一种基于区块链的物联网设备故障监控方法及系统技术方案

本申请一种基于区块链的物联网设备故障监控方法及系统，由从节点主动向主节点发送心跳报文，主节点根据报文发送时间和报文接收时间计算从节点的新增通信时长，根据新增通信时长更新从节点的当前通信时长，从节点的通信时长超过设定时长时认为其出现故障，由此主节点可以及时获知从节点的在线状态，当从节点发生故障时可及时向后台上报信息；利用区块记录各节点的交互数据，使得故障记录可追溯，便于后续对故障的复盘分析。续对故障的复盘分析。续对故障的复盘分析。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链的物联网设备故障监控方法及系统


[0001]本专利技术属于物联网设备故障监控
，具体涉及一种基于区块链的物联网设备故障监控方法及系统。

技术介绍

[0002]目前物联网已被应用于生活的方方面面，尤其是分布式物联网正成为新的趋势，“去中心化”和“点对点”的网格化结构使得系统在遭受外部攻击时具有更强的生存能力。现有常用的分布式容错方法采用“主从”架构，由一个主节点监控其他节点的健康状况，并在发现某个节点出现故障时主节点将收集信息并上报系统后台；若主节点出现故障，其余从节点则需要进行新的选举过程选出新的主节点。
[0003]这种容错方法需要主节点定时向从节点发送请求以确认从节点的工作状态，能否及时发现从节点的故障极度依赖主节点的请求间隔，若请求过于频繁会增加网络通信的负担，若请求间隔过长，则无法及时发现从节点的故障。另外，若主节点出现故障，从节点的选举过程复杂漫长，甚至出现无法选出新的主节点的极端情况。
[0004]因此，有必要对现有的物联网设备节点监控方法做出改进。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术提供一种基于区块链的物联网设备故障监控方法及系统，基于区块链对网内的设备进行监控并实现可信记录，及时预判可能出现故障的节点，减少系统服务中断情况的发生。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种基于区块链的物联网设备故障监控方法，该方法在主节点处执行，包括：在设定接收周期内，接收至少一个从节点发送的心跳报文，心跳报文包括报文发送时间和当前区块号；根据预设条件验证心跳报文的有效性，保留有效的心跳报文；根据报文发送时间和报文接收时间计算对应从节点的新增通信时长；利用各从节点的新增通信时长中的最大值和最小值，更新未接收到心跳报文所对应的从节点的新增通信时长；根据各从节点的新增通信时长更新对应的通信时长，并封装至新的区块进行全网广播；当任一从节点的通信时长超出设定时长时，向系统后台上报所封装的所有区块，提示从节点出现故障。
[0007]进一步地，预设条件包括：心跳报文在设定接收周期内被接收且心跳报文中的当前区块号验证通过。
[0008]进一步地，主节点在设定接收周期内接收至少一个从节点发送的心跳报文包括：以接收到的首个心跳报文的报文接收时间为起点，仅接收此后设定时间段内接收
到的心跳报文。
[0009]进一步地，按以下表达式计算对应从节点的新增通信时长：，表示从节点i的新增通信时长，表示从节点i的报文发送时间，表示主节点对于从节点i所发送的心跳报文的报文接收时间，U表示主节点接收的心跳报文对应的从节点集合。
[0010]进一步地，根据新增通信时长更新各从节点的通信时长包括：将各从节点的原通信时长与对应的新增通信时长求和，得到各从节点更新后的通信时长。
[0011]进一步地，与从节点存在业务交互时，在设定接收周期内，接收至少一个从节点发送的心跳报文包括：在设定接收周期内接收从节点发送的业务报文，业务报文包括心跳报文所包含的信息和业务信息；验证业务报文的有效性；更新有效业务报文对应从节点的当前业务数，用于修正对应从节点的新增通信时长。
[0012]进一步地，按以下表达式修正从节点的新增通信时长：，满足，表示从节点i修正后的新增通信时长，表示从节点i修正前的新增通信时长，表示从节点i的修正因子，和分别表示从节点集合U对应的新增通信时长的最大值和最小值，表示从节点i的当前业务数。
[0013]第二方面，本专利技术提供一种基于区块链的物联网设备故障监控方法，该方法在从节点处执行，包括：以设定发送频率向主节点发送心跳报文，心跳报文包括报文发送时间和当前区块号；接收主节点广播的最新区块，根据最新区块的信息更新当前区块号。
[0014]进一步地，第二方面的故障监控方法还包括：超出设定时间间隔未接收到主节点广播的最新区块时，向全网其余从节点发起主节点选举请求，请求信息至少包括主节点故障时刻、当前区块号及数字签名；主节点选举请求数量超过设定量时，选举除了原主节点以外全网内当前通信时长最短的节点为新的主节点。
[0015]进一步地，与主节点存在业务交互时，第二方面的以设定发送频率向主节点发送心跳报文包括：在设定接收周期内向主节点发送业务报文，业务报文包括心跳报文所包含的信息和业务信息。
[0016]第三方面，本专利技术提供一种基于区块链的物联网设备故障监控系统，包括：至少两个节点，节点根据通信时长被划分为主节点和从节点；主节点用于执行第一方面的基于区块链的物联网设备故障监控方法，从节点用于执行第二方面的基于区块链的物联网设备故障监控方法。
[0017]第四方面，本专利技术提供一种可读存储介质，存储有计算机可执行程序，当该程序被执行时可实现第一方面和第二方面的基于区块链的物联网设备故障监控方法。
[0018]从以上技术方案可以看出，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供了一种基于区块链的物联网设备故障监控方法及系统，由从节点主动向主节点发送心跳报文，主节点根据心跳报文的发送时间和接收时间计算各从节点的新增通信时长，用于更新各从节点的通信时长，使得主节点可以根据各从节点的通信时长及时获知从节点是否故障，当从节点发生故障时可及时向后台上报信息；利用区块记录各节点的交互数据，使得故障记录可追溯，便于后续对故障的复盘分析；当从节点与主节点存在业务交互时，心跳报文数据可以随业务报文一同发送，减少非业务类型的请求发送量，提高通信利用率。
附图说明
[0019]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，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例1提供的物联网架构示意图；图2为本专利技术实施例1提供的物联网架构初始化流程示意图；图3为本专利技术实施例1提供的主从节点心跳报文通信过程示意图；图4为本专利技术实施例1从节点选举新主节点的流程示意图；图5为本专利技术提供的主节点更新从节点通信时长流程示意图；图6为本专利技术实施例3节点通信过程示意图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]实施例1图1为本实施例公开的物联网架构示意图，需要说明的是，图1仅为本专利技术部分实施例公开的物联网架构图，其他在图1基础上进行优化或者变形得到的示意图均属于本发
明的保护范围。
[0023]图1所示的物联网架构包括多个节点，图中示出了n个节点，这些节点之间可以通过网络互联，节点可以表示为服务器、中间设备、终端设备等，每个节点可以为其自身网络所覆盖范围内的其余节点提供物联网数据收发服务。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的物联网设备故障监控方法，其特征在于，所述方法在主节点处执行，包括：在设定接收周期内，接收至少一个从节点发送的心跳报文，所述心跳报文包括报文发送时间和当前区块号；根据预设条件验证所述心跳报文的有效性，保留有效的心跳报文；根据报文发送时间和报文接收时间计算对应从节点的新增通信时长；利用各从节点的新增通信时长中的最大值和最小值，更新未接收到心跳报文所对应的从节点的新增通信时长；根据各从节点的新增通信时长更新对应的通信时长，并封装至新的区块进行全网广播；当任一从节点的通信时长超出设定时长时，向系统后台上报所封装的所有区块，提示故障从节点。2.根据权利要求1所述的基于区块链的物联网设备故障监控方法，其特征在于，所述新增通信时长按以下表达式计算：，表示从节点i的新增通信时长，表示从节点i的报文发送时间，表示主节点对于从节点i所发送的心跳报文的报文接收时间，U表示主节点接收的心跳报文对应的从节点集合。3.根据权利要求1所述的基于区块链的物联网设备故障监控方法，其特征在于，所述根据新增通信时长更新各从节点的通信时长包括：将各从节点的原通信时长与对应的所述新增通信时长求和，得到各从节点更新后的通信时长。4.根据权利要求1所述的基于区块链的物联网设备故障监控方法，其特征在于，所述在设定接收周期内接收至少一个从节点发送的心跳报文包括：以接收到的首个心跳报文的报文接收时间为起点，仅接收此后设定时间段内接收到的心跳报文。5.根据权利要求1所述的基于区块链的物联网设备故障监控方法，其特征在于，从节点与所述主节点存在业务交互时，所述在设定接收周期内，接收至少一个从节点发送的心跳报文包括：在所述设定接收周期内接收从节点发送的业务报文，所述业务报文包括心跳报文所包含的信息和业务信息；所述故障监控方法还包括：更新有效业务报文对应从节点的当前业务数，用于修正对应从节点的新增通信时长。6.根据权利要求5所述的基于区块链的物联网设备故障监控方法，其特征在于，按以下表达式修正从节点的新增通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄寅凤，黄桑尼，程杰恒，范小虎，杨镇龙，符锌砂，许毓彬，
申请(专利权)人：中机联科技广东有限公司，
类型：发明
国别省市：