接收信息并确认是否正确，同时返回相应的信息，若服务集成检查正确则建立连接监听套接口。该确认信息过程类似TCP三次握手，其中，套接口是一般进程间的通信机制，可用于不通机器之间进程的通信。
在一个实施例中，创建服务集成触发器，服务集成触发器将配置的数据库地址、账号信息、触发器等服务请求信息发送给服务集成，服务集成可以基于JDBC(java dataBaseConnectivity：java语言连接数据库)java数据库连接技术与mysql数据库通过soket套接口接收请求服务建立通信通道。当区块链组织缓存的区块数据出现交易变动时，服务集成可以将客户端的变更数据信息通过该通信通道从JDBC所在JVM内存传输到客户端socket套接口buffer端，再经过网络传输到内核socket套接口buffer端，最终传输到服务端数据库。由于服务集成不是单独节点，故区块链存储节点不会再广播新节点的加入，减少了数据再次校对的流程，提高了通信效率。
请参阅图2，图2为本申请实施例提供的第二种区块链系统的通信方法的流程图。下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述。本申请实施例提供的区块链系统的通信方法中，具体地，步骤160可以包括步骤162、步骤164及步骤166。
步骤162：在所述区块链组织的区块链存储节点部署所述通道的链码，并在所述数据库建立所述链码对应的业务库或业务表；
步骤164：对所述业务库或业务表进行解码，获得解码后的数据文件；以及
步骤166：基于所述数据文件，确定所述物联网设备数据。
其中，步骤162：在所述区块链组织的区块链存储节点部署所述通道的链码，并在所述数据库建立所述链码对应的业务库或业务表；
示例性地，链码可以是一段部署在区块链存储节点中的应用程序代码，承载了执行交易的业务逻辑，运行在通道、容器、虚拟机等隔离运行环境中。交易请求还可以携带认证中心向客户端签发的数字证书、以及客户端针对交易提案的数字签名，数字证书用于声明客户端所属的组织的用户身份信息，数字签名用于证明交易请求没有被篡改。GRPC(google remote procedure call，GRPC：谷歌通用远程过程调用协议)双向流是一个由谷歌开源的高性能、开源、跨多种编程语言和通用的远程过程调用协议框架，用于客户端和服务器端之间的通信。
客户端通过该区块链系统向区块链组织中的区块链存储节点发起交易请求，交易请求包括交易号、时间戳、执行交易的通道的标识以及通道中需要调用的链码，链码具体包括调用链码的标识，例如链码的名称或序列号，以及链码的版本、向链码传递的参数信息等。其中，链码的参数与客户端执行的增加、删除、查询或修改等操作相关，参数信息可以是增加、删除、查询或修改操作的数据；时间戳可以是发起交易请求的时间。
区块链存储节点接收交易请求后会对交易请求进行验证与检查，可选地：检查交易请求信息的格式合法性与签名有效性，包括通道头部、签名头部、签名域、交易ID、消息扩展域的ChaincodeId属性以及PayloadVisibility可见性模式；检查交易请求信息的创建者是否满足指定通道上的通道访问权限，即/Channel/Application/Writers写权限。区块链存储节点对交易请求进行签名，将数字签名结合区块链存储节点的数字证书、以及其他的相关信息构造成为交易请求的响应，然后返回给客户端。
数据库端可以采用状态数据读、写集记录交易造成的状态变更情况，具体可以包括读取区块数据的键和版本、将区块数据的键值写入账本数据库对应的业务库或业务表中。
在一个实施例中，通过使用Hyperledger Fabric分布式账本解决方案平台生成、打包链码，在区块链存储节点通过上传链码、安装链码、实例化链码将链码部署到指定通道中，创建服务集成数据库触发器，配置安装指定链码的通道名、链码名、数据库相关业务表等多种信息。
进一步地，可以将数据库端作为一个客户端，区块链存储节点可以作为一个服务器端来创建两者之间的GRPC双向流通信，进而实现数据库端向区块链存储节点对交易请求的流式发送，区块链存储节点对交易请求的流式响应，方便快捷，时延少。
步骤164：对所述业务库或业务表进行解码，获得解码后的数据文件。
在一个实施例中，步骤164可以包括：所述业务库或业务表通过BlockStore区块类进行解码。
示例性地，建立对应的业务库或业务表，编写程序将区块数据写入到数据库中。通过使用第三方Nbitcoin开源库中的BlockStore类编写程序解析业务库或业务表中存储的键值对形式的区块数据，将区块数据解码转换成以纯文本或数字形式存储表格数据的csv文件进行保存。
在一个实施例中，步骤164还可以包括步骤165。
其中，步骤165：通过数据库连接工具将所述数据文件导入所述数据库。
示例性地，可以使用SQL结构化查询语言mysql关系数据库的Bulk Insert命令将生成的csv文件批量导入到数据库中，具体可以通过使用C#连接到数据库，执行bulkinsert命令，执行完成后再把已经生成的csv格式文本文件删除，然后再循环继续导出下一批新的csv格式文本文件。分批导入区块数据，避免了硬盘内存不够用的问题，提高了数据处理效率。
步骤166：基于所述数据文件，确定所述物联网设备数据。
示例性地，将区块链组织采集存储的物联网设备数据封装为区块数据，基于创建的链码通道传输至数据库对应的业务库或业务表中，使用第三方Nbitcoin开源库BlockStore类编写程序对其解码并导出csv格式文本文件，通过数据库连接工具将csv格式文本文件导入数据库得到明文数据，用户可以直接在客户端进行查阅。
在一个实施例中，步骤100可以具体包括步骤101。
步骤101：采集物联网设备数据，将所述物联网设备数据封装为区块头数据和区块体数据；其中，所述区块头数据封装时间戳，所述区块体数据封装哈希加密的所述物联网设备数据和所述物联网设备数据的交易记录。
示例性地，时间戳可以是使用数字签名技术产生的数据，签名的对象包括了原始文件信息、签名参数、签名时间等信息。时间戳服务器对签名对象进行数字签名产生时间戳，以证明原始文件在签名时间之前已经存在。区块链中的时间戳用于数据验证与防止篡改。
区块链存储节点可以包括数据层、网络层、共识层和应用层。将采集的物联网设备数据通过区块链组织封装为区块头数据和区块体数据。具体地，通过区块链存储节点的数据层将采集的物联网设备数据进行封装。
区块链系统对物联网设备数据进行加密以及加装时间戳，区块头封装时间戳，区块体封装当前区块的交易数据和经过验证的交易记录。具体地，区块链系统先对数据层生成的区块中的物联网设备数据信息进行哈希加密，生成哈希值。区块链存储节点发送时间戳请求给相关的时间戳服务器，时间戳服务器从中提取哈希值以及物联网设备数据的时间信息，并对提取出的哈希值与时间信息进行签名即再次加密，最后打上时间烙印生成时间戳。
在一个实施例中，步骤120可以具体包括步骤121。
步骤121：将所述区块数据中的区块索引链接到区块头数据，所述区块头数据链接到所述区块体数据，以使所述区块体数据依次逐级关联，获得所述区块链组织；其中，所述区块链组织包括多个区块链存储节点，所述多个区块链存储节点构成扁平式拓扑结构的区块链网络。
示例性地，区块链组织由N个区块链存储节点组成，所有区块链存储节点可以通过P2P网络构成扁平式拓扑结构的网络连接，完成同步和数据通信。N个区块链存储节点可以通过数据逐级关联的方式对封装的区块数据进行分层存储。
进一步地，可以将区块数据中的区块索引链接到区块头数据，区块头数据连接到区块体数据，以使区块体数据依次逐级关联。在进行数据查询时，确定具体数据所述的区块，找到该区块的区块索引，通过区块索引找到其区块头数据，然后根据区块头数据找到区块体数据中需要的具体数据，从而提高了查询效率。
区块链存储节点可以为等式网络组织分散节点、节点对以扁平式拓扑结构互相通信，实现了去中心化网络的构建，去中心化交易无需第三方接入，避免信息泄漏，同时去中心化交易更为便捷，在大量交易时，也起到节约资源的作用。
在一个实施例中，步骤121可以包括步骤121a和步骤121b。
步骤121a：通过所述区块链组织将多个所述物联网设备数据构造为新区块，并将所述新区块广播至所述区块链网络中的所有区块链存储节点；以及
步骤121b：通过所述区块链存储节点验证所述新区块，当验证成功时，将所述新区块追加至所述区块链存储节点的尾部。
示例性地，区块链存储节点的网络层可以用于对节点间的网络进行封装，并通过数据传播和数据验证机制保证传输数据的安全。具体通过特定的传播协议和数据验证机制，使得每个区块链存储节点都能参与数据校验和记账的过程，当数据通过大部分区块链存储节点验证后，才能计入区块链。
区块链存储节点可以通过指定的哈希算法和默克尔树的数据结构，将一定时间内接收到的数据封装到一个带有时间戳的区块中，并链接到当前最长的主区块上，形成新的区块。
进一步地，创建区块数据的区块链存储节点发出广播消息，区块链节点组中的每一区块链节点接收到该广播消息进行解析并验证，以获得区块写入请求，由于区块头里面存储着区块的头信息，具体包含上一个区块的引用、本区块体的哈希值、以及时间戳等信息，则可以基于区块头确定该待写入的区块，从而确定该区块写入请求对应的待写入的区块。
每个区块的头部既可以包括区块中所有交易的哈希值，同时也包含前一个区块中所有交易的哈希值，从而基于哈希值实现区块中交易的防篡改和防伪造；新采集的物联网设备数据被填充到区块经过区块链网络中区块链存储节点的验证共识后，会被追加到区块链的尾部从而形成链式的增长。
通过区块链的不可篡改伪造保证数据的一致性，即只要不能掌控全部数据节点的一半以上的节点，就无法操控修改数据从而保证了工业物联网平台等系统敏感数据的安全性。
请参看图3，图3是本申请实施例提供的区块链系统的数据通信装置的功能模块示意图。本实施例中的区块链系统的数据通信装置中的各个模块用于执行上述方法实施例中的各个步骤。区块链系统的数据通信装置包括采集模块210、缓存模块220、创建通道模块230及通信模块240。
采集模块210，用于采集物联网设备数据，将所述物联网设备数据封装为区块数据；
缓存模块220，用于将所述区块数据缓存至所述区块链组织的区块链存储节点中；
创建通道模块230，用于在所述区块链存储节点与所述数据库之间创建所述区块数据对应的通道；以及
通信模块240，用于基于所述通道在所述区块链存储节点与所述数据库之间进行所述物联网设备数据的传输。
可选地，创建通道模块230，用于：
通过在所述数据库创建服务集成触发器以发送请求服务，在所述区块链存储节点配置所述请求服务的用户信息，基于所述请求服务创建所述区块数据对应的通道。
可选地，通信模块240，用于：
在所述区块链组织的区块链存储节点部署所述通道的链码，并在所述数据库建立所述链码对应的业务库或业务表；
对所述业务库或业务表进行解码，获得解码后的数据文件；
基于所述数据文件，确定所述物联网设备数据。
可选地，通信模块240，用于：
对所述业务库或业务表基于BlockStore区块类进行解码；所述方法还包括：通过数据库连接工具将所述数据文件导入所述数据库。
可选地，采集模块210，用于：
采集物联网设备数据，将所述物联网设备数据封装为区块头数据和区块体数据；
其中，所述区块头数据封装时间戳，所述区块体数据封装哈希加密的所述物联网设备数据和所述物联网设备数据的交易记录。
可选地，缓存模块220，用于：
将所述区块数据中的区块索引链接到区块头数据，所述区块头数据链接到所述区块体数据，以使所述区块体数据依次逐级关联，获得所述区块链组织；
其中，所述区块链组织包括多个区块链存储节点，所述多个区块链存储节点构成扁平式拓扑结构的区块链网络。
可选地，缓存模块220，用于：
通过所述区块链组织将缓存后的多个所述物联网设备数据构造为新区块，并将所述新区块广播至所述区块链网络中的所有区块链存储节点；
通过所述区块链存储节点验证所述新区块，当验证成功时，将所述新区块追加至所述区块链存储节点的尾部。
请参阅图4，图4是电子设备的方框示意图。电子设备300可以包括存储器311、存储控制器312、处理器313、外设接口314、输入输出单元315、显示单元316。本领域普通技术人员可以理解，图4所示的结构仅为示意，其并不对电子设备300的结构造成限定。例如，电子设备300还可包括比图4中所示更多或者更少的组件，或者具有与图4所示不同的配置。
上述的存储器311、存储控制器312、处理器313、外设接口314、输入输出单元315、显示单元316各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。上述的处理器313用于执行存储器中存储的可执行模块。
其中，存储器311可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，只读存储器(Read Only Memory，简称ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory，简称PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EEPROM)等。其中，存储器311用于存储程序，所述处理器313在接收到执行指令后，执行所述程序，本申请实施例任一实施例揭示的过程定义的电子设备300所执行的方法可以应用于处理器313中，或者由处理器313实现。
上述的处理器313可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器313可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，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 signalprocessor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(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。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
上述的外设接口314将各种输入/输出装置耦合至处理器313以及存储器311。在一些实施例中，外设接口314，处理器313以及存储控制器312可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
上述的输入输出单元315用于提供给用户输入数据。所述输入输出单元315可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
上述的显示单元316在电子设备300与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)给用户参考。在本实施例中，所述显示单元316可以是液晶显示器或触控显示器。液晶显示器或触控显示器可以对处理器执行所述程序的过程进行显示。
本实施例中的电子设备300可以用于执行本申请实施例提供的各个方法中的各个步骤。
此外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中的步骤。
本申请实施例所提供的上述方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行上述方法实施例中的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。
综上所述：本申请实施例提供了一种区块链系统的通信方法、装置、电子设备及存储介质，所述方法包括：所述区块链系统包括区块链组织和数据库，所述区块链组织与所述数据库通信连接，所述方法包括：采集物联网设备数据，将所述物联网设备数据封装为区块数据；将所述区块数据缓存至所述区块链组织的区块链存储节点中；在所述区块链存储节点与所述数据库之间创建所述区块数据对应的通道；以及所述物联网设备数据基于所述通道进行数据通信。
在上述实现过程中，通过将采集的物联网设备数据封装为区块数据，并将区块数据缓存在区块链组织的区块链存储节点中，在区块链存储节点与数据库之间创建专属的加密通道后再将缓存数据传输至数据库。对工业物联网平台原有使用的kafka、redis等用作缓存用途的中间件以区块链组织进行替换，使用区块链组织作为缓存系统进行临时存储可以极大的提高区块链系统的执行速度，降低与磁盘I/O的操作，从而解决无法满足物联网平台敏感数据较多、准确性要求较高的需求的技术问题，提高数据传输的安全性与准确性。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，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，又例如，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，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通信接口，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。在本申请实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
需要说明的是，功能如果以软件功能模块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，本申请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(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)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。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种区块链系统的通信方法，其特征在于，所述区块链系统包括区块链组织和数据库，所述区块链组织与所述数据库通信连接，所述方法包括：
采集物联网设备数据，并将所述物联网设备数据封装为区块数据；
将所述区块数据缓存至所述区块链组织的区块链存储节点中；
在所述区块链存储节点与所述数据库之间创建所述区块数据对应的通道；以及
基于所述通道在所述区块链存储节点与所述数据库之间进行所述物联网设备数据的传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述区块链存储节点与所述数据库之间创建所述区块数据对应的通道，包括：
通过在所述数据库创建服务集成触发器以发送请求服务，在所述区块链存储节点配置所述请求服务的用户信息，基于所述请求服务创建所述区块数据对应的通道。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述通道在所述区块链存储节点与所述数据库之间进行所述物联网设备数据的传输，包括：
在所述区块链组织的区块链存储节点部署所述通道的链码，并在所述数据库建立所述链码对应的业务库或业务表；
对所述业务库或业务表进行解码，获得解码后的数据文件；以及
基于所述数据文件，确定所述物联网设备数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中，所述业务库或业务表通过BlockStore区块类进行解码；
所述方法还包括：通过数据库连接工具将所述数据文件导入所述数据库。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集物联网设备数据，将所述物联网设备数据封装为区块数据，包括：
采集物联网设备数据，将所述物联网设备数据封装为区块头数据和区块体数据；
其中，所述区块头数据封装时间戳，所述区块体数据封装哈希加密的所述物联网设备数据和所述物联网设备数据的交易记录。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述区块数据缓存至所述区块链组织的区块链存储节点中，包括：
将所述区块数据中的区块索引链接到区块头数据，所述区块头数据链接到所述区块体数据，以使所述区块体数据依次逐级关联，获得所述区块链组织；
其中，所述区块链组织包括多个区块链存储节点，所述多个区块链存储节点构成扁平式拓扑结构的区块链网络。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述区块链组织包括多个区块链存储节点，所述多个区块链存储节点构成扁平式拓扑结构的区块链网络，包括：
通过所述区块链组织将多个所述物联网设备数据构造为新区块，并将所述新区块广播至所述区块链网络中的所有区块链存储节点；以及
通过所述区块链存储节点验证所述新区块，当验证成功时，将所述新区块追加至所述区块链存储节点的尾部。
8.一种区块链系统的数据通信装置，其特征在于，所述区块链系统包括区块链组织和数据库，所述区块链组织与所述数据库通信连接，所述装置包括：
采集模块，用于采集物联网设备数据，将所述物联网设备数据封装为区块数据；
缓存模块，用于将所述区块数据缓存至所述区块链组织的区块链存储节点中；
创建通道模块，用于在所述区块链存储节点与所述数据库之间创建所述区块数据对应的通道；以及
通信模块，用于基于所述通道在所述区块链存储节点与所述数据库之间进行所述物联网设备数据的传输。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至7任一所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至7任一所述的方法的步骤。
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