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专利号: 2020112141256
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于区块链的边缘智能计算方法,其特征在于基于网关和边缘设备组成的边缘智能系统,所述网关至少一个,面向用户并与物联网终端设备连接,所述边缘设备包括主节点和至少一个工作节点,主节点与上述网关连接,工作节点为工作节点本身或者具有工作节点功能的主节点,每个工作节点均与主节点连接组成主‑从拓扑网络结构,所述计算方法包括:通过网关配置网关与主节点以及主节点与工作节点的连接,用户的信息数据及指令数据通过网关传送至主节点,信息数据包括来自用户的用户数据和终端设备采集的设备采集数据;

主节点接收到信息数据后,基于密钥生成算法生成密钥对,构建并存储用户数据与密钥对的映射关系,根据密钥对对设备采集数据进行加密及签名得到加密数据和签名,将公钥、加密数据和签名作为区块信息添加至本地已存储区块链尾端并对外公布,每个工作节点从主节点下载区块信息并将验证通过的区块信息添加至本地已存储区块链尾端,所述区块信息还包括区块ID、前置区块的哈希值、区块自身哈希值、难度、盐值和时间;

主节点接收到指令数据后,基于指令数据查找对应的私钥,将指令数据和指定的私钥发送至相关的工作节点,工作节点根据指令数据及私钥找到对应的区块信息并解密,得到对应设备采集数据,并调用人工智能模块对设备采集数据进行分析得到分析报告,并通过工作节点将分析报告返回网关;

所述主节点按照数据接收时间将依次将区块信息添加至本地已存储的区块链尾端;

由主节点计算符合难度要求的哈希值,所述计算方法包括但不限于工作量证明算法;

所述指令数据中至少指定用户和时间,所述时间为数据接收开始时间和数据接收结束时间,或者所述时间为数据接收开始时间;

主节点根据指令数据中指定的用户和时间查找对应的私钥,并将指令数据和指定的私钥发送至负载最低的工作节点,负载最低的工作节点接收到指令数据和指定的私钥后,根据指令数据及指定的私钥找到对应的区块信息并解密,得到对应设备采集数据,并调用人工智能模块对设备采集数据进行分析得到分析报告,并通过工作节点将分析报告返回网关。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的边缘智能计算方法,其特征在于所述主节点接收到信息数据后,判断主节点存储的区块链信息是否为空;

如果主节点存储的区块链信息为空,执行如下步骤:

基于密钥生成算法生成密钥对,并创建创世区块,通过主节点本身数据库存储私钥;

基于公钥对空数据进行加密得到加密数据,并基于私钥对加密数据进行签名得到签名;

将公钥、加密数据和签名数据作为区块信息添加至本地已存储区块链,所述区块信息还包括区块ID、前置区块的哈希值、区块自身哈希值、难度、盐值和时间,所述前置区块的哈希值为空;

每个工作节点从主节点下载区块信息并将区块信息添加至本地已存储区块链;

如果主节点本地已存储区块链不为空,执行如下步骤:

主节点从信息数据中提取用户数据,并基于密钥生成算法生成密钥对;

构建用户数据和密钥对的映射关系,通过主节点本地数据库存储私钥、用户数据以及用户数据和密钥对的映射关系;

基于公钥加密设备采集数据得到加密数据,基于私钥对加密数据签名得到签名;

将公钥、加密数据、签名作为区块信息添加至本地已存储区块链的尾端,所述区块信息还包括区块ID、前置区块的哈希值、区块自身哈希值、难度、盐值和时间;

每个工作节点从主节点下载区块信息并将验证通过的区块信息添加至本地已存储区块链的尾端。

3.根据权利要求1所述的基于区块链的边缘智能计算方法,其特征在于工作节点通过如下步骤验证区块信息:工作节点接收新的区块信息后,判断新的区块信息对应的前置区块的哈希值是否为工作节点本地已存储区块链中最末区块的哈希值,并判断是否一个满足难度要求的工作量,如果验证通过,则所述新的区块信息合法;

工作节点根据接收的公钥对进行签名认证,如果验证通过,则将新的区块信息作为新区块链接至工作节点本地已存储区块链中最末区块上。

4.根据权利要求3所述的基于区块链的边缘智能计算方法,其特征在于工作节点通过创世区块判断主节点本地已存储区块链与工作节点本地已存储区块链是否为同一个区块链,如果是,则区块链校验通过,工作节点从主节点下载区块信息。

5.根据权利要求1或2所述基于区块链的边缘智能计算方法,其特征在于主节点和工作节点的路径内均各自配置有连接确认文件,网关通过对应的连接确认文件确认主节点和工作节点的身份。

6.基于区块链的边缘智能系统,其特征在于用于执行如权利要求1‑5任一项所述的基于区块链的边缘智能计算方法,所述系统包括:网关,所述网关面向用户并与终端设备连接,用于采集信息数据和指令数据,信息数据包括用户数据和设备采集数据,并用于配置网关与主节点以及主节点与工作节点的连接;

边缘设备,所述边缘设备包括主节点和至少一个工作节点,主节点与网关连接,工作节点为工作节点本身或者具有工作节点功能的主节点,每个工作节点均与主节点连接组成主‑从拓扑网络结构;

主节点用于接收信息数据和指令数据,基于密钥生成算法生成密钥对,构建并存储用户数据与密钥对的映射关系,根据密钥对对设备采集数据进行加密及签名得到加密数据和签名,将公钥、加密数据和签名作为区块信息添加至本地已存储区块链的尾端并对外公布,所述区块信息还包括区块ID、前置区块的哈希值、区块自身哈希值、难度、盐值和时间;并用于基于指令数据查找对应的私钥,将指令数据和指定的私钥发送至相关的工作节点;

工作节点用于从主节点下载区块信息并将验证通过的区块信息添加至本地已存储区块链的尾端,并用于根据指令数据及指定的私钥找到对应的区块信息并解密,得到对应设备采集数据,并调用人工智能模块对设备采集数据进行分析得到分析报告,并通过工作节点将分析报告返回网关;

所述主节点用于按照数据接收时间将依次将区块信息添加至本地已存储的区块链尾端;

主节点用于计算符合难度要求的哈希值,所述计算方法包括但不限于工作量证明算法;

所述指令数据中至少指定用户和时间,所述时间为数据接收开始时间和数据接收结束时间,或者所述时间为数据接收开始时间;

主节点用于根据指令数据中指定的用户和时间查找对应的私钥,并将指令数据和指定的私钥发送至负载最低的工作节点,负载最低的工作节点接收到指令数据和指定的私钥后,根据指令数据及指定的私钥找到对应的区块信息并解密,得到对应设备采集数据,并调用人工智能模块对设备采集数据进行分析得到分析报告,并通过工作节点将分析报告返回网关。

7.根据权利要求6所述的基于区块链的边缘智能系统,其特征在于所述主节点接收到信息数据后,判断主节点存储的区块链信息是否为空;

如果主节点存储的区块链信息为空,主节点与工作节点配合用于执行如下步骤:基于密钥生成算法生成密钥对,并创建创世区块,通过主节点本身数据库存储私钥;

基于公钥对空数据进行加密得到加密数据,并基于私钥对加密数据进行签名得到签名;

将公钥、加密数据和签名数据作为区块信息添加至本地已存储区块链,所述区块信息还包括区块ID、前置区块的哈希值、区块自身哈希值、难度、盐值和时间;

每个工作节点从主节点下载区块信息并区块信息添加至本地已存储区块链;

如果主节点本地已存储区块链不为空,主节点与工作节点配合用于执行如下步骤:主节点从信息数据中提取用户数据,并基于密钥生成算法生成密钥对;

构建用户数据和密钥对的映射关系,通过主节点本地数据库存储私钥、用户数据以及用户数据和密钥对的映射关系;

基于公钥加密设备采集数据得到加密数据,基于私钥对加密数据签名得到签名;

将公钥、加密数据、签名作为区块信息添加至本地已存储的区块链的尾端,所述区块信息还包括区块ID、前置区块的哈希值、区块自身哈希值、难度、盐值和时间;

每个工作节点从主节点下载区块信息并将验证通过的区块信息添加至本地已存储区块链的尾端。