[发明专利]一种面向物联网私有多账本区块链系统设计与实现的方法

说明书

本发明公开了一种面向物联网私有多账本区块链系统设计与实现的方法。包括以下步骤：步骤1，系统整体架构建立；步骤2，区块链网络建立；步骤3，终端注册及入网；步骤4，应用数据上行传输、上链及后续分析；步骤5，下行数据或控制指令传输；步骤6，新区块建立，本发明的优点是充分利用了网关的边缘计算能力，将会话账本部署于网关。一方面减轻了服务器的负荷，提高了系统的鲁棒性；另一方面提高了网关的资源利用效率。此外，本发明所提方案允许应用提供商在网关部署应用，由于网关距离终端设备更近，因而部署在边缘的物联网应用能够降低访问时延，能够减轻应用层DoS攻击对系统的影响。

技术领域

本发明属于物联网安全和通信技术领域，尤其涉及一种面向物联网私有多账本区块链系统设计与实现的方法。

背景技术

现有物联网系统遵循“端-管-云”的基本架构，终端(终端：指物联网中进行数据采集或控制的工作并依靠某种无线通信方式进行数据传输的一类硬件设备)利用无线传输将数据包发送至网关或基站，再转发至位于云端的服务器中进行存储和处理。服务器侧的下行数据则先发送至网关或基站，再转化为无线信号传输到终端。其中，网关或基站取决于具体的无线传输方式。典型的物联网无线通信技术包括长距离(Long Range,LoRa)、窄带物联网(NarrowBand-IoT,NB-IoT)以及第五代(Fifth Generation,5G)移动通信。现有物联网系统通常是中心化架构，即，云端负责整个物联网系统的数据处理、设备管理及用户接口，承担着所有功能，网关或基站仅负责数据的透明转发。

下面简要介绍一下LoRa和NB-IoT两种物联网系统中常见的无线通信技术。

LoRa(Long Range)是低功耗广覆盖网络(Low-Power Wide-Area Network，LPWAN)技术的一种，是由美国Semtech公司开发的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，其最远通信距离可超过10公里，适合应用于物联网系统中[2]。LoRaWAN是LoRa联盟制定的一种低功耗广覆盖网络协议，采用星型拓扑组网，整体系统架构分为LoRa终端、LoRa网关和服务器三大部分。LoRa终端和LoRa网关之间通过LoRa无线技术进行数据传输，而LoRa网关和服务器之间通过UDP/IP协议进行通信。

NB-IoT作为一种无线接入网络技术，继承了长期演进(Long Term Evolution,LTE)的基本功能，并在LTE的基础上根据物联网应用的需求进行了改进，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。NB-IoT的部署需要180kHz带宽，其能够在许可的频段内共存于LTE或全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications,GSM)中，极大的减少了部署成本和时间。通过不同的频带选择，NB-IoT能够按需求工作于三种不同的操作模式。NB-IoT相较于LTE的功能改进来自于新的物理层设计，其采用正交相移键控(QuadraturePhase Shift Keying,QPSK)调制，上行链路采用单载波频分多址(Single CarrierFrequency Division Multiple Access,SC-FDMA)，下行链路采用正交频分多址(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access,OFDMA)，减少了实现的复杂性，精简了物理信道。NB-IoT的优点是收发器设计的复杂性低、功耗低、无线电芯片的成本低，覆盖范围广及覆盖数量多。NB-IoT适用于包括智慧城市、智能仓储和智能交通在内的多种应用场景，是实现物联网万物互联的一种重要技术。