一种面向物联网应用的区块链网关及用该网关管理物联网的方法技术

本发明专利技术属于计算机技术领域，具体是一种面向物联网应用的区块链网关及用该网关管理物联网的方法，其特征在于，为物联网设备提供区块链接入能力，包括：局域网交互模块：用于实现所述区块链网关与处在同一局域网内的物联网设备之间的通信；互联网交互模块：使所述区块链网关能够接入互联网并通过互联网与远端主机、服务器、其它区块链网关、或其它可通信设备实1.现直连通信或P2P通信，完成数据交互；网关管理模块：用于实现所述区块链网关的故障上报、远程诊断及恢复、在线软件升级功能；区块链功能模块：用于实现所述区块链网关作为区块链节点的功能，包括：在区块链上发起对所述物联网设备的可信性验证、发起交易、执行交易检查、交易验证和交易打包。

A Block Chain Gateway for Internet of Things Application and the Method of Managing Internet of Things with the Gateway

The invention belongs to the field of computer technology, in particular to a block chain gateway for the application of the Internet of Things and a method of managing the Internet of Things with the gateway. It is characterized in that it provides block link-in capability for Internet of Things devices, including: LAN interaction module: communication between the block chain gateway and Internet of Things devices in the same LAN; Internet interaction model; Block: To enable the block chain gateway to access the Internet and communicate with remote host, server, other block chain gateways, or other communicable devices through the Internet. 1. Direct communication or P2P communication is now implemented to complete data interaction; Gateway management module: block chain gateway function module for fault reporting, remote diagnosis and recovery, online software upgrade; The function of the block chain gateway as a node of the block chain includes initiating authentication of the credibility of the devices of the Internet of Things on the block chain, initiating transactions, executing transaction checks, transaction validation and transaction packaging.

【技术实现步骤摘要】
一种面向物联网应用的区块链网关及用该网关管理物联网的方法
本专利技术涉及物联网及区块链领域，尤其涉及一种面向物联网应用的区块链网关。
技术介绍
物联网技术将物品与物品连接在一起，进行信息交换和通信，是现有互联网的进一步扩展与延伸。物联网能提升物品资源的利用效率，节约人们时间，但是，传统的物联网模式依赖中心化的服务器收集各个连接设备的数据，和管理物联网设备，这种方式随着物联网设备的增加，会产生大量的通信信息，导致物联网系统运行成本显著增加。另外，由于物联网设备与人们日常生活深度结合，一旦中央服务器遭到入侵，人们的生命财产安全会面临直接威胁，大量用户隐私数据也面临巨大的泄露风险。区块链技术基于分布式的共识算法，在没有中央控制节点的分布式网络中，实现一种不可篡改的数字账本。区块链技术可以为物联网提供点对点直接互联的方式来传输数据，而不是通过中央服务器，大幅度降低数据传输成本。同时还可以充分利用分布在不同位置的海量闲置设备的计算力、存储容量和带宽，用于交易处理，大幅度降低计算和储存的成本。此外，区块链技术能确保设备之间保持共识，无需与中心进行验证，这样即使一个或多个节点被攻破，仍然能保证整体网络体系中数据的可靠性与安全性。但是，现有的区块链共识协议普遍需求区块链节点有较高的计算或存储能力，即使是一些轻量级的区块链共识算法实现，仍然不适合在应用在大部分资源受限的物联网节点上。因此在现有的物联网和区块链技术框架下，缺少一种手段能将区块链技术有效的应用在物联网场景下。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种面向物联网应用的区块链网关及用该网关管理物联网的方法，为物联网设备提供区块链接入能力，具体包括：局域网交互模块、互联网交互模块、网关管理模块、区块链功能模块，此外，还可以包括：边缘计算模块、分布式存储模块。其中：局域网交互模块用于实现所述区块链网关与处在同一局域网内的物联网设备之间的通信，使所述区块链网关通过所述局域网收集所述物联网设备产生并上传的数据，并对所收到的数据按照必要格式进行封装。进一步的，所述局域网交互模块由实现局域网通信及数据交互所需硬件单元及软件单元组成，其中：所述局域网通信硬件单元由局域网无线通信模块或局域网有线通信模块构成；具体地，所述局域网无线通信模块用于无线局域网环境下的通信及数据传输，所述局域网有线通信模块用于有线局域网环境下的通信及数据传输。所述软件单元用于从协议层面完成高效的数据收发；所述协议层面是指基于网络完成数据交换所必须的在数据格式、通信双方角色、交互流程方面的一套完整的约定。互联网交互模块用于实现所述区块链网关的互联网接入和P2P通信，使所述区块链网关能够接入互联网并通过互联网与远端主机、服务器、其它区块链网关、或其它可通信设备实现直连通信或P2P通信，完成数据交互；所述P2P通信为一种无服务器的互联网节点对等组网通信方式。进一步的，所述互联网交互模块由完成互联网交互所需的硬件通信单元及互联网交互软件单元组成，其中：所述互联网交互所需的硬件通信单元根据所述区块链网关具体采用的互联网接入类型配置：无线接入采用无线接入模块，有线接入采用有线接入模块。所述互联网交互软件单元用于完成与局域网之外设备的数据交互，包括互联网接入软件协议和P2P网络协议的实现。网关管理模块用于实现所述区块链网关的故障上报、远程诊断及恢复、在线软件升级功能。使网关可以下载合法、安全的更新包及补丁包，对设备中的软件系统进行更新、升级；并能够在发生故障时将故障信息上报；此外，也可用于定期上报网关设备状态等信息。区块链功能模块用于实现所述区块链网关作为区块链节点的功能，包括：在区块链上发起对物联网设备的可信性验证、发起交易、执行交易检查、交易验证和交易打包。进一步地，所述在区块链上发起对物联网设备的可信性验证，是指所述区块链网关在接收到同一局域网内物联网设备所传输和提交的数据及交易时，能够在必要时在区块链上发起验证请求，以验证设备所提交数字签名的真实性。进一步地，所述发起交易，是指所述区块链网关能够在区块链上发起交易，并将所述交易以P2P传输的方式传输给其它区块链节点，所述其它区块链节点包括但不限于其它区块链网关节点。进一步地，所述执行交易检查、交易验证和打包，是指所述区块链网关能够对所接收到的交易进行真实性、安全性、合法合规性的检查和验证，并能够将所接收到的交易打包为区块。所述对交易进行的真实性、安全性、合法合规性的检查和验证，包括验证交易的合法性，检查交易载荷内所包含数据的合法性和合规性；所述验证交易的合法性是指对交易中所涉及的金额进行验证，以避免交易发起方所发起的交易金额已超出了其实际的可支配额度；所述验证交易载荷内数据的合法合规性，是指所述区块链网关能够依据我国法律法规的相关规定对交易载荷内所包含的数据信息尤其是文字类、视频类、语音类信息的合法性和合规性进行检查。边缘计算模块用于处理边缘计算任务，所述边缘计算任务包括利用人工智能算法模型对所述物联网设备所产生的数据进行预处理、筛选、内容分析和流数据处理。具有边缘计算模块可以使所述区块链网关成为一个具有边缘计算能力的网关设备，能够对采集的数据进行实时分析，并以最快的速度将决策反馈给同一局域网中的设备。分布式存储模块用于与其他所述区块链网关或其它类型但具有相应功能模块的网络设备通过P2P通信协作完成数据的分布式存储。所述分布式存储为不依赖中心存储服务器，利用网络上节点相互分享存储空间的机制，协作完成存储数据。其中，IPFS（星际文件系统）是分布式存储的一种公知的实现方案。与现有技术相比，上述技术方案的优点有：本专利技术提供的区块链网关，是一种使局域网内物联网设备能够与互联网连接并参与区块链交互的设备。区块链网关相比一般的物联网设备往往有更强的计算能力与存储能力，同时还能将不同种类物联网设备数据抽象成相同形式的网络资源，依托区块链完成节点的数据分享和数据的授权管理。进一步的，本专利技术提出的区块链网关，依赖边缘计算模块和区块链功能模块，能实现计算资源、存储资源的分享与交易，通过将边缘计算任务下放到网络边缘，大幅降低网络数据传输开销。本专利技术所提出的及所属区块链网关实现的物联网管理方法，能够使物联网设备具有高效的区块链接入能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的区块链网关组成图。图2为本专利技术实施例的区块链网关的系统架构图。具体实施方式下面将参照附图更详细的描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术，而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能更透彻的理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。附图1给出了一种区块链网关组成的实施例。其中：区块链网关10包括局域网交互模块11、互联网交互模块12、网关管理模块13、区块链功能模块14、边缘计算模块15、分布式存储模块16。局域网交互模块11用于实现所述区块链网关与处在同一局域网内的物联网设备之间的通信，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向物联网应用的区块链网关，其特征在于，为物联网设备提供接入区块链的能力，包括：局域网交互模块：用于实现所述区块链网关与处在同一局域网内的物联网设备之间的通信，使所述区块链网关通过所述局域网收集所述物联网设备产生并上传的数据，并对所收到的数据按照必要格式进行封装；互联网交互模块：用于实现所述区块链网关的互联网接入和P2P通信能力，使所述区块链网关能够接入互联网并通过互联网与远端主机、服务器、其它区块链网关、或其它可通信设备实现直连通信或P2P通信，完成数据交互；网关管理模块：用于实现所述区块链网关的故障上报、远程诊断及恢复、在线软件升级功能；区块链功能模块：用于实现所述区块链网关作为区块链节点的功能，包括：在区块链上发起对所述物联网设备的可信性验证、发起交易、执行交易检查、交易验证和交易打包。

【技术特征摘要】
1.一种面向物联网应用的区块链网关，其特征在于，为物联网设备提供接入区块链的能力，包括：局域网交互模块：用于实现所述区块链网关与处在同一局域网内的物联网设备之间的通信，使所述区块链网关通过所述局域网收集所述物联网设备产生并上传的数据，并对所收到的数据按照必要格式进行封装；互联网交互模块：用于实现所述区块链网关的互联网接入和P2P通信能力，使所述区块链网关能够接入互联网并通过互联网与远端主机、服务器、其它区块链网关、或其它可通信设备实现直连通信或P2P通信，完成数据交互；网关管理模块：用于实现所述区块链网关的故障上报、远程诊断及恢复、在线软件升级功能；区块链功能模块：用于实现所述区块链网关作为区块链节点的功能，包括：在区块链上发起对所述物联网设备的可信性验证、发起交易、执行交易检查、交易验证和交易打包。2.根据权利要求1所述的一种面向物联网应用的区块链网关，其特征在于，所述区块链网关还包括：边缘计算模块，用于处理边缘计算任务；所述边缘计算任务包括利用人工智能算法模型对所述物联网设备所产生的数据进行预处理、筛选、内容分析和流数据处理。3.根据权利要求1所述的一种面向物联网应用的区块链网关，其特征在于，所述区块链网关还包括分布式存储模块，用于与其他所述区块链网关或其它类型设备通过P2P通信协作完成对数据的分布式存储；所述分布式存储模块包括分布式存储单元和数据加密解密单元；其中，所述分布式存储单元包括分布式文件系统及分布式数据库中的一者及全部；优选地，分布式文件系统采用IPFS系统实现；当基于IPFS文件系统实现时，所述分布式存储单元即为一个IPFS客户端的实现；所述分布式存储单元可以通过配置所述IPFS客户端，组建私有的IPFS文件系统，或加入互联网公共的IPFS文件系统。4.根据权利要求1所述的一种面向物联网应用的区块链网关，其特征在于，所述局域网交互模块由实现局域网通信及数据交互所需的硬件单元及软件单元组成，其中：所述局域网通信硬件单元包括局域网无线通信模块、局域网有线通信模块中的一个或两个；具体地，所述局域网无线通信模块用于无线局域网环境下的通信及数据传输，所述局域网有线通信模块用于有线局域网环境下的通信及数据传输；优选地，无线组网模块包括WiFi、蓝牙、LORA、ZigBee、NRF无线模块中的一个或多个；有线组网模块包括以太网、USB、RS232/RS485现场总线硬件接入模块中的一个或多个；所述软件单元用于从协议层面完成高效的数据收发，作为一种优选地实施方案，所述区块链网关可采用Server/Client模式与同一局域网内的物联网设备进行数据交互，以MQTT协议为例，当采用MQTT协议时，所述区块链网关角色为MQTTServer，所述同局域网中的物联网设备为MQTTClient。5.根据权利要求1所述的一种面向物联网应用的区块链网关，其特征在于，所述互联网交互模块由完成互联网交互所需的硬件通信单元及互联网交互软件单元组成，其中：所述互联网交互所需的硬件通信单元根据所述区块链网关具体采用的互联网接入类型配置：无线接入采用无线接入模块，有线接入采用有线接入模块；优选地，无线接入模块一般采用WiFi、蜂窝接入技术中的一个或全部；进一步地，所述蜂窝接入技术包括GPRS、3G、4G、LTE、NB-IoT中的一项或多项；有线接入采用以太网、光纤、同轴电缆中的一项或多项；所述互联网交互软件单元用于所述区块链网关完成与局域网之外设备的数据交互，作为一种优选方案，所述互联网交互软件单元可采用Server/Client模式或P2P模式与互联网设备进行数据交互；当采用Server/Client模式时，以基于MQTT协议为例，所述区块链网关角色为MQTTClient，所述局域网的外部设备的角色可以是MQTTServer，此时，外部设备为云端服务器或上一级网关；当采...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦臻桢，田锐，尚德重，
申请(专利权)人：深圳金刚链计算技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44