CN116614519A - 基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法，该方法包括下述步骤：将视频以及相关属性信息序列化为JSON文档，将JSON文档通过Hash算法计算视频以及相关信息的Hash，得到内容摘要，将JSON文档上传到IPFS生成内容寻址；将内容摘要和内容寻址作为区块链事务，由区块链中各节点验证，进行共识，通过智能合约上链；确定节点角色类型，构建置信度评价机制，根据节点的共识行为执行奖惩机制定期更新置信度，构建节点选举算法，区块链中各个节点将经过共识的事务存储到自己的账本中，完成轻量级信息可信上链过程。本发明优化了存储空间，减少了共识协议中的广播次数，提升了共识效率。

Description

基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法
技术领域
本发明涉及数据可信上链技术领域，具体涉及一种基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法。
背景技术
在大多数节点都是诚实的情况下，区块链能够在复杂的分布式网络之间建立非互信个体之间的可靠联系，支持全局的共同决策，但同时也能保护个体权益。区块链技术具备以下几个核心特征：1)去中心化：区块链系统的运行不依赖第三方机构，节点通过协商一致的共识算法实现安全地验证、传递和管理数据。2)不可篡改：区块链的链式数据结构，以密码学方式保证上链的数据不可篡改、不可伪造。区块一旦经过验证，就会被永久存储。3)公开透明：区块链的数据完全公开，任何人都可以通过区块链查询信息、发送交易并参与共识，整个系统高度透明。4)可追溯性：区块链是一个分布式账本，按照时间先后顺序记录了每笔交易的输入和输出，从而可以对交易活动进行追溯。
视频数据以其信息量大、直观可视化、多维度与实时性互动性等优势，已经成为现代社会中一种应用广泛的数据类型。其中重要的视频数据包括公共安全监控、交通监控、工业监控、重要的在线会议、远程教育、医疗会诊数据等。这些视频往往需要可信存储，防止丢失和篡改。区块链技术因其不可篡改和可追溯特性，非常适合用于存储需要防篡改和防丢失的数据，但是会遇到区块链的高冗余、低效率、存储容量不足的问题，目前，视频及相关信息的可信上链过程中涉及到的环节比较多，需要上链的数据规模十分庞大，由于区块链本身的存储容量限制，难以满足实际场景的需求，也不支持复杂查询和快速查询；
在传统PBFT(PracticalByzantineFaultTolerance，实用拜占庭容错)共识协议中，其核心是由一致性协议(ConsistencyProtocol)、视图切换协议(ViewChangeProtocol)和检查点协议(CheckpointProtocol)三种主要协议组成，以密码学方式保证消息传递过程不可篡改、不可伪造，传统PBFT共识协议能够解决拜占庭将军问题，最大容忍不超过1/3的异常节点。因此，PBFT广泛应用在政府、企业为代表的联盟链中。然而，PBFT在面临参与节点多、数据量大的视频及相关信息上链场景，存在着通信开销大、共识时延高、吞吐量低等问题。特别地，PBFT的主节点选举算法只是按照节点编号顺序当选，该过程随意且可预测，存在恶意主节点干扰正常共识，影响系统运行的效率。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供一种基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法，本发明通过分布式区块链存储机制将视频文件的摘要属性、相关数据材料、来源等信息进行上链，运用IPFS技术解决存储瓶颈，将视频文件，以及该文件相关的文字、图片、音频、视频属性上传到去中心化的分布式文件系统IPFS中，仅针对视频文件以及相关属性的Hash摘要、文件存储在IPFS的寻址地址CID进行上链，因为不再依赖主于网和中心化服务器，优化了存储空间，因此下载速度快，数据可持续保存且安全可靠，天生防御DDOS(分布式拒绝服务攻击)攻击，并且由于区块链和IPFS的去中心化和不可篡改，使得区块链存储IPFS寻址对应的文件数据，完整性自动得到校验。
本发明的第二目的在于提供一种基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链系统；
本发明的第三目的在于提供一种计算机可读存储介质；
本发明的第四目的在于提供一种计算机设备。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法，包括下述步骤：
将视频以及相关属性信息序列化为JSON文档，将JSON文档通过Hash算法计算视频以及相关信息的Hash，得到内容摘要Hash，将JSON文档上传到IPFS生成内容寻址CID；
将内容摘要Hash和内容寻址CID通过智能合约上链存证，内容摘要Hash和内容寻址CID作为区块链事务，由区块链中各节点验证，进行共识，并完成上链；
确定节点角色类型，节点角色类型包括普通节点、优先节点、候选节点和主节点，所述普通节点为安装区块链系统所需软硬件的服务器节点，所述优先节点为联盟链节点，用于实现共识步骤，所述候选节点用于确认共识结果，所述候选节点同时也为优先节点，参与共识步骤，所述主节点用于主持共识的过程，所述主节点同时为候选节点和优先节点，参与共识和确认共识步骤；
构建置信度评价机制，每当有内容摘要Hash和内容寻址CID作为一个事务成功上链后，根据节点的共识行为执行奖惩机制定期更新置信度；
构建节点选举算法，将多个共识轮作为一个选举周期，每个周期都由同一个主节点执行视频及相关信息轻量级区块的出块，当前周期结束，主节点全网广播评价消息，生成评价区块，通过评价区块更新各个节点的置信度，若主节点出块失败，则结束当前周期，废弃后续共识区块，并由候选节点集合中最高信誉的节点生成评价区块；
优先节点验证准备消息有效后，向候选节点广播提交消息，若验证无效则丢弃消息，向所有节点广播提交消息；
在达成共识之后，区块链中各个节点将经过共识的事务存储到自己的账本中，完成轻量级信息可信上链过程。
作为优选的技术方案，所述根据节点的共识行为执行奖惩机制定期更新置信度，具体步骤包括：
在共识阶段，优先节点放弃共识置信度不变，正确共识置信度+1，错误共识置信度-1；
在确认共识结果阶段，候选节点放弃确认置信度不变，正确确认置信度+1，错误确认置信度-1；
在出块阶段，主节点出块成功置信度+1，被其他节点怀疑并成功推翻时，主节点置信度-α，其中惩罚分数α大于1。
作为优选的技术方案，构建节点选举算法，包括：优先节点选举算法、候选节点选举算法以及主节点选举算法；
所述优先节点选举算法对普通节点集合Un按照置信度进行排序，具体表示为：优先节点集合其中，β为平衡系数；
候选节点选举算法为：从已经排序好的优先节点集合Up重选择前|c|个置信度高的节点进入候选节点集合Uc；
主节点选举算法为：使用随机算法从候选节点集合Uc中选举主节点。
作为优选的技术方案，评价区块包括评价区块头和区块体，所述评价区块头记录版本号、上一区块哈希和时间戳，所述块体记录优先节点、候选节点和主节点的公钥和信誉变化。
作为优选的技术方案，共识的具体步骤包括：
主节点选举成功，启动共识，接收视频及相关信息轻量级上链请求消息，若验证有效则向所有优先节点广播预准备消息，若验证无效则丢弃上链请求消息；
优先节点在预设时间内接收到主节点的预准备消息，若验证有效且同意后向其余优先节点广播准备消息，若验证无效则丢弃预准备消息；
优先节点在预设时间内接收到置信度之和超过设定第一阈值的节点的准备消息，若验证有效且同意后向候选节点广播确认消息，若验证无效则丢弃准备消息；
如果优先节点检测出主节点发生故障，则丢弃消息，启动视图切换协议，重新选举主节点；
候选节点在预设时间内接收到置信度之和超过设定第一阈值的节点的确认消息，验证有效且同意后执行视频及相关信息轻量级上链请求消息，并在执行成功后向客户端回复消息；
客户端收到置信度之和超过设定第二阈值的不同候选节点发送的相同回复消息时，共识成功，主节点生成普通区块，同时判断是否到达下一个周期，如果到达，生成评价区块，根据评价区块更新节点置信度；否则，继续当前周期的下一轮共识。
作为优选的技术方案，将共识节点限定在设定置信度范围的优先节点，基于置信度更换共识条件，将节点累计置信度记为Vs，置信度之和超过设定第一阈值的节点设定为置信度之和超过的节点，置信度之和超过设定第二阈值的不同候选节点设定为置信度之和超过/>的不同候选节点。
作为优选的技术方案，还包括数据验证步骤，具体包括：
使用查询结果的内容摘要Hash对比上链结果的内容摘要Hash，若内容不一致，则判定本地数据库被篡改，通过内容寻址CID查询IPFS，从分布式存储的内容中找回原始信息，通过数据可信认识实现可信上链。
为了达到上述第二目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链系统，包括：序列化模块、内容摘要构建模块、内容寻址构建模块、上链模块、节点角色类型确定模块、置信度评价机制构建模块、节点选举算法构建模块、评价区块生成模块、消息验证模块、存储模块；
所述序列化模块用于将视频以及相关属性信息序列化为JSON文档；
所述内容摘要构建模块用于将JSON文档通过Hash算法计算视频以及相关信息的Hash，得到内容摘要Hash；
所述内容寻址构建模块用于将JSON文档上传到IPFS生成内容寻址CID；
所述上链模块用于将内容摘要Hash和内容寻址CID通过智能合约上链存证，内容摘要Hash和内容寻址CID作为区块链事务，由区块链中各节点验证，进行共识，并完成上链；
所述节点角色类型确定模块用于确定节点角色类型，节点角色类型包括普通节点、优先节点、候选节点和主节点，所述普通节点为安装区块链系统所需软硬件的服务器节点，所述优先节点为联盟链节点，用于实现共识步骤，所述候选节点用于确认共识结果，所述候选节点同时也为优先节点，参与共识步骤，所述主节点用于主持共识的过程，所述主节点同时为候选节点和优先节点，参与共识和确认共识步骤；
所述置信度评价机制构建模块用于构建置信度评价机制，每当有内容摘要Hash和内容寻址CID作为一个事务成功上链后，根据节点的共识行为执行奖惩机制定期更新置信度；
所述节点选举算法构建模块用于构建节点选举算法；
所述评价区块生成模块用于将多个共识轮作为一个选举周期，每个周期都由同一个主节点执行视频及相关信息轻量级区块的出块，当前周期结束，主节点全网广播评价消息，生成评价区块，通过评价区块更新各个节点的置信度，若主节点出块失败，则结束当前周期，废弃后续共识区块，并由候选节点集合中最高信誉的节点生成评价区块；
所述消息验证模块用于验证消息，在优先节点验证准备消息有效后向候选节点广播提交消息，若验证无效则丢弃消息，向所有节点广播提交消息；
所述存储模块用于存储共识的事务，区块链中各个节点将经过共识的事务存储到自己的账本中，完成轻量级信息可信上链过程。
为了达到上述第三目的，本发明采用以下技术方案：
一种计算机可读存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时实现如上述基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法。
为了达到上述第四目的，本发明采用以下技术方案：
一种计算机设备，包括处理器和用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现如上述基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明通过分布式区块链存储机制将视频文件的摘要属性、相关数据材料、来源等信息进行上链，运用IPFS技术解决存储瓶颈，将视频文件，以及该文件相关的文字、图片、音频、视频属性上传到去中心化的分布式文件系统IPFS中，仅针对视频文件以及相关属性的Hash摘要、文件存储在IPFS的寻址地址CID进行上链，因为不再依赖主于网和中心化服务器，优化了存储空间，因此下载速度快，数据可持续保存且安全可靠，天生防御DDOS(分布式拒绝服务攻击)攻击，并且由于区块链和IPFS的去中心化和不可篡改，使得区块链存储IPFS寻址对应的文件数据，完整性自动得到校验。
(2)本发明提出了PBFT共识算法的优化方案，称为基于置信度的优化共识算法PBFT+，用于改善视频及相关信息轻量级可信上链过程中的节点共识速度；优化共识算法PBFT+设计了节点角色类型、通过对节点行为的置信度评价机制、以及节点切换角色的选举算法，设置节点参加共识的准入阈值，并且使用随机方式从候选节点集合中选举主节点，优化共识算法PBFT+倾向于选择高置信度的节点作为主节点，并且主节点选举不可预测，降低异常节点参与共识的概率，提升了共识效率；
具体地，优化共识算法PBFT+优化了共识流程，将多个共识轮作为一个选举周期，避免了频繁切换主节点，并且将PBFT中达成共识的条件——达成一致的节点个数需超过2/3改为达成一致的节点置信度之和超过总数的2/3，减少了共识协议中的广播次数，降低了共识时延低。
附图说明
图1为本发明基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法的流程示意图；
图2为本发明PBFT+节点角色状态机示意图；
图3为本发明PBFT+共识周期的示意图；
图4为本发明PBFT+评价区块数据结构的示意图；
图5为本发明PBFT+算法中节点广播通信(包括共识条件以及广播次数)的示意图；
图6为本发明PBFT+算法流程的示意图；
图7为本发明可信验证步骤的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法，主要包括视频及相关信息轻量级可信上链、基于置信度的优化共识算法PBFT+与数据可信认证，采用的区块链为联盟链，该方法通过区块链结合IPFS的方式，可以有效弥补区块链在存储方面的不足，基于置信度的优化共识算法来提高数据上链时的共识效率与速度，结合区块链技术和星际文件系统IPFS技术完成视频及相关信息轻量级可信上链，实现视频数据的可信存储和认证，其中，星际文件系统IPFS(InterPlanetary File System)相比于基于位置寻址的HTTP协议，IPFS则是基于内容寻址。IPFS是一种分布式存储技术，底层会对文件分片，计算哈希值，构建有向无环图，根节点就是文件在IPFS的存储地址，即CID，内容寻址ID。
具体步骤包括：
首先，将视频以及相关属性信息序列化为JSON文档，JSON文档通过Hash算法(如国密摘要算法SM3)计算视频以及相关信息的Hash(即内容摘要)，JSON文档上传到IPFS生成内容寻址CID(Content-ID)，将Hash和CID通过智能合约上链存证。
本实施例通过视频及相关信息轻量级可信上链方式，实现了仅将视频及相关信息的内容摘要以及IPFS寻址ID进行轻量级上链，其中，数据上链是指将用户数据加密上传到基于ipfs的公网侧链，并在公信链形成数据索引的过程。数据一旦上链，除了用户本人的Data_key授权解密外，任何个人或组织都没有能力获取到用户数据，从而保证数据的绝对安全。
接下来，轻量级信息(即视频以及相关信息的Hash与这些信息在IPFS上的CID)会被当成区块链事务，由区块链中各节点验证，进行共识，并完成上链。区块链中所有节点通过共识算法达成一致，防止网络中出现分歧和双花等问题，并将通过共识后的新事务加入。
在本实施例中，基于置信度的优化共识算法PBFT+优化上链步骤中的共识过程，PBFT+对于PBFT主要的修改包括以下几个部分：
1)设计节点角色类型，不同的角色在联盟链中的职责不同，如图2所示，得到角色的状态改变，整个网络中的节点分为：
a、普通节点：安装区块链系统所需软硬件的服务器节点，普通节点需要经过管理员同意才能加入联盟链；
b、优先节点：联盟链节点，参与选举，负责共识；
c、候选节点：候选节点拥有较高的置信度，负责确认共识结果，候选节点同时也为优先节点，也负责共识；
d、主节点：主持共识的过程，协调和管理节点之间的通信和交互，收集各节点的投票信息。主节点同时为候选节点和优先节点，参与共识和确认共识；
2)构建置信度评价机制，每当有视频及相关信息轻量级信息(即内容摘要Hash和内容寻址CID)作为一个事务成功上链后，根据节点的共识行为执行奖惩机制，定期更新置信度。
在共识阶段，优先节点放弃共识置信度不变，正确共识置信度+1，错误共识置信度-1。
在确认共识结果阶段，候选节点放弃确认置信度不变，正确确认置信度+1，错误确认置信度-1。
在出块阶段，主节点负责视频及相关信息轻量级区块的出块。为了有效打击恶意节点，惩罚分数应该大于奖励分数，给予恶意节点更低的置信度。主节点出块成功置信度+1，被其他节点怀疑，并成功推翻时，主节点置信度-α，其中α远大于1。
3)构建节点选举算法，包括优先节点选举算法，候选节点选举算法以及主节点选举算法。
优先节点选举算法的选举算法为：首先对普通节点集合Un按照置信度进行排序，选择2/3的较高置信度节点，在剩下的节点中，选择一定数量(乘以平衡系数β)作为平衡数量，优先节点集合
候选节点选举算法为：从已经排序好的优先节点集合Up重选择前|c|个置信度高的节点进入候选节点集合Uc。
主节点选举算法为：使用随机算法(如追寻中本聪(Follow-The-Satoshi，FTS)算法)从候选节点集合Uc中选举主节点，主节点不可预测，确保了区块链的安全性。
4)优化共识流程，如图3所示，PBFT+每轮共识生成一个区块，δ轮共识为一个周期。每个周期都由同一个主节点负责视频及相关信息轻量级区块的出块，避免频繁选举主节点。当前周期结束，主节点全网广播评价消息，生成评价区块，通过评价区块更新各个节点的置信度。特别的，第一个共识周期依赖的评价区块为创世区块。如果主节点出块失败，则结束当前周期，废弃后续共识区块，并由候选节点集合中最高信誉的节点生成评价区块。如图4所示，为PBFT+评价区块数据结构，评价区块头记录版本号、上一区块哈希和时间戳，区块体记录优先节点、候选节点和主节点的公钥pi和信誉变化si。
在本实施例中，将共识节点限定在具有一定置信度的优先节点(包括候选节点和主节点)上，然后基于置信度更换共识条件。原来的方案是共识节点数超过某个阈值，如PBFT方案中，共识节点数需超过2f+1(f即系统可以容忍的最大恶意节点数量。在PBFT算法中，f＝(n-1)/3，其中n是参与共识的节点数量)，回复节点数需超过f+1，将为“节点数”改为“节点累计置信度”，记为Vs，达成一致的节点置信度之和超过总数的比例需超过2/3(>2/3Vs，对应2f+1)和1/3(>1/3Vs，对应f+1)。最后，减少PBFT+中commit步骤的消息数量，优先节点验证准备消息有效后，向候选节点(包括主节点)广播提交消息，否则丢弃消息，PBFT中需要向所有节点广播提交消息，这里减少了共识协议中的广播次数。如图5所示，为算法中节点广播通信的过程，图中给出了共识条件以及广播次数。
如图6所示，共识流程分为6个步骤：
步骤一：主节点选举成功，启动共识，接收客户端的请求消息(即为视频及相关信息轻量级上链请求)，验证有效后向所有优先节点(包括候选节点)广播“预准备消息”，否则丢弃消息。
步骤二：优先节点在规定时间内接收到主节点的“预准备消息”，验证有效且同意后，向其余优先节点广播“准备消息”，否则丢弃消息。
步骤三：优先节点在规定时间内接收到置信度之和超过的节点的“准备消息”，验证有效且同意后，向候选节点(包括主节点)广播“确认消息”，否则丢弃消息。
步骤四：如果优先节点检测出主节点发生故障，则丢弃消息，启动视图切换协议，重新选举主节点，转到步骤一；
步骤五：候选节点在规定时间内接收到置信度之和超过的节点的“确认消息”，验证有效且同意后执行消息(即为上链请求)，并在执行成功后向客户端回复消息。
步骤六：客户端收到置信度之和超过的不同候选节点发送的相同回复消息时，共识成功，主节点生成普通区块，同时判断是否到达下一个周期，如果到达，生成评价区块，根据评价区块更新节点置信度；否则，继续当前周期的下一轮共识，转到步骤一。
在达成共识之后，各个节点将经过共识的事务存储到自己的账本中，经过数据上链以后，区块链中每一个节点存储着轻量级信息。数据可信认证的流程如图7所示，现有的数据查询模型一般访问的都是本地数据库，而本地数据库存在丢失与被篡改的风险，因此需要进行数据验证。使用查询结果的Hash对比上链结果的Hash，如果内容不一致，则说明本地数据库被篡改了，可以通过轻量级可信上链结果CID(IPFS内容寻址)来查询IPFS，从分布式存储的内容中找回原始信息，通过数据可信认识，实现了可信上链。
实施例2
本实施例提供一种基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链系统，包括：序列化模块、内容摘要构建模块、内容寻址构建模块、上链模块、节点角色类型确定模块、置信度评价机制构建模块、节点选举算法构建模块、评价区块生成模块、消息验证模块、存储模块；
在本实施例中，序列化模块用于将视频以及相关属性信息序列化为JSON文档；
在本实施例中，内容摘要构建模块用于将JSON文档通过Hash算法计算视频以及相关信息的Hash，得到内容摘要Hash；
在本实施例中，内容寻址构建模块用于将JSON文档上传到IPFS生成内容寻址CID；
在本实施例中，上链模块用于将内容摘要Hash和内容寻址CID通过智能合约上链存证，内容摘要Hash和内容寻址CID作为区块链事务，由区块链中各节点验证，进行共识，并完成上链；
在本实施例中，节点角色类型确定模块用于确定节点角色类型，节点角色类型包括普通节点、优先节点、候选节点和主节点，所述普通节点为安装区块链系统所需软硬件的服务器节点，所述优先节点为联盟链节点，用于实现共识步骤，所述候选节点用于确认共识结果，所述候选节点同时也为优先节点，参与共识步骤，所述主节点用于主持共识的过程，所述主节点同时为候选节点和优先节点，参与共识和确认共识步骤；
在本实施例中，置信度评价机制构建模块用于构建置信度评价机制，每当有内容摘要Hash和内容寻址CID作为一个事务成功上链后，根据节点的共识行为执行奖惩机制定期更新置信度；
在本实施例中，节点选举算法构建模块用于构建节点选举算法；
在本实施例中，评价区块生成模块用于将多个共识轮作为一个选举周期，每个周期都由同一个主节点执行视频及相关信息轻量级区块的出块，当前周期结束，主节点全网广播评价消息，生成评价区块，通过评价区块更新各个节点的置信度，若主节点出块失败，则结束当前周期，废弃后续共识区块，并由候选节点集合中最高信誉的节点生成评价区块；
在本实施例中，消息验证模块用于验证消息，在优先节点验证准备消息有效后向候选节点广播提交消息，若验证无效则丢弃消息，向所有节点广播提交消息；
在本实施例中，存储模块用于存储共识的事务，区块链中各个节点将经过共识的事务存储到自己的账本中，完成轻量级信息可信上链过程。
实施例3
本实施例提供一种存储介质，存储介质可以是ROM、RAM、磁盘、光盘等储存介质，该存储介质存储有一个或多个程序，程序被处理器执行时，实现实施例1的基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法。
实施例4
本实施例提供一种计算设备，该计算设备可以是台式电脑、笔记本电脑、智能手机、PDA手持终端、平板电脑或其他具有显示功能的终端设备，该计算设备包括处理器和存储器，存储器存储有一个或多个程序，处理器执行存储器存储的程序时，实现实施例1的基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法，其特征在于，包括下述步骤：
将视频以及相关属性信息序列化为JSON文档，将JSON文档通过Hash算法计算视频以及相关信息的Hash，得到内容摘要Hash，将JSON文档上传到IPFS生成内容寻址CID；
将内容摘要Hash和内容寻址CID通过智能合约上链存证，内容摘要Hash和内容寻址CID作为区块链事务，由区块链中各节点验证，进行共识，并完成上链；
确定节点角色类型，节点角色类型包括普通节点、优先节点、候选节点和主节点，所述普通节点为安装区块链系统所需软硬件的服务器节点，所述优先节点为联盟链节点，用于实现共识步骤，所述候选节点用于确认共识结果，所述候选节点同时也为优先节点，参与共识步骤，所述主节点用于主持共识的过程，所述主节点同时为候选节点和优先节点，参与共识和确认共识步骤；
构建置信度评价机制，每当有内容摘要Hash和内容寻址CID作为一个事务成功上链后，根据节点的共识行为执行奖惩机制定期更新置信度；
构建节点选举算法，将多个共识轮作为一个选举周期，每个周期都由同一个主节点执行视频及相关信息轻量级区块的出块，当前周期结束，主节点全网广播评价消息，生成评价区块，通过评价区块更新各个节点的置信度，若主节点出块失败，则结束当前周期，废弃后续共识区块，并由候选节点集合中最高信誉的节点生成评价区块；
优先节点验证准备消息有效后，向候选节点广播提交消息，若验证无效则丢弃消息，向所有节点广播提交消息；
在达成共识之后，区块链中各个节点将经过共识的事务存储到自己的账本中，完成轻量级信息可信上链过程。
2.根据权利要求1所述的基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法，其特征在于，所述根据节点的共识行为执行奖惩机制定期更新置信度，具体步骤包括：
在共识阶段，优先节点放弃共识置信度不变，正确共识置信度+1，错误共识置信度-1；
在确认共识结果阶段，候选节点放弃确认置信度不变，正确确认置信度+1，错误确认置信度-1；
在出块阶段，主节点出块成功置信度+1，被其他节点怀疑并成功推翻时，主节点置信度-α，其中惩罚分数α大于1。
3.根据权利要求1所述的基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法，其特征在于，构建节点选举算法，包括：优先节点选举算法、候选节点选举算法以及主节点选举算法；
所述优先节点选举算法对普通节点集合Un按照置信度进行排序，具体表示为：优先节点集合其中，β为平衡系数；
候选节点选举算法为：从已经排序好的优先节点集合Up重选择前|c|个置信度高的节点进入候选节点集合Uc；
主节点选举算法为：使用随机算法从候选节点集合Uc中选举主节点。
4.根据权利要求1所述的基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法，其特征在于，评价区块包括评价区块头和区块体，所述评价区块头记录版本号、上一区块哈希和时间戳，所述块体记录优先节点、候选节点和主节点的公钥和信誉变化。
5.根据权利要求1所述的基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法，其特征在于，共识的具体步骤包括：
主节点选举成功，启动共识，接收视频及相关信息轻量级上链请求消息，若验证有效则向所有优先节点广播预准备消息，若验证无效则丢弃上链请求消息；
优先节点在预设时间内接收到主节点的预准备消息，若验证有效且同意后向其余优先节点广播准备消息，若验证无效则丢弃预准备消息；
优先节点在预设时间内接收到置信度之和超过设定第一阈值的节点的准备消息，若验证有效且同意后向候选节点广播确认消息，若验证无效则丢弃准备消息；
如果优先节点检测出主节点发生故障，则丢弃消息，启动视图切换协议，重新选举主节点；
候选节点在预设时间内接收到置信度之和超过设定第一阈值的节点的确认消息，验证有效且同意后执行视频及相关信息轻量级上链请求消息，并在执行成功后向客户端回复消息；
客户端收到置信度之和超过设定第二阈值的不同候选节点发送的相同回复消息时，共识成功，主节点生成普通区块，同时判断是否到达下一个周期，如果到达，生成评价区块，根据评价区块更新节点置信度；否则，继续当前周期的下一轮共识。
6.根据权利要求5所述的基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法，其特征在于，将共识节点限定在设定置信度范围的优先节点，基于置信度更换共识条件，将节点累计置信度记为Vs，置信度之和超过设定第一阈值的节点设定为置信度之和超过的节点，置信度之和超过设定第二阈值的不同候选节点设定为置信度之和超过/>的不同候选节点。
7.根据权利要求1所述的基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法，其特征在于，还包括数据验证步骤，具体包括：
使用查询结果的内容摘要Hash对比上链结果的内容摘要Hash，若内容不一致，则判定本地数据库被篡改，通过内容寻址CID查询IPFS，从分布式存储的内容中找回原始信息，通过数据可信认识实现可信上链。
8.一种基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链系统，其特征在于，包括：序列化模块、内容摘要构建模块、内容寻址构建模块、上链模块、节点角色类型确定模块、置信度评价机制构建模块、节点选举算法构建模块、评价区块生成模块、消息验证模块、存储模块；
所述序列化模块用于将视频以及相关属性信息序列化为JSON文档；
所述内容摘要构建模块用于将JSON文档通过Hash算法计算视频以及相关信息的Hash，得到内容摘要Hash；
所述内容寻址构建模块用于将JSON文档上传到IPFS生成内容寻址CID；
所述上链模块用于将内容摘要Hash和内容寻址CID通过智能合约上链存证，内容摘要Hash和内容寻址CID作为区块链事务，由区块链中各节点验证，进行共识，并完成上链；
所述节点角色类型确定模块用于确定节点角色类型，节点角色类型包括普通节点、优先节点、候选节点和主节点，所述普通节点为安装区块链系统所需软硬件的服务器节点，所述优先节点为联盟链节点，用于实现共识步骤，所述候选节点用于确认共识结果，所述候选节点同时也为优先节点，参与共识步骤，所述主节点用于主持共识的过程，所述主节点同时为候选节点和优先节点，参与共识和确认共识步骤；
所述置信度评价机制构建模块用于构建置信度评价机制，每当有内容摘要Hash和内容寻址CID作为一个事务成功上链后，根据节点的共识行为执行奖惩机制定期更新置信度；
所述节点选举算法构建模块用于构建节点选举算法；
所述评价区块生成模块用于将多个共识轮作为一个选举周期，每个周期都由同一个主节点执行视频及相关信息轻量级区块的出块，当前周期结束，主节点全网广播评价消息，生成评价区块，通过评价区块更新各个节点的置信度，若主节点出块失败，则结束当前周期，废弃后续共识区块，并由候选节点集合中最高信誉的节点生成评价区块；
所述消息验证模块用于验证消息，在优先节点验证准备消息有效后向候选节点广播提交消息，若验证无效则丢弃消息，向所有节点广播提交消息；
所述存储模块用于存储共识的事务，区块链中各个节点将经过共识的事务存储到自己的账本中，完成轻量级信息可信上链过程。
9.一种计算机可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法。
10.一种计算机设备，包括处理器和用于存储处理器可执行程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现如权利要求1-7任一项所述基于优化共识算法的视频及相关信息轻量级可信上链方法。
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