CN114745379B - 基于区块链和雾计算监控物联网设备系统和方法 - Google Patents

基于区块链和雾计算监控物联网设备系统和方法 Download PDF

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Abstract

本申请的实施例提供了一种基于区块链和雾计算监控物联网设备系统和方法，涉及物联网技术领域。所述系统包括：雾计算层、与雾计算层连接的区块链层以及时间序列数据库；雾计算层包括聚合器和与聚合器连接的汇聚节点，汇聚节点与区块链层连接，聚合器用于连接网关设备；区块链层包括以太坊子系统和与以太坊子系统连接的星际文件子系统，以太坊子系统用于连接用户设备；聚合器和时间序列数据库连接，时间序列数据库分别与汇聚节点和以太坊子系统连接，时间序列数据库用于连接用户设备。本申请能够改善由于使用集中式架构带来的包括易受安全攻击、缺乏数据隐私和未经授权的数据操纵等缺点的问题，达到避免使用集中式架构带来的缺点。

Description

基于区块链和雾计算监控物联网设备系统和方法
技术领域
本申请的实施例涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于区块链和雾计算监控物联网设备系统和方法。
背景技术
随着物联网(IoT)的发展，数十亿资源受限的设备正在通过互联网相互连接。然而，监控大量在底层通信协议和数据格式方面异构的物联网设备具有挑战性。当下，大多数现有的物联网设备监控解决方案严重依赖集中式架构。
在实现本发明的过程中，发明人发现，由于使用集中式架构是以信任权威为代价的，因此它有几个固有的缺点，包括易受安全攻击、缺乏数据隐私和未经授权的数据操纵。
发明内容
本申请的实施例提供了一种基于区块链和雾计算监控物联网设备系统和方法，能够改善由于使用集中式架构带来的包括易受安全攻击、缺乏数据隐私和未经授权的数据操纵等缺点的问题。
在本申请的第一方面，提供了一种基于区块链和雾计算监控物联网设备系统，包括：
雾计算层、与所述雾计算层连接的区块链层以及时间序列数据库；
所述雾计算层包括聚合器和与所述聚合器连接的汇聚节点，所述汇聚节点与所述区块链层连接，所述聚合器用于连接网关设备；
所述区块链层包括以太坊子系统和与所述以太坊子系统连接的星际文件子系统，所述以太坊子系统用于连接用户设备；
所述聚合器和所述时间序列数据库连接，所述时间序列数据库分别与所述汇聚节点和所述以太坊子系统连接，所述时间序列数据库用于连接所述用户设备；
其中，所述聚合器用于通过所述网关设备，获取物联网中待监控设备的待监控数据，并根据所述待监控数据生成监控事件；所述聚合器还用于将所述待监控数据和所述监控事件持久化至所述时间序列数据库中，转换为第一储存数据；所述汇聚节点用于在预设时间内，从所述时间序列数据库中获取所述第一储存数据，并将所述第一储存数据持久化至所述星际文件子系统，转化为第二储存数据；所述星际文件子系统用于根据所述第二储存数据，生成所述第二储存数据的第一哈希值；所述以太坊子系统用于基于智能合约，通过所述汇聚节点从所述星际文件子系统中根据所述第一哈希值读取所述第二储存数据，并将所述一哈希值对应的所述第二储存数据发送至所述用户设备，实现用户对物联网设备的监控。
通过采用以上技术方案，聚合器通过网关设备，获取物联网中待监控设备的待监控数据，并根据待监控数据生成监控事件；聚合器将待监控数据和监控事件持久化至时间序列数据库中，转换为第一储存数据；汇聚节点在预设时间内，从时间序列数据库中获取第一储存数据，并将第一储存数据持久化至星际文件子系统，转化为第二储存数据；星际文件子系统根据第二储存数据，生成第二储存数据的第一哈希值；以太坊子系统基于智能合约，通过汇聚节点从星际文件子系统中根据第一哈希值读取第二储存数据，并将第一哈希值对应的第二储存数据发送至用户设备，实现用户对物联网设备的监控；基于此，通过增加雾计算层、与雾计算层连接的区块链层以及时间序列数据库，改变当前监控物联网设备系统中的集中式架构，能够改善由于使用集中式架构带来的包括易受安全攻击、缺乏数据隐私和未经授权的数据操纵等缺点的问题，达到避免使用集中式架构带来的缺点。
在一种可能的实现方式中，所述以太坊子系统还用于：
超出所述预设时间，针对所述预设时间以外的待监控数据，基于预设时间间隔和智能合约，发送第二哈希值至所述用户设备，并根据所述第二哈希值从所述星际文件子系统中读取所述第二哈希值对应的第三储存数据，将所述第三储存数据发送至所述用户设备；针对所述预设时间以内的待监控数据，基于智能合约，从所述时间序列数据库直接调取第四储存数据，将所述第四储存数据发送将至所述用户设备。
在一种可能的实现方式中，所述以太坊子系统还用于：
接收所述用户设备发送增加、修改和/或删除所述待监控数据的第一请求，并根据所述第一请求，告知所述星际文件子系统和/或所述时间序列数据库释放增加、修改和/或删除所述待监控数据的监控事件。
在一种可能的实现方式中，所述以太坊子系统还用于：
接收所述用户设备发送查看所述待监控数据的第二请求，并根据所述第二请求，告知所述星际文件子系统和/或所述时间序列数据库提取所述待监控数据。
在本申请的第二方面，提供了一种基于区块链和雾计算监控物联网设备方法，包括：
获取物联网中待监控设备的待监控数据，并根据所述待监控数据生成监控事件，其中，所述待监控数据包括设备信息和监控政策，所述待监控设备之间通信的数据格式异构且底层通信协议不同；
将所述待监控数据和所述监控事件持久化，转换为第一储存数据；
在预设时间内，将所述第一储存数据持久化，转换为第二储存数据；
根据所述第二储存数据，生成所述第二储存数据的第一哈希值；
基于智能合约，根据所述第一哈希值读取所述第二储存数据，并将所述第一哈希值对应的第二储存数据发送至用户设备，实现用户对物联网设备的监控。
在一种可能的实现方式中，还包括：
超出所述预设时间，针对所述预设时间以外的待监控数据，基于预设时间间隔和智能合约，发送第二哈希值至所述用户设备，并根据所述第二哈希值发送第二哈希值对应的第三储存数据；针对所述预设时间以内的待监控数据，基于智能合约，直接发送第四储存数据至所述用户设备。
在一种可能的实现方式中，还包括：
接收所述用户设备发送增加、修改和/或删除所述待监控数据的第一请求；
根据所述第一请求，释放增加、修改和/或删除所述待监控数据的监控事件。
在一种可能的实现方式中，还包括：
接收所述用户设备发送查看所述待监控数据的第二请求；
根据所述第二请求，提取所述待监控数据。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本申请的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
图1示出了本申请实施例中基于区块链和雾计算监控物联网设备系统的结构图；
图2示出了本申请实施例中基于区块链和雾计算监控物联网设备系统可扩展分层架构的结构图；
图3示出了本申请实施例中通过聚合器获取并处理待监控数据的示意图；
图4示出了本申请实施例中通过汇聚节点储存处理后的待监控数据的示意图；
图5示出了本申请实施例中基于区块链和雾计算监控物联网设备系统与用户设备进行可视化交互的示意图；
图6示出了本申请实施例中增加、修改和/或删除待监控互联网设备的示意图；
图7示出了本申请实施例中基于区块链和雾计算监控物联网设备方法的示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本申请实施例提供的基于区块链和雾计算监控物联网设备系统可以应用于物联网技术领域。
当前，物联网是一个连接的网络物理设备。物联网内在的具有连接数十亿设备能力的优势，给基于物联网的服务带来了显着的增长，
众所周知，物联网设备的主要作用是检测和测量周围环境的变化，并提供上下文感知。随后，通过利用物联网设备生成的数据，物联网可以为用户提供多种服务。
综上也可知，这些交付的服务，高度依赖于物联网设备的质量和设备操作的正确性。因此，监控物联网设备正常运作至关重要。
当前，监控物联网设备的解决方案中，大多数方式都依赖于集中式架构和“客户端-服务器”模型。
然而，使用这些集中式架构的方案，存在一些明显的缺点，包括如下缺点：
缺点1：集中式架构的解决方案，基于信任一个集中的实体并对系统拥有完全权限，导致基于集中式架构的解决方案易受安全攻击。例如，集中式架构容易受到各种安全威胁，如分布式拒绝服务攻击/拒绝服务攻击(DDoS/DoS攻击)。
缺点2：基于集中式架构的解决方案，信任具有完全权限的集中式架构的第三方使用系统，容易受到数据操纵和未经授权的数据分享。
缺点3：集中式架构的基础设施可以引入单点失败，而这可能会降低可用性水平并降低服务质量(Quality of Service，即QoS)。
针对当前解决方案，可知，当下需要提供完全分布式并能够去信任的环境，以及不存在单个实体对系统拥有权限的解决方案。
为解决这个技术问题，本申请的实施例提供了一种基于区块链和雾计算监控物联网设备系统。
图1示出了本申请实施例的一种基于区块链和雾计算监控物联网设备系统的结构图。参见图2，该基于区块链和雾计算监控物联网设备系统包括雾计算层222、与雾计算层222连接的区块链层221以及时间序列数据库6；雾计算层222包括聚合器5和与聚合器5连接的汇聚节点4，汇聚节点4与区块链层221连接，聚合器5用于连接网关设备7；区块链层221包括以太坊子系统2和与以太坊子系统2连接的星际文件子系统3，以太坊子系统2用于连接用户设备1；聚合器5和时间序列数据库6连接，时间序列数据库6分别与汇聚节点4和以太坊子系统2连接，时间序列数据库6用于连接用户设备1。
其中，聚合器5用于通过网关设备7，获取物联网中待监控设备的待监控数据，并根据待监控数据生成监控事件；聚合器5还用于将待监控数据和监控事件持久化至时间序列数据库6中，转换为第一储存数据；汇聚节点4用于在预设时间内，从时间序列数据库6中获取第一储存数据，并将第一储存数据持久化至星际文件子系统3，转化为第二储存数据；星际文件子系统3用于根据第二储存数据，生成第二储存数据的第一哈希值；以太坊子系统2用于基于智能合约，通过汇聚节点4从星际文件子系统3中根据第一哈希值读取第二储存数据，并将第一哈希值对应的第二储存数据发送至用户设备1，实现用户对物联网设备的监控。
通过采用以上技术方案，通过增加雾计算层222、与雾计算层222连接的区块链层221以及时间序列数据库6，改变当前监控物联网设备系统中的集中式架构，能够改善由于使用集中式架构带来的包括易受安全攻击、缺乏数据隐私和未经授权的数据操纵等缺点的问题，达到避免使用集中式架构带来的缺点。
图2示出了本申请实施例中基于区块链和雾计算监控物联网设备系统可扩展分层架构的结构图。参见图2，基于区块链和雾计算监控物联网设备系统可扩展分层架构包括四层架构。这四层架构包括物理层24、网关层23、服务管理层22和应用层21。
具体地，物理层24包括传感器和执行器等基础硬件，用于采集从物联网设备的上下文感知中获取的信息，并将获取的信息转化为数字数据(即物联网中待监控设备的待监控数据)，然后通过传感器或者执行器自身，将数字数据传递到网关层23。
物理层24中的传感器可构成无线传感器网络。具体地，无线传感器网络(WirelessSensor Networks,即WSN)是由相互连接的传感器节点组成的小型网络，这些节点通过无线方式与收集有关周围环境的数据。
可选地，物联网为车联网8。在车联网8中，传感器和执行器可为安装在汽车中摄像头和车载传感器等边缘节点8传感器、雷达以及定位系统。
在物理层24中，通过车载传感器、雷达以及定位系统的协同感知，将收集到的车内外行驶状态信息、交通状况信息和道路环境信息反馈给驾驶员，驾驶员根据收到的反馈信息作出行驶决策，实现感知数据辅助驾驶的功能。例如，车辆前方防撞预警技术，根据边缘节点8传感器接收到的前方障碍物感知信息，行车人员可以预先作出下一步的行驶决策，防止撞上前方车辆。
网关层23包括智能网关路由设备和与智能网关路由设备连接的多个网络，用于收集物联网中待监控设备的待监控数据，并对其进行预处理，然后将预处理后的数据传递给服务管理层22。这些待监控设备中的每一个待监控设备都可以配备使用的外部软件代理有一个集成的接口来简化通信。
其中，对待监控数据进行预处理为，对待监控数据进行异常值探测。
异常值为因系统误差、人为因素或固有数据的变异的原因，造成与总体的行为特征、结构或相关性等不同的一少部分数据。
异常值的探测在数据挖掘中非常重要，如果异常值是由固有数据的变异造成的，那么对它们进行分析可以发现蕴藏在更深层次的、潜在的、有价值的信息。
对异常值的探测主要表现为单个属性值过大或过小。单个属性值虽然没有表现出与总体分布的偏离，但属性间的结构和相关关系却与整个属性集之间的结构和相关性不同。对于异常数据有以下几种处理方法：
(1)分箱：将存储的值分布到一些箱中，通过箱中的数据值对存储数据的值进行局部平滑，具体方法有箱平均值平滑、箱中值平滑和箱边界平滑。
(2)计算机检查与人工检查相结合：通过计算机将数据与已知的正常值进行比较，将差异程度大于某个阈值的数值进行标记，之后识别孤立点。
(3)回归：通过找出恰当的回归函数来平滑，线性回归找出适合两个变量的最佳直线，通过一个变量可以预测另一个，多线性回归涉及多个变量，数据要适合多维面。
(4)聚类：将类似的值组织成群或“聚类”，落在聚类集合之外的值被视为孤立点。孤立点模式可能是垃圾数据，也可能是提供信息的重要数据，若是垃圾数据，则将从数据库中予以清除。
需说明的是，网关层23是连接传感器和聚合器5之间的点。网关层23中的设备从传感器收集数据并对其进行预处理，最后将处理后的数据发送到聚合器5节点。基于此，网关层23中的设备充当聚合器5和传感器之间的调解人，可以安装代理在网关层23中的设备上，使聚合器5和传感器之间的沟通整合起来。
服务管理层22包括基于区块链和雾计算监控物联网设备系统，相比网关层23，该层由计算能力更强、数据分析更好且有更多的存储容量的设备构成。
进一步地，服务管理层22负责存储用户对监控策略的输入、基于网关层23轮询和收集数据定义的政策、处理来自在层下发出事件的大量数据并根据监控政策生成监控事件。
基于区块链和雾计算监控物联网设备系统包括雾计算层222、区块链层221和时间序列数据库6。雾计算层222与区块链层221连接，时间序列数据库6分别与雾计算层222和区块链层221连接。
基于监控大量在底层通信协议和数据格式方面异构的物联网设备具有挑战性，同时基于雾计算降低了物联网设备的计算能力，且认为是一种很有前途的有助于减少延迟、最小化带宽、提高可扩展性和增强敏捷性的技术，基于区块链和雾计算监控物联网设备系统选取雾计算层222进行构建，以便减轻资源受限时物联网设备的通信开销和计算能力的负担，减少通信延迟并提供更好的网络可扩展性。
雾计算层222包括聚合器5和汇聚节点4，聚合器5和汇聚节点4连接，聚合器5用于与网关层23中的网关设备7连接，汇聚节点4与区块链层221连接。
聚合器5是假设在存储方面有更多限制和计算资源的节点，当使用的物联设备在物联网的网络中的资源不如汇聚节点4与区块链直接沟通时，采用聚合器5作为中间媒介进行连接。
汇聚节点4是被认为有足够的资源并可以属于区块链网络的节点，其是能够参与资源密集型活动并与区块链进行直接沟通网络。
基于大多数现有的物联网设备监控解决方案严重依赖集中式架构，同时基于区块链层221的去中心化技术，提供一种分布式的、去中心化的、不可变的，以及记录跨平台交易的公共数字分类账对等网络，并提供一个完全去信任的环境，来克服集中式架构这些问题，还基于区块链通过利用智能合约(由挖矿节点运行的自动执行代码)构建一个自我调节和自我管理的环境，基于区块链和雾计算监控物联网设备系统选取区块链层221进行构建，以便利用区块链技术特点与物联网技术相互结合，解决很多集中式架构问题。
区块链层221包括以太坊子系统2和星际文件子系统3，以太坊子系统2与星际文件子系统3连接，以太坊子系统2用于连接用户设备1。
基于直接在区块链网络上存储数据既昂贵又耗时的问题，采用一种去中心化的文件存储系统(星际文件系统，InterPlanetary File System，即IPFS)来存储数据。基于区块链网络，创建智能合约并部署在基于区块链和雾计算监控物联网设备系统的平台上。
其中，基于创建的智能合约，可提供一种机制来定义动态监控策略，并且用于高度可扩展且资源受限的物联网互操作设备。
基于区块链和雾计算监控物联网设备系统可扩展分层架构的不同组件之间包括四种不同的交互流程，包括设备注册，即增加、修改和/或删除待监控设备；阈值定义，即增加、修改和/或删除待监控设备的监控策略；数据收集和事件生成，即储存待监控设备的待监控数据，并根据待监控数据生成适当监控事件；可视化，即查看待监控数据和监控事件。
图3示出了本申请实施例中通过聚合器5获取并处理待监控数据的示意图，图4示出了本申请实施例中通过汇聚节点4储存处理后的待监控数据的示意图。参见图3、图4，针对数据收集和事件生成这一交互流程，在开始之前，需将新设备添加至以太坊子系统2中，即为汇聚节点4接收待监控设备的设备信息(即，汇聚节点4收听该事件将被通知)。其中，基于汇聚节点4是与以太坊子系统2直接通信的资源丰富的设备区块链，汇聚节点4负责监听添加新设备的事件或监控政策；设备信息包括但不限于设备IP地址、设备模型、设备凭据、设备所需的轮询间隔和设备目标要收集的属性。
汇聚节点4接收到待监控设备的设备信息后，将待监控设备的设备信息发送给聚合器5。聚合器5持有设备列表，并对设备列表中的每个设备进行无线的循环。此时，聚合器5对设备列表进行轮询并收集待监控设备的待监控数据。
聚合器5通过网关设备7，获取物联网中待监控设备的待监控数据，将获取的待监控数据储存在时间序列的数据库中。此时，聚合器5将根据待监控数据生成监控事件(即对待监控事件进行分析，生成监控事件)，监控事件也将储存在时间序列数据库6中。此时，聚合器5获得的待监控数据仅为预处理后的待监控数据(即仅进行异常值探测)，聚合器5还需要针对因待监控设备之间通信的数据格式异构且底层通信协议不同，造成的待监控数据不同，做数据的处理，使得处理后的待监控数据可以在基于区块链和雾计算监控物联网设备系统中传递。
具体地，聚合器5将待监控数据和监控事件持久化至时间序列数据库6中，转换为第一储存数据，第一储存数据包括储存在时间序列数据库6中的待监控数据和监控事件。
汇聚节点4在预设时间内(例如最近一个小时)，从时间序列数据库6中获取第一储存数据，并将第一储存数据持久化至星际文件子系统3，转化为第二储存数据。第二储存数据包括储存在星际文件子系统3中的待监控数据和监控事件。
星际文件子系统3根据第二储存数据，生成第二储存数据的第一哈希值(其中，第二储存数据的第一哈希值可以是每一组待监控数据和监控事件对应一个哈希值，也可以是每一组待监控数据和监控事件对应一组哈希值)。
基于智能合约，以太坊子系统2通过汇聚节点4从星际文件子系统3中根据第一哈希值读取第二储存数据，并将第一哈希值对应的第二储存数据发送至用户设备1(此时，也可以在每个给定的时间间隔下，将第一哈希值对应的第二储存数据发送至用户设备1)，实现用户对物联网设备的监控。
需要说明的是，可以增加每个执行线索之间的时间间隔长度，以便提高吞吐量和存储效率。当然，这将以降低实时特性为代价发送数据。例如，假设每次执行之间的时间间隔长度为60分钟，对于每个物联网设备，每一小时(最后一小时除外)收集的数据在星际文件子系统3上持久化，并添加相关的哈希值到以太坊子系统2。
同时，待监控数据除了包括设备信息之外，还包括监控政策。其中，监控政策包括网关轮询和数据收集政策。
进一步地，这里的网关主要指API网关。具体地，API网关是一个服务器，是系统的唯一入口。从面向对象设计的角度看，API网关与外观模式类似。API网关封装了系统内部架构，为每个客户端提供一个定制的API。同时API网关可能还具有其它职责，如身份验证、监控、负载均衡、缓存、请求分片与管理、静态响应处理。
API网关方式的核心要点是，所有的客户端和消费端都通过统一的网关接入微服务，在网关层23处理所有的非业务功能。通常，网关也是提供REST/HTTP的访问API。服务端通过API-GW注册和管理服务。
在本申请实施例中，监控政策这里指的是API网关的监控政策。基于API网关负责服务请求路由、组合及协议转换，且客户端的所有请求都首先经过API网关，然后由它将请求路由到合适的微服务，API网关的监控政策的生成包括，API网管经常会通过调用多个微服务并合并结果来处理一个请求，使其可以在Web协议(如HTTP与WebSocket)与内部使用的非Web友好协议之间转换。
基于API网关还能为每个客户端提供一个定制的API，API网关的监控政策的生成还包括，API网关会向移动客户端暴露一个粗粒度的API。例如，考虑产品详情的场景，API网关可以提供一个端点(/productdetails？productid＝xxx)，使移动客户端可以通过一个请求获取所有的产品详情，而API网关通过调用各个服务(产品信息、推荐、评论等等)并合并结果来处理请求。
在一些实施例中，针对可视化这一交互流程，由于交易发出并添加星际文件子系统3的哈希值到以太坊子系统2中，矿工需要一些时间来确认，将超出预设时间。
图5示出了本申请实施例中基于区块链和雾计算监控物联网设备系统与用户设备1进行可视化交互的示意图。参见图5，对于每个物联网设备(待监控设备)，收集的数据在除最后一小时以外，每个小时都存储为星际文件子系统3哈希值在以太坊区块链中，但针对超出预设时间的情况，将分时序分别进行。
具体地，超出预设时间(如一小时)，针对预设时间以外的待监控数据，基于预设时间间隔(如一小时)和智能合约，发送第二哈希值至用户设备1，并根据第二哈希值从星际文件子系统3中读取第二哈希值对应的第三储存数据，将第三储存数据发送至用户设备1。针对预设时间以内的待监控数据，基于智能合约，从时间序列数据库6直接调取第四储存数据，将第四储存数据发送将至用户设备1。
其中，第三储存数据包括储存在星际文件子系统3中的待监控数据和监控事件，第四储存数据包括储存在时间序列数据库6中的待监控数据和监控事件。
在一些实施例中，针对设备注册和阈值定义这两个交互流程，接收用户设备1发送增加、修改和/或删除待监控数据的第一请求，并根据第一请求，告知星际文件子系统3和/或时间序列数据库6释放增加、修改和/或删除待监控数据的监控事件。
图6示出了本申请实施例中增加、修改和/或删除待监控互联网设备的示意图。参见图6，针对设备注册和阈值定义这两个交互流程，其中涉及如下场景：用户界面Web控制台(即用户设备1对物联网中的设备进行操作的界面)和以太坊子系统2网络，要增加、修改和/或删除物联网设备和监控事件，应将交易发送到区块链层221并由矿工验证。因此，增加、修改和/或删除物联网设备和监控事件需要一些时间来确认，告知区块链层221释放事件(即第一请求)，随后，区块链层221将释放事件(即发送待监控数据)。
在一些实施例中，针对设备注册和阈值定义这两个交互流程，接收用户设备1发送查看待监控数据的第二请求，并根据第二请求，告知星际文件子系统3和/或时间序列数据库6提取待监控数据。
参见图6，针对设备注册和阈值定义这两个交互流程，其中还涉及如下场景：用户界面Web控制台(即用户设备1对物联网中的设备进行操作的界面)和以太坊子系统2网络，要查看物联网设备和监控事件，应将交易发送到区块链层221并由矿工验证并将触发提取操作，告知区块链层221查看事件(即第二请求)，随后，区块链层221将提取事件(即提取待监控数据)。
应用层21包括注册和监控系统211以及服务、应用，根据服务中处理的数据，向用户或客户提供各种服务和应用(增加、修改、查看和/或删除待监控数据和监控政策)。例如，远程监控、车载娱乐、紧急救援等。
需要说明的是，对于前述的各系统实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的模块组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的模块顺序的限制，因为依据本申请，某些模块可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的模块并不一定是本申请所必须的。
以上是关于系统实施例的介绍，以下通过方法实施例，对本申请所述方案进行进一步说明。
图7示出了本申请实施例中基于区块链和雾计算监控物联网设备方法的示意图。参见图7，本实施例中基于区块链和雾计算监控物联网设备方法包括：
步骤S701：获取物联网中待监控设备的待监控数据，并根据所述待监控数据生成监控事件，其中，所述待监控数据包括设备信息和监控政策，所述待监控设备之间通信的数据格式异构且底层通信协议不同。
步骤S702：将所述待监控数据和所述监控事件持久化，转换为第一储存数据。
步骤S703：在预设时间内，将所述第一储存数据持久化，转换为第二储存数据。
步骤S704：根据所述第二储存数据，生成所述第二储存数据的第一哈希值。
步骤S705：基于智能合约，根据所述第一哈希值读取所述第二储存数据，并将所述第一哈希值对应的第二储存数据发送至用户设备，实现用户对物联网设备的监控。
在一些实施例中，所述方法还包括：步骤S706。
步骤S706：超出所述预设时间，针对所述预设时间以外的待监控数据，基于预设时间间隔和智能合约，发送第二哈希值至所述用户设备，并根据所述第二哈希值发送第二哈希值对应的第三储存数据；针对所述预设时间以内的待监控数据，基于智能合约，直接发送第四储存数据至所述用户设备。
在一些实施例中，所述方法还包括：步骤S707-步骤S708。
步骤S707：接收所述用户设备发送增加、修改和/或删除所述待监控数据的第一请求。
步骤S708：根据所述第一请求，释放增加、修改和/或删除所述待监控数据的监控事件。
在一些实施例中，所述方法还包括：步骤S709-步骤S710。
步骤S709：接收所述用户设备发送查看所述待监控数据的第二请求。
步骤S710：根据所述第二请求，提取所述待监控数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于区块链和雾计算监控物联网设备的系统，应用于物联网服务，其特征在于，包括：雾计算层、与所述雾计算层连接的区块链层以及时间序列数据库；
所述雾计算层包括聚合器和与所述聚合器连接的汇聚节点，所述汇聚节点与所述区块链层连接，所述聚合器用于连接网关设备；
所述区块链层包括以太坊子系统和与所述以太坊子系统连接的星际文件子系统，所述以太坊子系统用于连接用户设备；
所述聚合器和所述时间序列数据库连接，所述时间序列数据库分别与所述汇聚节点和所述以太坊子系统连接，所述时间序列数据库用于连接所述用户设备；
其中，所述聚合器用于通过所述网关设备，获取物联网中待监控设备的待监控数据，并根据所述待监控数据生成监控事件；所述聚合器还用于将所述待监控数据和所述监控事件持久化至所述时间序列数据库中，转换为第一储存数据；所述汇聚节点用于在预设时间内，从所述时间序列数据库中获取所述第一储存数据，并将所述第一储存数据持久化至所述星际文件子系统，转化为第二储存数据；所述星际文件子系统用于根据所述第二储存数据，生成所述第二储存数据的第一哈希值；所述以太坊子系统用于基于智能合约，通过所述汇聚节点从所述星际文件子系统中根据所述第一哈希值读取所述第二储存数据，并将所述第一哈希值对应的所述第二储存数据发送至所述用户设备，实现用户对物联网设备的监控。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述以太坊子系统还用于：
超出所述预设时间，针对所述预设时间以外的待监控数据，基于预设时间间隔和智能合约，发送第二哈希值至所述用户设备，并根据所述第二哈希值从所述星际文件子系统中读取所述第二哈希值对应的第三储存数据，将所述第三储存数据发送至所述用户设备；针对所述预设时间以内的待监控数据，基于智能合约，从所述时间序列数据库直接调取第四储存数据，将所述第四储存数据发送将至所述用户设备。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述以太坊子系统还用于：
接收所述用户设备发送增加、修改和/或删除所述待监控数据的第一请求，并根据所述第一请求，告知所述星际文件子系统和/或所述时间序列数据库释放增加、修改和/或删除所述待监控数据的监控事件。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述以太坊子系统还用于：
接收所述用户设备发送查看所述待监控数据的第二请求，并根据所述第二请求，告知所述星际文件子系统和/或所述时间序列数据库提取所述待监控数据。
5.一种基于区块链和雾计算监控物联网设备的方法，其特征在于，包括：
通过基于区块链和雾计算监控物联网设备的系统中的聚合器获取物联网中待监控设备的待监控数据，并根据所述待监控数据生成监控事件，其中，所述待监控数据包括设备信息和监控政策，所述待监控设备之间通信的数据格式异构且底层通信协议不同；
通过所述聚合器将所述待监控数据和所述监控事件持久化，转换为第一储存数据；
通过汇聚节点在预设时间内，将所述第一储存数据持久化，转换为第二储存数据；其中，所述汇聚节点为所述聚合器之间的连接节点；
基于区块链和雾计算监控物联网设备的系统中的星际文件子系统根据所述第二储存数据，生成所述第二储存数据的第一哈希值；
基于区块链和雾计算监控物联网设备的系统中的以太坊子系统基于智能合约，根据所述第一哈希值读取所述第二储存数据，并将所述第一哈希值对应的第二储存数据发送至用户设备，实现用户对物联网设备的监控；
其中，所述基于区块链和雾计算监控物联网设备的系统为权利要求1中所述的基于区块链和雾计算监控物联网设备的系统。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
超出所述预设时间，针对所述预设时间以外的待监控数据，基于预设时间间隔和智能合约，发送第二哈希值至所述用户设备，并根据所述第二哈希值发送第二哈希值对应的第三储存数据；针对所述预设时间以内的待监控数据，基于智能合约，直接发送第四储存数据至所述用户设备。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
接收所述用户设备发送增加、修改和/或删除所述待监控数据的第一请求；
根据所述第一请求，释放增加、修改和/或删除所述待监控数据的监控事件。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
接收所述用户设备发送查看所述待监控数据的第二请求；
根据所述第二请求，提取所述待监控数据。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111614731A (zh) * 2020-04-29 2020-09-01 深圳市芯链科技有限公司 物联网设备接入区块链方法、系统、聚合网关及存储介质
CN112364317A (zh) * 2020-11-17 2021-02-12 中国传媒大学 一种基于区块链技术的物联网雾环境管理架构及方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI637280B (zh) * 2017-05-16 2018-10-01 緯創資通股份有限公司 基於物聯網架構的監控方法、霧運算終端以及物聯網系統
KR101972110B1 (ko) * 2017-06-16 2019-04-25 서강대학교산학협력단 블록체인 기술을 활용한 포그 컴퓨터의 보안 및 디바이스 제어 방법
CN108596627B (zh) * 2018-04-11 2022-03-01 山东浪潮科学研究院有限公司 一种基于区块链和雾计算的大数据计算方法及系统
TW202016743A (zh) * 2018-10-25 2020-05-01 財團法人資訊工業策進會 用於物聯網系統之資料處理裝置及資料處理方法
US11329982B2 (en) * 2018-12-31 2022-05-10 T-Mobile Usa, Inc. Managing internet of things devices using blockchain operations
CN110691088B (zh) * 2019-09-29 2021-07-23 广东电网有限责任公司 一种基于区块链的物联网设备认证方法
CN111832066B (zh) * 2020-05-20 2022-10-14 南京邮电大学 区块链辅助的v2g安全认证与隐私数据聚合方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111614731A (zh) * 2020-04-29 2020-09-01 深圳市芯链科技有限公司 物联网设备接入区块链方法、系统、聚合网关及存储介质
CN112364317A (zh) * 2020-11-17 2021-02-12 中国传媒大学 一种基于区块链技术的物联网雾环境管理架构及方法

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