一种基于区块链的物联网监控管理方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于区块链的监控管理方法及系统，监控管理方法包括：(1)建立基于多链的物联网网络；(2)区块链监管系统的环境部署；(3)将物联网网络链上参与节点进行集群管理和封装；(4)对封装后的区块链物联网网络进行可视化监控，相应的系统包括部署模块、组建模块、管理模块及监控模块；本发明专利技术基于多链架构的区块链物联网网络，设计一个方便的集成化的区块链物联网监管方法和系统，用来部署和实时监管区块链物联网网络运行，它同时具有监控和管理两大特色，并且实现多链之间的数据交换，通过接口封装，将复杂的区块链架构进行类别归属管理，并提供监管途径，将物联网底层网络的状态利用区块链技术进行实时监控展示。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链的物联网监控管理方法及系统
本专利技术属于区块链物联网
，具体涉及一种基于区块链的物联网监控管理方法及系统。
技术介绍
物联网在长期发展演进过程中，遇到了以下几个行业痛点：设备安全、个人隐私、架构僵化、通信兼容和多主体协同等。近期，在物联网接入控制系统方面的提议已经将区块链纳入其中，以克服传统物联网系统中固有的问题。虽然物联网系统长期以各种形式存在，但安全挑战正在出现，并将在可预见的未来继续出现。一般IT安全方法和工具无法满足安全物联网部署的所有特定要求。因此，确定适用于物联网安全解决方案的紧急方法非常重要。目前，很多物联网都是运营商、企业内部的自组织网络，运营联盟链多中心、弱中心化的特质将降低中心化架构的高额运维成本，信息加密、安全通信的特质将有助于保护隐私，身份权限管理和多方共识有助于识别非法节点，及时阻止恶意节点的接入和作恶，区块链体系结构的核心优势包括：任何节点都可以创建交易，在经过一段时间的确认之后，就可以合理地确认该交易是否为有效，区块链可有效地防止双方问题的发生；对于试图重写或者修改交易记录而言，它的成本是非常高的。区块链实现了两种记录：交易(transactions)以及区块(blocks)。交易是被存储在区块链上的实际数据，而区块则是记录确认某些交易是在何时，以及以何种顺序成为区块链数据库的一部分。交易是由参与者在正常过程中使用系统所创建的(在加密数字货币的例子中，一笔交易是由bob将代币发送给alice所创建的)，而区块则是由我们称之为矿工(miners)的单位负责创建。区块链技术，是实现了数据公开、透明、可追溯的产品的架构设计方法，算作广义的区块链。区块链与物联网的结合需要应对服务商可信度、认证安全和法律监管缺失三大风险。当物联网扩展到数十亿设备和数百万设备所有者时，不可能为每个物联网设备维护ACL并依赖集中式访问控制服务器。为了使这些物联网设备所有者能够控制其设备生成的数据，区块链部署是一种可能的解决方案，不包括对集中式第三方的依赖。然而，在越来越多的物联网系统应用区块链技术的过程中，如何更高效的进行去掉中心化监管的物联网系统，如何针对各种网关节点进行有效的可视化监控管理，促使庞大的物联网体系能够在区块链底层网络的支撑下高效的响应、交易运行是当前需要解决的问题。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术设计了一个多链架构的区块链物联网网络，提出了一个方便的集成化的区块链物联网监管方法和系统，用来部署和实时监管区块链物联网网络运行。它同时具有监控和管理两大特色，并且实现多链之间的数据交换，通过接口封装，将复杂的区块链架构进行类别归属管理，并提供监管途径，将物联网底层网络的状态利用区块链技术进行实时监控展示。一方面，本专利技术一种基于区块链的物联网监控管理方法，包括如下步骤：(1)建立基于多链架构的物联网网络，包括主链和子链：1)任一参与机构创建各类网关节点，并连接相关设备，将不同功能的物联网设备连接相应网关形成多个子链，参与机构包括物联网设备提供机构、设备操作需求机构，各机构通过网关连接物联网设备。各子链中存储每个物联网设备的属性信息，包括：名称、设备用途及各指标信息。各子链实现物联网不同功能的物联网设备信息上链，并透明不可篡改。2)由各参与机构提供节点形成主链，其中每一个子链选取其中节点加入主链，形成多链物联网网络架构，主链将不同场景需求的物联网设备所属的子链集结同步，使整个物联网网络运行可控。各参与机构提供背书节点、共识节点、记账节点，而子链可随机选取其链中任一节点或者根据场景需求投票竞选链中节点作为记账节点加入主链，该节点共享拥有其所属子链各节点信息，通过加入主链，其所存储信息与主链其他节点共享，实现全网物联网信息共享，通过多链架构，让不同场景的子链服务于不同需求。3)设置跨链协议，这些不同的链之间需要传输数字资产和状态，跨链协议可以实现链与链之间的互操作性。当然，这里也需要跨链对于性能和安全的影响；其他需求机构可选择通过邀请码加入到该网络中。(2)对所述物联网网络进行区块链监管环境部署：1)将包含区块链底层的安装包上传至网关节点服务器，并形成文件列表，保存绝对路径，导入rancher相关镜像并利用导入的镜像启动rancher部署集群环境，通过rancher部署集群依赖的所有镜像到相应网关节点服务器；2)在集群中搭建docker的私有仓库，并将区块链相关镜像传入私有仓库；3)安装命令行操作工具，用于查询和管理集群资源，配置服务器并启用区块链监管系统。(3)将物联网网络链上节点进行集群管理和封装：1)将多链物联网网络中的节点按照类别进行集合封装，通过集群进行节点部署，从所述私有仓库内拉取相关镜像，启动集合运行，使相关节点均在集群中运行，若某个节点发生故障或宕机，集群有保活机制可实现节点的动态漂移，并保证数据的一致性；2)设置集群接口和底层通信传输接口，集群接口用于管理集群内节点的状态，网络通信传输接口用于管理监控界面与多链物联网网络的数据信息传输。(4)对封装后的区块链物联网网络进行可视化监控，包括整个网络连接的拓扑展示，以及对每个网络中的任一区块链的状态监控：1)在操作界面上建立区块链信息总览表，通过网络通信传输接口，连接区块链底层服务端和上层业务端，获取到所有的区块链信息，包括子链物联网设备运行状态及主链区块信息，并呈现在信息总览表中；后端是利用grpc连接底层服务端获取区块链最新区块，解析后的区块详细数据，利用websocket推送给前端；WebSocket协议是基于TCP的一种新的网络协议。它实现了浏览器与服务器全双工(full-duplex)通信--允许服务器主动发送信息给客户端。2)节点状态页面与服务端建立WebSocket连接，用于收发节点状态相关的请求和响应，前端解析JSON格式的响应，利用React更新界面，显示最新的状态数据，用户可以在界面上点击停止/启动按钮来管理各节点的生命周期；3)根据节点以及连线数据计算拓扑图布局，并渲染拓扑图界面；(具体方法：调用函数initSimulation在一个svg中模拟节点与连线的位置情况，采用d3的forcelayout模型，过程模拟次数为300次，最终模拟结果会缓存在支持localStorage的浏览器中并返回给调用者，根据模拟结果以及样式配置渲染最终拓扑图界面。)4)点击信息总览表内的任一区块链，显示当前选择区块链的名称、区块高度、执行合约数以及交易情况，同时拓扑图上降低不属于该区块链的节点与连接的透明度，以做区分，实现对所述物联网网络的链上的可视化实时监控。进一步地，所述实时监控状态包括区块状态和节点状态：分别为区块高度、交易情况、最新区块时间、TPS、执行合约情况、所选共识算法、区块平均生成时间、节点创建加入、取消及节点状态获取，通过对区块状态和节点状态的监控实现对所述物联网网络状态及设备的运行状态、调用情况的监管控制。另一方面，本专利技术提出一种基于区块链的物联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区块链的物联网监控管理方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)建立基于多链的物联网网络，其中多链架构包括主链和子链；/n(2)对所述物联网网络进行区块链监管环境部署；/n(3)将所述物联网网络链上参与节点进行集群化管理和封装；/n(4)对封装后的区块链物联网网络进行可视化监控，包括整个网络连接的拓扑展示，以及对每个网络中的任一区块链的状态监控。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的物联网监控管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)建立基于多链的物联网网络，其中多链架构包括主链和子链；
(2)对所述物联网网络进行区块链监管环境部署；
(3)将所述物联网网络链上参与节点进行集群化管理和封装；
(4)对封装后的区块链物联网网络进行可视化监控，包括整个网络连接的拓扑展示，以及对每个网络中的任一区块链的状态监控。


2.根据权利要求1所述的物联网监控管理方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体实现步骤为：
1.1任一参与机构创建各类网关节点，并连接相关设备，将不同功能的物联网设备连接相应网关形成多个子链网络；
1.2由各参与机构提供节点形成主链网络，其中每一个子链选取其中节点加入主链，形成多链物联网网络架构；
1.3在所述主链中，参与机构提供共识节点，各节点参与部署智能合约，各参与机构之间通过主链合约进行事件通知和数据交换，各子链通过所提供的主链节点及相应合约实现物联网事件响应；
1.4根据需求制定跨链协议，通过参与机构调研跨链协议实现链与链之间所需的数字资产传输。


3.根据权利要求1所述的物联网监控管理方法，其特征在于，所述步骤(2)的具体实现为：
2.1导入rancher相关镜像并利用导入的镜像启动rancher部署集群环境；
2.2在集群中搭建docker的私有仓库，并将区块链相关镜像传入私有仓库；
2.3安装命令行操作工具，用于查询和管理所述集群资源，配置服务器并启用区块链监管系统。


4.根据权利要求1所述的物联网监控管理方法，其特征在于，所述步骤(3)的具体实现为：
3.1将所述多链物联网网络中的节点按照类别进行集合封装，通过集群进行节点部署，从所述私有仓库内拉取相关镜像，启动集合运行，使相关节点均在集群中运行；
3.2设置集群接口和底层通信传输接口，集群接口用于管理集群内节点的状态，网络通信传输接口用于管理监控界面与多链物联网网络的数据信息传输。


5.根据权利要求1所述的物联网监控管理方法，其特征在于，所述步骤(4)的具体实现为：
4.1在操作界面上建立区块链信息总览表，通过网络通信传输接口，连接区块链底层服务端和上层业务端，获取到所有的区块链信息，包括子链物联网设备运行状态及主链区块信息，并呈现在信息总览表中；
4.2节点状态页面与服务端建立WebSocket连接，用于收发节点状态相关的请求和响应；
4.3根据节点以及连线数据计算拓扑图布局，并渲染拓扑图界面；
4.4点击信息总览表内的任一区块链，显示...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄步添，卢瑞瑞，俞之贝，高翠霞，黄媛媛，石太彬，
申请(专利权)人：杭州云象网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33