一种物联网环境下负载均衡的层次化区块链制造技术

本发明专利技术公开了一种物联网环境下负载均衡的层次化区块链，通过将账本数据和索引记录分开存放，将存储节点划分为规模较小的多个存储层，由共识索引层的节点通过自动负载均衡策略动态决定记录物联网终端数据的存储层小型区块链位置；而共识索引层则形成顶层区块链，记录全网的数据索引信息；由于索引信息的规模远小于数据规模，而任意物联网终端只需要将数据存放在一个小规模的存储层区块链中，从而节约了存储空间，避免了大规模数据的账本拷贝在全网的重复发送和存储，解决了物联网环境下，短时间内传输大量相似或相同传感数据占用大量网络带宽资源的问题，同时该发明专利技术也极大地降低了服务器端对数据存储空间的开销，减少了服务器的存储压力。器的存储压力。器的存储压力。

【技术实现步骤摘要】
一种物联网环境下负载均衡的层次化区块链


[0001]本专利技术涉及区块链
，尤其涉及一种物联网环境下负载均衡的层次化区块链。

技术介绍

[0002]区块链技术作为一种分布式、无中心化的新型数据共享存储技术，具备全(交易/转移)过程记录、易于追踪溯源、抗交易抵赖等独特的优点。区块链已受到业界的普遍重视，不仅被应用于网络数字虚拟货币系统，而且被广泛应用在工业自动化管理、物流管理、金融、生物信息系统等领域，在诸多大型、分布式信息系统中引入了区块链技术都取得了良好的应用效果。
[0003]然而，传统的区块链技术需要将记账数据在全网发送，账本拷贝需要分布式存储在每一个存储节点，造成了存储和带宽资源的极大占用。尤其对于物联网这样的计算、存储，以及带宽资源有限的应用环境，难以承受区块链大数据量拷贝和传输带来的资源占用。因此，设计新型区块链结构，减少资源占用对于区块链在物联网环境下的广泛应用具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就在于为了解决物联网等资源受限的应用环境下，传统区块链技术在网络中的冗余数据拷贝过多，存储和网络带宽资源压力过大等问题而提供一种物联网环境下负载均衡的层次化区块链。本专利技术采用层次化的区块链结构，包括共识索引层和数据存储层，将数据检索和存储分开。共识索引层的每个节点保存一份索引账本，账本中记录了每个物联网终端数据所在的存储层地址，形成信息检索区块链；数据存储层形成多个规模较小的小型区块链，在其中存储物联网终端发送过来的数据；假设传统的区块链网络共有n个节点，则任意节点进行一次数据广播需要发送n-1份数据，进行一次全网数据同步则需要发送n*(n-1)份数据，如果涉及到中继转发，则发送的数据量会进一步增加。而利用本专利技术的层次区块链结构，设存储层的单个小型区块链的规模为n/10，则数据广播和全网数据同步需要发送的数据量约为原来的1/10和1/100。通过存储和索引分层，本专利技术可以达到有效降低网络传输数据量的目的。
[0005]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0006]一种物联网环境下负载均衡的层次化区块链，包括共识索引层和数据存储层；
[0007]所述数据存储层用于存储物联网终端的数据账本，所述共识索引层中包括若干个节点，任意一个节点与相邻节点连接并与任一数据存储层连接，所述节点中存储有索引账本，所述索引账本包含了每一个物联网终端数据的索引信息；
[0008]用户通过查询共识索引层获得目标物联网终端数据账本所在的存储层地址，向其所在的存储层转发数据访问请求到对应的存储层区块链。
[0009]所述索引信息包括物联网终端id、存储层网络地址add、以及数据时间段。
[0010]进一步方案为，物联网终端注册流程包括：当有新的物联网终端r向共识索引层发出注册请求广播后，共识索引层中的每个节点向全网广播本索引节点所在的存储层负载，共识索引层全体节点通过对比其余节点广播的负载信息；基于负载均衡策略，当前负载最小的存储层区块链对应的共识索引节点s胜出，s将物联网终端r的标识r.id添加到s的终端列表，s所在的存储层区块链负责接收新注册物联网终端数据；同时s向共识索引层广播添加新的终端记录＜r.id，s.add>消息，表示r的数据存储在s所在的存储层区块链中，收到消息的共识索引节点将＜r.id，s.add>添加到本地的终端列表中。
[0011]进一步方案为，数据存储流程包括：每个物联网终端r只需将数据发送给任意一个共识索引层节点s，由s检索终端记录列表，根据与r.id匹配的地址s
’
.add将数据发送给r对应的索引节点s
’
；s
’
收到数据后，查询终端列表，若r.id对应的add与自身的地址不符，则丢弃接收到的数据，否则由s
’
将数据转发给所在的存储层区块链；同时s
’
负责向共识索引层广播r的存储索引信息<r.id，time1，time2，num>，其中time1，tim2分别表示数终端数据采集的起止时间，num表示数据条数。
[0012]进一步方案为，数据检索流程包括：用户需要浏览某一物联网终端r的数据时，只需要将包含终端r.id和查询时间段的请求发送给任意一个共识索引层节点s；由s检索终端列表，根据查询到的与r.id对应的s
’
.add将数据发送给r对应的索引节点s
’
；s
’
查询终端列表，若r.id对应的add与s
’
自身的地址不符则忽略查询请求，否则s
’
从所在的存储层账本中检索到查询时段内的记录信息，并返回给查询者。
[0013]本专利技术的有益效果在于：
[0014]本专利技术通过将账本数据和索引记录分开存放，将存储节点划分为规模较小的多个存储层，由共识索引层的节点通过自动负载均衡策略动态决定记录物联网终端数据的存储层小型区块链；而共识索引层则形成顶层区块链，记录全网的数据索引信息。由于索引信息的规模远小于数据规模，而任意物联网终端只需要将数据存放在一个小规模的存储层区块链中，从而节约了存储空间，避免了大规模数据的账本拷贝在全网的重复发送和存储，解决了物联网环境下，短时间内大量相似或相同传感数据占据大量网络带宽资源的问题，同时该专利技术也极大地降低了服务器端对数据存储空间的开销，减少服务器的存储压力。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要实用的附图作简单地介绍，显而易见地，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术网络拓扑结构图。
[0017]图2为本专利技术网络节点注册流程图。
[0018]图3为本专利技术数据存储流程图。
[0019]图4为本专利技术数据检索流程图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行
详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。
[0021]在任一实施例中，如图1所示，本专利技术的一种物联网环境下负载均衡的层次化区块链，包括共识索引层和数据存储层；
[0022]所述数据存储层用于存储物联网终端的数据账本，所述共识索引层中包括若干个节点，任一个节点与相邻节点连接并与一个数据存储层连接，所述节点中存储有索引账本和终端列表，所述索引账本包含了每一个物联网终端数据的索引信息；所述索引信息包括物联网终端id、数据所在的存储层区块链所对应的索引节点网络地址add、以及数据时间段，所述终端列表包含了每一个物联网终端的记录信息，所述记录信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种物联网环境下负载均衡的层次化区块链，其特征在于，包括共识索引层和数据存储层；所述数据存储层用于存储物联网终端的数据账本，所述共识索引层中包括若干个节点，任意一个节点与相邻节点连接并与一个数据存储层连接，所述节点中存储有索引账本，所述索引账本包含了每一个物联网终端的数据索引信息。2.如权利要求1所述的一种物联网环境下负载均衡的层次化区块链，其特征在于，用户通过查询共识索引层获得目标物联网终端数据账本所在的存储层地址，向其所在的存储层转发数据访问请求到对应的存储层区块链。3.如权利要求1所述的一种物联网环境下负载均衡的层次化区块链，其特征在于，所述索引信息包括物联网终端id、存储层网络地址add、以及数据时间段。4.如权利要求1所述的一种物联网环境下负载均衡的层次化区块链，其特征在于，物联网终端注册流程包括：当有新的物联网终端r向共识索引层发出注册请求广播后，共识索引层中的每个节点向全网广播本索引节点所在的存储层负载，共识索引层全体节点通过对比其余节点广播的负载信息；基于负载均衡策略，当前负载最小的存储层区块链对应的共识索引节点s胜出，s将物联网终端r的标识r.id添加到s的终端列表，s所在的存储层区块链负责接收新注册物联网终端数据；同时s向共识索引层广播添加新的终端记录<r.id，s.add>消息，表示r的数据存储在s所在的存储层区块链中，收到消息的共识索引节点将<r.id，s.add>添加到本地的终端列表中。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文，
申请(专利权)人：成都纵上行信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：