[发明专利]基于计算预言机的工业互联网区块链可信计算架构及方法

说明书

本发明公开了一种基于计算预言机的工业互联网区块链可信计算架构及方法，所述架构包括工业互联网设备层、区块链层和预言机层；工业互联网设备层包括各类异构工业互联网设备，在管理这些设备的过程中产生工业计算任务；区块链层包括智能合约，以智能合约引擎为载体执行工业计算任务；预言机层包括计算预言机和链上预言机，用于提升智能合约的计算能力。本发明设计一套基于计算预言机的区块链计算体系，满足了工业场景中的大计算需求；在链下预言机网络的激励机制中，提出基于节点计算能力的匹配算法，在链下计算预言机与计算任务的匹配过程中考虑了节点计算能力，减小了计算预言机的网络总延时。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，特别是一种基于计算预言机的工业互联网区块链可信计算架构及方法。

背景技术

工业互联网连通和控制工业场景内不同资源，对延迟的容忍度差，需要实时、高效的网络架构和工业应用运行机制。然而，传统的集中式云端计算因大量节点统一上传会产生网络数据拥塞，无法满足此需求。因此，为满足工业场景“大连接、低时延”的需求，具有去中心化特性的区块链架构成为工业互联网组网的可靠选择。

在区块链架构下，工业互联网进行去中心化组网，实现海量节点之间的点对点连接。与此同时，数据的分布式存储，解决了“单点失效”以及数据上传与下载的网络拥塞问题。特别地是，针对繁杂多样的工业应用需求，开放的智能合约平台为工业应用在基于区块链的工业互联网中的部署提供了可信的解决方案。应用开发者将工业应用以代码的形式固化在智能合约平台中，一旦满足触发条件，工业应用将自动执行，整个过程的相关数据全部上链，任何实体都不能修改合约本身和合约运行结果。然而，目前智能合约的能力还存在两大缺陷。首先，智能合约本身的计算能力有限，难以支撑某些复杂的工业应用；其次，租用脸链上智能合约产生的Gas费用较为昂贵。因此，计算预言机网络凭借其充足的计算资源以及可信的运行机制扩充了智能合约的计算能力。

计算预言机网络分为中心化和去中心化两种。中心化计算预言机中，单个计算预言机服务于智能合约的工业应用任务，这就容易发生由于单点的宕机和求解不成功而引起的任务计算失败。去中心化预言机中，对于一个计算任务，多个计算预言机同时进行计算，通过共识机制来确保计算结果的可信，同时也提高了计算任务的成功率。然而，现有去中心化计算预言机方案只要以随机的方法选取计算预言机群，忽略了不同计算能力的预言机与不同复杂度的智能合约计算任务的匹配，造成了计算时延巨大，无法满足工业互联网“低时延”的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于计算预言机的工业互联网区块链可信计算架构及方法，以满足工业场景中的大计算需求，并减小计算时延。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于计算预言机的工业互联网区块链可信计算架构，包括工业互联网设备层、区块链层和预言机层，其中：

工业互联网设备层，包括各类异构工业互联网设备，在管理这些设备的过程中，产生工业计算任务；

区块链层，包括智能合约，以智能合约引擎为载体执行工业计算任务；

预言机层，包括计算预言机和链上预言机，用于提升智能合约的计算能力。

一种如所述基于计算预言机的工业互联网区块链可信计算架构的运行方法，包括以下步骤：

步骤1、工业互联网智能设备注册成为合法的链下计算预言机，链上的预言机系统下发一个独有的账户，智能设备支付设定代币作为抵押；

步骤2、智能合约从链上获得数据，触发合约计算任务；

步骤3、当链上计算能力无法满足需求时，智能合约对链上预言机系统发送请求，对代理预言机的“消息”进行调用；所述请求包括计算任务，同时智能合约在账户中冻结服务费；代理预言机在自己的事件日志中将计算任务记录下来；