基于工业互联网的分布式安全追溯区块链系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于工业互联网的分布式安全追溯区块链系统，由第一区块链(1)和第二区块链(2)组成。第一区块链的部分生产端数据节点(11)与第二区块链的部分消费端数据节点(21)通过链间广播节点(3)通信；当生产端设备成为第一区块链的生产端数据节点后，注册至该生产端设备的所有消费端设备成为第二区块链的消费端数据节点。当消费端数据节点发送的消费数据超过预定通量值时，激活通量控制逻辑，通量控制逻辑启用预定的安全通量控制策略；通量控制逻辑还包括动态高通量机制，主动监视第二区块链吞吐量利用率并且对其进行调整。本发明专利技术实现了工业互联网环境下的生产数据和消费数据的通量控制通讯并且安全可追溯。

【技术实现步骤摘要】
基于工业互联网的分布式安全追溯区块链系统
本专利技术属于区块链
，尤其涉及一种基于工业互联网的分布式安全追溯区块链系统。
技术介绍
随着第四次工业革命的发展，工业互联网将推动工业制造向信息化、数字化、智能化发展。从国际来看，各个国家持续加大了对工业互联网的重视和投入。工业互联网通过构建连接机器、物料、人、信息系统的基础网络，实现了人、机器、产品和服务的泛在互联，为传统工业的发展提供了新动力，正成为当前研究的前沿热点。区块链技术作为比特币、以太坊等数字加密货币的核心技术，能够通过分布式节点的验证和共识机制解决去中心化系统节点间信任建立的问题，实现去中心化、分布式的信任建立机制，从而在信息传输的同时完成价值的转移，能够实现当前网络架构由“信息互联网”向“价值互联网“的重大转变。申请号为CN202010787893.4的中国专利技术专利申请提出一种基于区块链技术的配电网物资质量数据高可靠实时管控方法，包括如下步骤：步骤S10，利用区块链技术建立配电网物资质量管控流程；步骤S20，建立多维数据源的配电网物质质量管控数据区块链；步骤S30，配电网物质质量管控数据区块链上链；步骤S40，建立配电网物资质量管控智能合约；步骤S50，建立配电网物资质量管控业务应用平台和溯源区块链浏览器。该专利技术可以对配电网物资质量管控全过程进行跟踪溯源，所有的数据均按照统一的流程和要求进行上链操作，保证了全面监控物资质量，并且如果发现了问题，也可以更快的追溯来源。申请号为CN202010664140.4的中国专利技术专利申请提出一种基于区块链技术的智能电网数据治理架构，架构建设的目的是保障数据完整性、规范性、一致性、准确性和安全性，并提高数据质量，形成数据资产，确保在数据产生过程中，保障数据源头的真实性和可追溯性；在数据交换和流通过程中，确保数据安全并保护隐私。然而，大多数工业系统设备的资源有限，包括带宽，计算和内存，这与复杂区块链解决方案的要求相悖；工业互联网现场设备层的数据来源和数据需求可能有成百上千个，而异构网络环境下的节点需要对新挖出区块里所包含交易的正确性以及时序达成一致。如何降低区块内部以及区块之间数据交换的时延，以实现有效数据交换是一个比较大的挑战；虽然区块链提供了工业互联网中有效的数据安全和隐私保护技术，但同时也面临诸多挑战，包括复杂性、带宽和延迟开销以及可扩展性等问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于工业互联网的分布式安全追溯区块链系统，由第一区块链和第二区块链组成。第一区块链的部分生产端数据节点与第二区块链的部分消费端数据节点通过链间广播节点通信；当生产端设备成为第一区块链的生产端数据节点后，注册至该生产端设备的所有消费端设备成为第二区块链的消费端数据节点。当消费端数据节点发送的消费数据超过预定通量值时，激活通量控制逻辑，通量控制逻辑启用预定的安全通量控制策略；通量控制逻辑还包括动态高通量机制，主动监视第二区块链吞吐量利用率并且对其进行调整。具体而言，本专利技术的技术方案实现如下：一种基于工业互联网的分布式安全追溯区块链系统，所述系统由第一区块链和第二区块链组成。其中，所述第一区块链包括第一数量的生产端数据节点，所述第二区块链包括第二数量的消费端数据节点；在两部分区块链之间，所述第一区块链的至少部分生产端数据节点与所述第二区块链的至少部分消费端数据节点通过链间广播节点通信；所述第一区块链还包括第一广播节点和第一数据过滤节点；所述第二区块链同时包括第二广播节点；多个生产端设备通过工业互联网通信并产生生产端数据；每个生产端设备将产生的生产端数据通过所述第一广播节点广播给所述第一区块链中的所有生产端数据节点后，响应于所述生产端数据节点的积极反馈，该生产端设备成为所述第一区块链的生产端数据节点；所述第二区块链的第一消费端数据节点产生消费数据后，发送至所述第一区块链的所述第一数据过滤节点，所述第一数据过滤节点将过滤后的消费数据分发至所述第一区块链的目标生产端数据节点；所述目标生产端数据节点为与所述第一消费端数据节点存在数据映射关系的生产端数据节点。所述链间广播节点包含通量控制逻辑；当所述消费端数据节点发送的消费数据超过预定通量值时，激活所述通量控制逻辑，所述通量控制逻辑启用预定的安全通量控制策略。所述第一数据过滤节点执行轻量级共识算法，限制所述第二区块链的第一消费端数据节点产生的消费数据发送至所述目标生产端数据节点之后生成的数据块的大小。本专利技术实现了工业互联网环境下的生产数据和消费数据的通量控制通讯并且安全可追溯，同时，实现了对不同区块链内不同资源能力的设备设计了相应的区块链操作。本专利技术的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使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。图1是本专利技术一个实施例的一种基于工业互联网的分布式安全追溯区块链系统的整体结构图图2是图1所述系统中第一区块链与第二区块链的数据节点示意图图3是图1所述系统中第一区块链与第二区块链的链间通讯示意图图4是图1所述系统中产生第一区块链和第二区块链的流程示意图图5是图1所述第一区块链创建和第二区块链新增节点流程示意图图6是图1所述系统在生产端和消费端的终端设备布局连接示意图具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对专利技术做出进一步的描述。参照图1，是本专利技术一个实施例的一种基于工业互联网的分布式安全追溯区块链系统的整体结构图。一般认为，区块链是一种融合多种现有技术的新型分布式计算和存储范式。它利用分布式共识算法生成和更新数据，并利用对等网络进行节点间的数据传输，结合密码学原理和时间戳等技术的分布式账本保证存储数据的不可篡改，利用自动化脚本代码或智能合约实现上层应用逻辑。工业控制系统的网络互连、工业数据的互通及系统安全是工业互联网发展过程中需要高度关注的方面，区块链技术存在去中心化、不可篡改、不可删除、低成本等特点，能够解决发展过程中的痛点问题。利用区块链的链式存储结构，能够全面记录工业互联网企业在生产、经营过程中产生的数据，使数据不可篡改，从而保证数据的真实可信，有利于工业互联网企业降低成本，提高效率。应用区块链技术的可信协作和隐私保护的优势，在数据确权、确责及交易等方面能够与工业互联网进行深度融合，从而促进工业生产向数字化、网络化及智能化方向转型。然而，在工业互联网区块链中，添加一个新块需要解决计算要求高、难以求解且易于验证的难题。参与共识算法所需的计算资源具有异构、分布、低功耗的特点，这限制了数据采集节点可挖掘块的数量。为此，在图1中，该基于工业互联网的分布式安全追本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于工业互联网的分布式安全追溯区块链系统，所述系统由第一区块链和第二区块链组成，其特征在于：/n所述第一区块链包括第一数量的生产端数据节点，所述第二区块链包括第二数量的消费端数据节点；/n所述第一区块链的至少部分生产端数据节点与所述第二区块链的至少部分消费端数据节点通过链间广播节点通信；/n所述第一区块链还包括第一广播节点和第一数据过滤节点；/n多个生产端设备通过工业互联网通信并产生生产端数据；/n每个生产端设备将产生的生产端数据通过所述第一广播节点广播给所述第一区块链中的所有生产端数据节点后，响应于所述生产端数据节点的积极反馈，该生产端设备成为所述第一区块链的生产端数据节点；/n所述第二区块链的第一消费端数据节点产生消费数据后，发送至所述第一区块链的所述第一数据过滤节点，所述第一数据过滤节点将过滤后的消费数据分发至所述第一区块链的目标生产端数据节点；/n所述目标生产端数据节点为与所述第一消费端数据节点存在数据映射关系的生产端数据节点。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于工业互联网的分布式安全追溯区块链系统，所述系统由第一区块链和第二区块链组成，其特征在于：
所述第一区块链包括第一数量的生产端数据节点，所述第二区块链包括第二数量的消费端数据节点；
所述第一区块链的至少部分生产端数据节点与所述第二区块链的至少部分消费端数据节点通过链间广播节点通信；
所述第一区块链还包括第一广播节点和第一数据过滤节点；
多个生产端设备通过工业互联网通信并产生生产端数据；
每个生产端设备将产生的生产端数据通过所述第一广播节点广播给所述第一区块链中的所有生产端数据节点后，响应于所述生产端数据节点的积极反馈，该生产端设备成为所述第一区块链的生产端数据节点；
所述第二区块链的第一消费端数据节点产生消费数据后，发送至所述第一区块链的所述第一数据过滤节点，所述第一数据过滤节点将过滤后的消费数据分发至所述第一区块链的目标生产端数据节点；
所述目标生产端数据节点为与所述第一消费端数据节点存在数据映射关系的生产端数据节点。


2.如权利要求1所述的一种基于工业互联网的分布式安全追溯区块链系统，其特征在于：
所述第一数量小于所述第二数量；
所述第一区块链的每个所述生产端数据节点与所述第二区块链的第三数量的消费端数据节点存在所述数据映射关系。


3.如权利要求1所述的一种基于工业互联网的分布式安全追溯区块链系统，其特征在于：
所述系统包括至少一个生产端设备与多个消费端设备，多个消费端设备注册至一个生产端设备；
当生产端设备成为所述第一区块链的生产端数据节点后，注册至该生产端设备的所有消费端设备成为所述第二区块链的消费端数据节点。


4.如权利要求1或2所述的一种基于工业互联网的分布式安全追溯区块链...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹渝常，洪立颖，张章伟，陈桂斌，
申请(专利权)人：福建思特电子有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35