[发明专利]一种可信安全的轻量级区块链实现系统和方法

说明书

本发明公开了一种可信安全的轻量级区块链实现系统和方法，涉及区块链技术领域和信息安全技术领域，系统包括：信息收集模块，信息收集模块负责收集区块链系统中入网节点的交互行为数据；信任管理模块，与信息收集模块之间进行交互，通过计算入网节点的信任值得出对入网节点信任程度的量化判断结果，并将入网节点根据量化判断结果分成高可信节点和低可信节点；轻量化模块，轻量化模块连接信任管理模块，接收信任管理模块的结果，对入网节点中的高可信节点和低可信节点采取复杂度不同的共识算法、加解密算法和数据验证机制来达成对整体系统的轻量级部署，将零信任区块链网络转换为可信区块链网络。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域和信息安全技术领域，尤其涉及一种可信安全的轻量级区块链实现系统和方法。

背景技术

目前，区块链技术提供的不可篡改和可溯源特性只适用于保证上链数据和记录的真实可信，对于上链数据的真实性缺乏有效的鉴别手段，难以保证未上链数据的真实有效；区块链网络中的节点出于自身利益，会产生攻击网络的恶意行为，如双花攻击、重放攻击、共谋攻击等。现有的区块链系统难以针对节点恶意行为采取有效的防御方法；同时，现有区块链系统在计算、存储和全网一致过程中需要消耗大量资源，在部分资源受限的物联网和工业领域难以落地应用，严重限制了区块链的应用场景和可扩展性，在保证区块链网络的安全下提高系统的性能并降低能耗也是目前区块链技术发展的迫切需求。

现有文献中针对区块链系统的可信安全和轻量级实现的问题分别从不同的角度给出了解决方案：针对具体攻击行为构建数学模型来修改区块链网络参数，使得攻击者收益远小于付出从而抵御攻击；引入随机选择，降低攻击者成功的概率；采用链下交易、链式结构转变为DAG(Directed Acyclic Graph，有向无环图)的方式降低区块链系统的复杂度，实现轻量级部署。但这些方案只能针对特定的恶意攻击行为产生抵御作用，不具有泛在适用性；同时，通过改变区块链结构、共识算法、通讯协议来实现轻量级部署的方法难以兼顾安全性保证。

李凤银等人在中国发明专利申请“基于区块链的分布式物联网中的信任管理方法”(申请号为CN202010801725.6)中将物联网设备的信用量化为期望信用与风险进行综合考量，并通过区块链技术实现信任值的存储和共享来提高设备间交互的成功率和可靠性。但该方法引入了域管理器这一中心节点进行信任值计算，存在中心化问题，且区块链系统本身仍存在安全和效率问题。

张海宾等人在中国发明专利申请“一种基于区块链的车联网信任管理方法”(申请号为CN202010137685.X)中针对车联网中汽车通讯信息准确度较低和面临的恶意篡改攻击问题，将信任管理技术和区块链技术结合，构建了车辆信息安全共享系统。但是该方案引入RSU进行车辆信誉值的计算，对于RSU的安全和可信程度没有判定和说明，系统难以抵御RSU恶意行为带来的影响；另外，区块链系统主要作为信任值更新和发布的工具，本身的安全和效率并没有得到改进。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种可信安全的轻量级区块链实现系统和方法，解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何解决现有区块链系统具有的内生安全性不足、资源消耗较大、安全和轻量化难以兼顾、系统泛用性不足的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种可信安全的轻量级区块链实现系统和方法，能够在区块链系统运行的过程中实时度量和计算节点的可信程度，并结合智能合约根据节点的信任值大小和变化趋势自动实时奖惩措施，激励节点的诚实行为，提高区块链系统的内生安全性，同时信任值高的节点激活轻量化模块，在进行数据计算、验证和共识中降低系统复杂度，实现轻量级部署。

本发明提供的一种可信安全的轻量级区块链实现系统，包括：

信息收集模块，所述信息收集模块负责收集区块链系统中入网节点的交互行为数据，包括身份认证模块、证据采集模块和数据预处理模块，所述区块链系统为零信任区块链网络；