[发明专利]一种基于边缘计算的轻量级区块链监管方法及系统

权利要求书

1.一种基于边缘计算的轻量级区块链监管方法，其特征在于：依次包括以下步骤：

S1、交易打包和确认，即所有边缘节点均通过求解PoW问题来产生对应领袖区块；

若边缘节点Node_i第一个成功求解出PoW问题，则Node_i即为领袖节点，同时生成和广播对应的有效领袖区块，然后该领袖节点Node_i选择交易记录集合{Tx}_t生成候选交易区块b_t，其他边缘节点Node_j验证候选交易区块b_t，若验证成功则进行区块签名，每一个边缘节点均收集其他所有边缘节点的区块签名；若某边缘节点获得关于候选交易区块b_t的半数以上签名，则将候选交易区块b_t附加到该边缘节点本地存储的交易链上；重复上述步直到另一个领袖区块被产生；

S2、获取碎片账本，即终端设备节点根据用户自己感兴趣的交易信息类型，向边缘节点发送数据访问请求，获取边缘节点存储的全账本；全账本记录所有的领袖历史和交易历史，碎片账本记录全账本中所有区块链头以及相应终端设备节点感兴趣的交易记录；

S3、监管交易，即通过联盟链中的交易监管模块进行监管：

联盟链的中心控制器产生对称密钥key并确定访问策略树APT，然后调用加密算法来加密密钥key为CT_key，并将CT_key外包到云服务器进行存储，监管层中监管者向可信机构请求秘密属性密钥SK_u，然后从云服务器端下载密钥密文CT_key，并使用SK_u来解密对称密钥key；一旦有新候选交易区块b_t被确认提交，则相应领袖节点使用对称密钥key来将新候选交易区块b_t中的每一笔交易记录tx_i加密为CTX_i，所有CTX_i将被外包到云服务器；当监管者实施监管时，先从云服务器下载CTX_i并解密为交易记录明文。

2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的轻量级区块链监管方法，其特征在于：所述步骤S1的具体过程为：

S1.1、领袖节点Node_i生成有效领袖区块后立即向所有其他的边缘节点广播该领袖区块，所有其他的边缘节点Node_j检查该领袖区块的有效性，若Node_j验证出该领袖区块有效，则将该领袖区块附加到本地领袖链上，接着Node_j在最新领袖链上重新求解PoW问题以试图产生下一个新的领袖区块；如果验证出该领袖区块无效，则Node_j继续在原来的领袖链上继续求解PoW问题以试图产生一个新的领袖区块，这里j＝1,2,…,i-1,i+1,…,n，n为边缘节点总个数；

S1.2、领袖节点Node_i选择一个新交易记录集合{Tx}_t，然后计算签名生成新的候选交易区块b_t，并将b_t广播给所有其他的边缘节点；

候选交易区块b_t的格式为：

其中，blockHeight为区块高度，t为时间戳，PreHash为前一交易区块头的哈希值，NowHash是基于{Tx}_t构建的Merkle哈希树的根哈希值；

S1.3、一旦收到领袖节点产生的候选交易区块b_t，所有其他的边缘节点Node_j基于签名和未花费交易集UTXO来验证b_t的有效性；若Node_j验证b_t是有效的，则将b_t签名为并将广播给除Node_j以外其他边缘节点；

其中，j＝1,2,…,i-1,i+1,…,n，n为边缘节点总个数；

S1.4、所有边缘节点收集所有其他边缘节点的区块签名；若一个边缘节点获得关于候选交易区块b_t的半数以上签名，那么候选交易区块b_t将被附加到该边缘节点本地存储的交易链上；

S1.5、重复上述步骤S1.1至步骤S1.4，直到另一个领袖区块被产生。