[发明专利]基于区块链的工业数据安全共享

说明书

本发明基于区块链实现工业大数据的隐私保护共享方案，在系统用户间建立联盟链。基于可扩展性和易部署性，考虑云存储的替补方案。建立基于进化博弈论的激励机制，构建智能合约，鼓励数据共享者进行数据共享。另外，基于联邦学习建立去中心化机器学习模型，以尊重共享数据时的隐私问题，基于区块链的架构则允许将训练数据保密，分发并在系统内共享生成的模型。通过这种方式，所有参与用户可观察到统一模型，同时保留敏感输入数据的隐私。在此基础上，设计和实现了基于区块链的工业数据共享平台。

一、技术领域

本发明涉及应用工业领域，具体是一种基于区块链实现工业大数据的隐私保护共享方案。

二、背景技术

工业是国民经济的基础和支柱，也是一国经济实力和竞争力的重要标志。随着工业技术 的发展，工业企业的各类生产设备、传感器无时无刻都在产生数据。工业大数据是互联网、 大数据和工业产业结合的产物，是工业互联网、工业4.0等国家战略在企业的落脚点。近年 来，在我国大力发展工业互联网、推进制造业与互联网深度融合、促进制造业高质量发展的 当下，我国工业大数据发展呈现爆发式增长态势。研究院数据显示，2018年全球大数据市场 规模为454亿美元，工业大数据占全球大数据总规模超过50％，可见工业大数据已经成为全 球大数据行业发展的主要领域。

工业大数据具有实时性高、数据量大、密度低、数据源异构性强等特点。工业过程要求 工业分析模型的精度高、可靠性高、因果关系强，这样才能满足日常工业生产需要，而纯数 据驱动的数据分析手段往往不能达到工业场景的要求。因此，工业大数据分析的特征是强调 专业领域知识和数据挖掘的深度融合。

随着工业产业规模的扩张，为实现工业场景下的数据分析应用，数据需求也会水涨船高， 如何建立一个数据安全共享平台成为重点研究趋势。实现工业大数据共享的关键是要保障工 业企业数据的隐私安全问题，建立开放的数据交易平台。传统模式下，设备的操作、生产和 维护记录等数据采用云存储方式，即通过中心化的服务器进行存储，但这种方式产生了诸多 隐患，例如单一节点发生故障将会带来用户数据丢失的风险，另外，由于缺乏强大的数据保 护措施，在数据存储和传输过程中可能会出现数据文件的失窃和篡改的可能性。

区块链是在网络共识下结合智能合约和其他辅助技术的分布式账本技术。区块链技术的 核心优势是去中心化，通过运用数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等手段，使网络 节点在无需互相信任的分布式系统中实现可信任的点对点交易、协调与协作，从而解决中心 化机构普遍存在的高成本、低效率和数据存储不安全等问题。当区块链被引入到工业大数据 共享后，可以带来以下优势：

1)通过区块链将产业链上下游间的数据上链，有助于实现核心企业生态内共享、工业企 业间互信共享、工业互联网平台间价值共享，打破了企业间数据不互信的壁垒。利用区块链 技术为工业“网络化生产”推进中遇到的生产协同、工业安全、信息共享、资源融合、柔性 监管等挑战提供相应的解决方案。

2)区块链具备可信任性、安全性和不可篡改性。分布式账本上写的任何记录都不可以删 除或者更改。这意味着用户不能删除记录，也不能在区块链中插入记录，有效保证了各方权 益。

3)基于区块链技术的去中心化理念，利用其分布式控制及存储，通过共享经济模式，盘 活网络上的存量存储和计算资源，将有效缓解工业大数据运营商的数据存储及运维压力，进 一步有效实现数据挖掘和价值增值。

三、发明内容

本发明将基于区块链实现工业大数据的隐私保护共享方案，在系统用户间建立联盟链。 基于可扩展性和易部署性，考虑云存储的替补方案。建立基于进化博弈论的激励机制，构建 智能合约，鼓励数据共享者进行数据共享。另外，基于联邦学习建立去中心化机器学习模型， 以尊重共享数据时的隐私问题，基于区块链的架构则允许将训练数据保密，分发并在系统内 共享生成的模型。

本发明采用的技术方案如下：

本发明主要提出了数据共享模型和基于区块链和演化博弈论的数据共享激励模型。