[发明专利]一种基于区块链的物联网数据共享系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于区块链的物联网数据共享系统和方法，采用区块链技术通过多个节点共同维护账本来建立一套信任机制，以使得账本数据具有公开透明、可溯源和不被篡改等特性、利用自动化脚本构成的智能合约技术能够实现自动化、智能化的数据处理、同时结合星际文件系统IPFS能够很好的解决区块链存储受限的问题。高度契合了数据共享的需求。系统中采用分层分链的网络架构，在各成员机构本地构建本地网络实现数据本地存储，在各成员机构之间构建全局网络实现各成员之间的数据共享，有效的提高了数据共享的安全性及系统的可扩展性。

技术领域

本发明属于区块链技术领域、数据共享领域、物联网领域、文件 安全领域等。

背景技术

在信息化时代，数据作为一种重要的战略资源呈爆炸式增长，各 行各业均认识到无论是企业创新应用，还是科学理论研究，均需要以 大量的、可靠的数据作为基石来驱动，同时伴随而来的是数据共享需 求的急剧增长。而传统中心化的数据共享平台面临交互能力弱、数据 隐私保护能力差、系统的可扩展性不足等问题，成为了数据共享的阻 碍因素。如果能提出一种高效、安全且柔性可扩展的共享方法，能极 大提高数据拥有方共享数据的积极性，提高数据的利用价值。

区块链技术融合分布式存储、点对点通讯、分布式共识机制和加 密算法等技术，通过多个节点共同维护账本来建立一套信任机制，以 使得账本数据具有公开透明、可溯源和不被篡改等特性、利用自动化 脚本构成的智能合约技术能够实现自动化、智能化的数据处理、同时 结合星际文件系统IPFS能够很好的解决区块链存储受限的问题。高 度契合了数据共享的需求。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于区块链技术的物联网数据共享系 统和方法，解决传统中心化的数据共享平台交互能力弱、数据隐私保 护能力差、系统的可扩展性不足等问题。以数据接入、数据处理和数 据应用的功能架构、分层分链的区块链结构及相应的智能合约设计， 在兼顾数据隐私和数据价值挖掘的基础上，实现对物联网数据的自动 化接入、存储和不同权限、层次的访问和处理，形成具有可扩展性的、 安全可信的大规模物联网数据共享系统。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一方面本发明提供一种基于区块链技术的物联网数据共享系统， 包括：由数据接入层、数据服务层和数据应用层构成的三层系统功能 架构和由本地网络及全局网络构成的分层分链的网络架构。

所述三层系统功能架构如图1所示，主要完成了数据采集、数据 上传到数据存储、数据共享、数据分析及最后的数据应用流程，构成 了一套完整的区块链数据共享架构。具体内容如下：

数据接入层：实现数据的采集和传输，使用HTTP协议、TCP/IP 协议、NB-IoT等数据传输协议进行二维码、RFID、传感器等多种物 联网数据的采集和上传。

数据服务层：实现数据存储、数据共享和数据分析功能。使用IPFS 分布式存储对上述数据接入层采集的原始数据通过对称加密后生成 密文上传至IPFS分布式存储系统中同时将其元数据信息及数据共享 过程中产生的的共享记录数据存储在区块链中，用于记录整个数据的 存储和共享过程。采用人工智能算法的分布式机器学习框架，在区块 链的各个节点服务器配置相应的智能体对数据进行本地分析，将分析 结果上传至云端，避免数据分析时对数据聚合带来的消耗以及数据泄 露的风险。

数据应用层：根据数据需求，通过服务层提供的接口(RestAPI、 Webservice等数据接口)获取数据集，包括网络管理数据、本地存储 数据、共享数据及分析结果数据。

所述分层分链网络架构如图2所示，包括本地联盟链和全局联盟 链两部分，分层网络构建方法包括：各成员机构本地业务节点、数据 处理节点、共享节点构成本地联盟链；由初始成员机构的共享节点及 智能处理节点构成全局联盟链；新成员机构构建本地联盟链并验证通 过后将共享节点加入全局联盟链中。具体的构建分层分链网络方法包 括：