一种集成轻量级区块链的节点操作系统及数据更新的方法技术方案

本发明专利技术提供了一种集成轻量级区块链的节点操作系统，所述节点操作系统嵌入每个通信节点的通信协议栈的数据链路层底部，所述节点操作系统包括内部管理单元，以及集成在所述节点操作系统中的轻量级区块链，其中，所述内部管理单元封装有不同网络协议栈的库函数，并提供与所述网络协议栈的库函数进行交互的协议栈接口；所述轻量级区块链的区块链数据定义统一的数据链表，所述数据链表包括采集节点个数、时间戳、信息摘要和采集节点的身份信息，当通信节点之间通信时，所述轻量级区块链中仅存储所述信息摘要和采集节点的身份信息。本发明专利技术为用户提供了一个可改进和开发的开放式平台，使整个系统具备良好的可扩展性。

Node operation system and data updating method integrated with lightweight block chain

The invention provides a node operating system an integrated lightweight block chain, the data link layer at the bottom of the node operating system embedded in each communication node of the communication protocol stack, the node operating system includes internal management unit, and the lightweight block is integrated in the operating system of the node in the chain, wherein, the internal management unit package library of different network protocol stack, and stack interface to interact with the base function of the network protocol stack; block chain data definition unified data list of the lightweight block chain, the list includes data acquisition node number, timestamp, and the information collection node identity when the information, communication and communication between nodes, the lightweight block chain stores only the abstract information and identity information collection node. The invention provides an improved and developing open platform for users, so that the whole system has good extensibility.

【技术实现步骤摘要】
一种集成轻量级区块链的节点操作系统及数据更新的方法
本专利技术涉及通信电子
，特别涉及一种集成轻量级区块链的节点操作系统及数据更新的方法。
技术介绍
区块链是数字货币的一个重要概念，是一串使用加密方法关联而产生的数据块，每一个数据块包含一次交易信息，用于验证信息的有效性并生成下一个区块，从而形成一个分布式去中心网络。物联网中所有的组成元素，比如设备节点、通信资源等，都是个性化和私有化，往往只为单一应用服务，这种现状完全违背了物联网数据共享的愿景。物联网的架构基础是无线传感器网络，它是由大量的传感器节点组成，使用通信协议进行数据传输。未来，物联网的设备数目预计将达到千亿量级，对于如此巨大的网络，若以中心化组网方式，那么中心节点设备的建设和维护投入将无法估量，因此未来的趋势是建立一种分布式网络。对于分布式网络，最大的问题解决节点信任问题，这个解决办法就是区块链技术。将在传感器节点中集成节点操作系统(NodeOperatingSystem,NDOS)的应用开发，和区块链去中心化技术相结合，可以实现分布式信息共享网络和节点自我管理数据的功能。此外，区块链可以承载数据信息，然而不同的设备具有不同的数据结构特征，通过专用的节点操作系统(NodeOperatingSystem,NDOS)存储和控制的区块链，将具备广泛的通用性。面对区块链虚拟机技术的应用需求，在区块链上集成可执行脚本是一种备选方案。现有的区块链技术，正逐步演进为分布式数据存储解决方案，所存储的数据内容主要是构成区块链的区块数据信息，或区块链授权的交易数据信息。某一条区块链仅针对部分数据信息建立分布式数据验证和管理机制，不能接纳外部输入的其他数据格式，因此可以说，在区块链上构建的可执行脚本，其涉及的数据具有封闭性和局限性。现有的嵌入式操作系统大多数是面向控制过程的，它们强调对系统资源的控制与调度，却忽略了对节点之间通信过程的优化。因此，需要一种优化通信节点之间通信过程的集成轻量级区块链的节点操作系统及数据更新的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的，一方面在于提供一种集成轻量级区块链的节点操作系统，所述节点操作系统嵌入每个通信节点的通信协议栈的数据链路层底部，所述节点操作系统包括内部管理单元，以及集成在所述节点操作系统中的轻量级区块链，其中，所述内部管理单元封装有不同网络协议栈的库函数，并提供与所述网络协议栈的库函数进行交互的协议栈接口；所述轻量级区块链的区块链数据定义统一的数据链表，所述数据链表包括采集节点个数、时间戳、信息摘要和采集节点的身份信息，当通信节点之间通信时，所述轻量级区块链中仅存储所述信息摘要和采集节点的身份信息。优选地，所述轻量级区块链的区块链数据以数据链表存储在通信芯片的片上存储器中。优选地，信息摘要为通信节点之间通信时采集到的更新数据的关键词。优选地，所述采集节点的身份信息包括节点设备号和节点IP地址。优选地，所述通信节点的通信协议栈包括上层应用层和下层设备层。优选地，所述节点操作系统还包括文件单元、任务调度单元和系统内核。本专利技术的另一个方面在于提供一种区块链数据更新的方法，所述方法包括如下步骤：a)通信节点接入网络，进行数据通信，目标节点的节点操作系统不断检测是否有其他通信节点采集到的数据发生更新，若检测到某一通信节点更新数据，则进入步骤b)；b)采集节点的节点操作系统提取所述更新数据的信息摘要，将所述更新数据的信息摘要和采集节点的身份信息同时传递给目标节点；c)目标节点通过任务调度单元将接收到的更新数据的信息摘要和采集节点的身份信息封装后并入数据链表的末端，并记录此次时间戳。d)将所述更新数据的信息摘要与目标节点数据链表中已有的信息摘要进行对比，更新目标节点的数据链表，形成新的区块链数据。优选地，所述步骤d)中，若所述更新数据的信息摘要与目标节点数据链表中已有的信息摘要相同，则根据时间戳的先后顺序，保留最新时间戳下更新数据的信息摘要和采集节点的身份信息，并删除目标节点数据链表中与更新数据的信息摘要相同的历史数据。优选地，所述步骤d)中，若所述更新数据的信息摘要与目标节点数据链表中已有的信息摘要不同，则保留最新时间戳下更新数据的信息摘要和采集节点的身份信息。优选地，所述步骤a)中，若所述目标节点的节点操作系统在同一时间内检测到多个通信节点到的数据发生更新，则将检测到的所有更新数据按照信息摘要的次序在时间戳下排列。本专利技术提供的一种集成轻量级区块链的节点操作系统及数据更新的方法，能够支持不同通信方式和组网方式的底层设备，实现对多种通信方式和协议的兼容，并且针对通信任务进行合理优化，从而协调和控制网络节点之间的高效协作与数据共享。不专利技术具可接入更丰富的传感及其他小规模数据集信息、可用于实现高安全性的区块链技术的无线支付功能以及可以和硬件开发流程结合，具有更广泛的适应性。应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本专利技术所要求保护内容的限制。附图说明参考随附的附图，本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术实施方式的如下描述得以阐明，其中：图1示意性示出了本专利技术通信节点的结构示意图；图2示出了本专利技术内部管理单元结构示意图；图3示出了本专利技术轻量级区块链的区块链数据结构图；图4示出了本专利技术一个实施例中通信节点之间通信的示意图；图5示出了本专利技术另一个实施例中通信节点之间通信的示意图；图6示出了本专利技术轻量级区块链的区块链数据更新流程图；图7示出了本专利技术一个实施例中区块链数据更新的示意图；图8示出了本专利技术另一个实施例中区块链数据更新的示意图。具体实施方式通过参考示范性实施例，本专利技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。本领域技术人员可以认识到，以下实施例仅是用来描述本
技术实现思路
的一个或多个特定的实施例，对本专利技术的内容是可以根据实施例做出变通的。以下实施例中，通信节点是指相互通信的通信网络节点，通信过程中，通信节点之间均处于通信范围之内。如图1所示本专利技术通信节点的结构示意图，通信节点中嵌入本专利技术所提供的集成轻量级区块链的节点操作系统(NDOS)101，具体地，所述节点操作系统(NDOS)101嵌入通信节点的通信协议栈100的数据链路层底部，本领域技术人员应当理解的是，通信协议栈可以是多层，所述通信节点的通信协议栈包括上层应用层和下层设备层。在一些实施例中，可以是七层通信协议栈；在另一些实施例中可以是五层通信协议栈，本实施例中由本专利技术所限定的节点操作系统(NDOS)101嵌入到通信协议栈100的数据链路层的底部，不需要用户在应用层发送数据请求，在通信协议层即可实现完整的数据传输过程，节约了通信节点的通信开销，实现了通信节点之间实时、高效的数据通信。节点操作系统(NDOS)101包括内部管理单元102，以及集成在所述节点操作系统(NDOS)101中的轻量级区块链103，同时，节点操作系统(NDOS)101还包括文件单元、任务调度单元和系统内核。如图2所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成轻量级区块链的节点操作系统，其特征在于，所述节点操作系统嵌入每个通信节点的通信协议栈的数据链路层底部，所述节点操作系统包括内部管理单元，以及集成在所述节点操作系统中的轻量级区块链，其中，所述内部管理单元封装有不同网络协议栈的库函数，并提供与所述网络协议栈的库函数进行交互的协议栈接口；所述轻量级区块链的区块链数据定义统一的数据链表，所述数据链表包括采集节点个数、时间戳、信息摘要和采集节点的身份信息，当通信节点之间通信时，所述轻量级区块链中仅存储所述信息摘要和采集节点的身份信息。

【技术特征摘要】
1.一种集成轻量级区块链的节点操作系统，其特征在于，所述节点操作系统嵌入每个通信节点的通信协议栈的数据链路层底部，所述节点操作系统包括内部管理单元，以及集成在所述节点操作系统中的轻量级区块链，其中，所述内部管理单元封装有不同网络协议栈的库函数，并提供与所述网络协议栈的库函数进行交互的协议栈接口；所述轻量级区块链的区块链数据定义统一的数据链表，所述数据链表包括采集节点个数、时间戳、信息摘要和采集节点的身份信息，当通信节点之间通信时，所述轻量级区块链中仅存储所述信息摘要和采集节点的身份信息。2.根据权利要求1所述的节点操作系统，其特征在于，所述轻量级区块链的区块链数据以数据链表存储在通信芯片的片上存储器中。3.根据权利要求1所述的节点操作系统，其特征在于，信息摘要为通信节点之间通信时采集到的更新数据的关键词。4.根据权利要求1所述的节点操作系统，其特征在于，所述采集节点的身份信息包括节点设备号和节点IP地址。5.根据权利要求1所述的节点操作系统，其特征在于，所述通信节点的通信协议栈包括上层应用层和下层设备层。6.根据权利要求1所述的节点操作系统，其特征在于，所述节点操作系统还包括文件单元、任务调度单元和系统内核。7.一种权利要求1-6任一权利要求所述节点操作系统的区块链数据更新的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：a)通信节点接入网络，进行数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张盛，吴影，王焱彤，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44