一种基于区块链的分布式节点协同方法技术

本发明专利技术所述的一种基于区块链的分布式节点协同方法，包括根据功能需求为分布式节点和区块链预置规则，如区块链和节点的基本配置、确定交易数据结构、编写和部署智能合约等；节点同时监听区块链的交易更新和外部的状态变化，作为协同状态演化的触发条件；节点根据收到的触发信息后按照预置规则生成任务，生成过程包括任务发布和任务领取；节点按照任务要求执行动作，按照智能合约处理中断和调整等异常情况；节点向区块链反馈执行结果用于评估和审计。该方法利用区块链和分布式节点系统在体系架构上的契合性，在实现分布式节点协同需求的基础上，增强了智能化、安全性与鲁棒性等的特点，能够适应不同的场合和需求，实用性较高。实用性较高。实用性较高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链的分布式节点协同方法


[0001]本专利技术属于区块链
，特别涉及一种基于区块链的分布式节点协同方法。

技术介绍

[0002]随着信息技术的发展，网络通信质量与系统处理速度极大提升，分布式节点协同因其所聚合的算力和良好的可扩展性受到了越来越多的关注和研究，被运用在工业制造、协同指挥、赈灾救援、展示演出等各个方面。然而节点之间的拓扑架构、通信手段、协同方法与交互效率一直是研究的重点，如何在保证完成协同需求的基础上进一步提高效率和可靠性仍面临诸多挑战。
[0003]公开(公告)号为CN104052580B的专利《无线传感器网络中的多节点协同信号发射和接收方法》能够克服信号协调的问题，同时大大减小了计算量，且可以使得无线传感器网络中的异步协作通信系统获得满分集。然而此专利技术提出的方法通用性不高，部署较为复杂，且存在着因节点损坏而使系统崩溃的情况。
[0004]公开(公告)号为CN111290847A的专利《去中心化的分布式多节点协同任务调度平台及方法》对于之前中心化的架构方式有所改进，针对于分布式的节点来进行了相关的协同设计，有效地提升了系统效率与通用性，有一定的差错处理能力。然而此专利技术并没用充分考虑到多节点协同中可能面临的安全问题，系统容易遭受攻击且缺少防御措施。
[0005]公开(公告)号为CN112907115A的专利《一种区块链无人机集群的协同任务计算控制方法》实现了一种区块链无人机集群的协同任务计算控制方法，有效地改善了中心化的问题，不依赖于单一决策中心。然而此专利技术仅考虑了无人机协同指挥，通用性不强，且没有考虑到后续的数据留存与评估工作。
[0006]区块链技术是利用加密链式区块结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用自动化脚本代码(智能合约)来编程和操作数据的一种全新的去中心化基础架构与分布式计算范式。本专利技术在考虑到区块链具备的去中心化、不可篡改、可追溯性等的特点的基础上，充分综合了区块链技术对于分布式节点协同的适用性，将区块链的优势合理地运用在分布式节点协同系统上，并针对可能出现的异常在流程上充分考虑了系统的通用性。

技术实现思路

[0007]为解决上述问题，本专利技术公开了一种基于区块链的分布式节点协同方法，能够广泛地适应不同的协同场合与需求，在保障分布式节点完成协同任务的基础上提供更强的系统鲁棒性，在保障数据安全的基础上提供数据可溯源的功能，使得分布式节点协同系统更加安全与智能。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于区块链的分布式节点协同方法，包括分布式节点和区块链，后者为前者提供协同服务，具体步骤如下，
[0009]1)预置规则。根据功能需求为分布式节点与区块链预置规则，以约束分布式节点
与区块链的状态演化，促进协同流程的正常进行。节点规则通过相关的控制程序或流程实现，区块链规则通过对区块链的基础配置与编写链码实现。
[0010]2)监听状态。分布式节点监听状态信息，包括，内部信息，即区块链交易信息的更新；外部信息，即节点所处的环境、指令等状态的变化。内部信息与外部信息同时监听，当监听到相关的触发条件后触发下一步骤。
[0011]3)生成任务。受到状态变化触发后，分布式节点协同系统按照预置规则生成相关任务，包括：受触发的节点发布任务，收取到内部信息的节点认领任务，并在生成任务的过程中体现出预置规则的约束。
[0012]4)执行动作。任务生成后，节点按照预置规则执行动作，动作的内容体现在任务要求中。节点在执行动作的过程中仍进行状态监听，以便于对外部变化进行自适应决策以及接收内部指令，如动作中断、变更、暂停、继续等。
[0013]5)反馈结果。动作执行结束后，节点需对于执行结果进行反馈，具体的方法是分布式节点将相关的结果信息上传到区块链，以备效果评估和后续审计。
[0014]作为本专利技术进一步改进，所述分布式节点预置规则，包括：为协同流程的正常进行所预置的流程转换规则和异常处理规则；为完成协同的目标所预置的区块链交易变化处理规则和外部状态变化响应规则。
[0015]作为本专利技术进一步改进，所述区块链预置规则，包括：区块链的基本配置，如区块链的拓扑信息与内部属性，前者指节点的数量、结构、IP地址信息等，后者指共识算法、安全机制、区块数量等；区块链的智能合约，以规定协同的流程与步骤，包含对于每一个触发事件的响应和动作，对任务的具体信息进行相关的约束与规定，保证系统智能化的进行。
[0016]作为本专利技术进一步改进，所述分布式节点监听区块链上的状态信息，采用轮询监听方法。分布式节点划分为空闲节点与忙碌节点两种状态，并可相互转换，当节点处于空闲节点的状态时不断地向区块链发送账本查询请求，根据区块链返回的相关查询内容来判断是否满足触发条件来进行后续的动作；若节点处于忙碌状态则不进行相关的轮询监听。
[0017]作为本专利技术进一步改进，所述分布式节点协同系统生成任务，是在节点监听到外部消息后，若判断需要进行任务发布，则开始向区块链上传任务信息，智能合约对于节点上传的信息进行判断，若符合预置的规则则将此任务信息上传至区块链账本中，完成任务发布。其他处于监听状态的节点监听到区块链账本上的相关信息后判断是否认领任务，若需要认领任务则发送认证信息至区块链智能合约，智能合约判断符合认领规则完成认领，最终所需节点完成认领后即完成了分布式节点协同系统生成任务步骤。
[0018]作为本专利技术进一步改进，所述分布式节点的协同过程将记录在区块链的分布式账本中。
[0019]本专利技术提供一种基于区块链的分布式节点协同方法，具有以下有益效果：
[0020](1)功能标准化和可预期：将协同流程抽象为“预置规则—监测状态—生成任务—执行动作—反馈结果”五个步骤，使其能够适应不同的场景需求，并实现流程闭环；通过预置规则约束了分布式系统的状态演化过程，实现结果的可预期性。
[0021](2)鲁棒性：一方面继承了区块链去中心化、不可篡改等安全优势，另一方面提出了“发布
‑
认领”的任务生成方法，并充分考虑节点潜在的异常情况，提升了协同系统对突发状况的自适应能力。
[0022](3)可审计：该方法将分布式节点的协同过程均以交易的形式记录于区块链的分布式账本中，有利于管理者对协同系统进行效果评估和事后审计。
附图说明
[0023]图1为基于区块链的分布式节点协同流程；
[0024]图2为以分布式节点为驱动的轮询监听方法；
[0025]图3为节点上传数据流程；
[0026]图4为区块链获取数据流程；
[0027]图5为中断情况状态转换图；
[0028]图6为调整情况状态转换图；
[0029]图7为任务转换生命周期。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”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分布式节点协同方法，包括分布式节点和区块链，其特征在于，后者为前者提供协同服务，具体步骤如下，1)预置规则；根据功能需求为分布式节点与区块链预置规则，以约束分布式节点与区块链的状态演化，促进协同流程的正常进行；节点规则通过相关的控制程序或流程实现，区块链规则通过对区块链的基础配置和编写链码实现；2)监听状态；分布式节点监听状态信息，包括：内部信息，即区块链交易信息的更新；外部信息，即节点所处的环境、指令等状态的变化；内部信息与外部信息同时监听，当监听到相关的触发条件后触发下一步骤；3)生成任务；受到状态变化触发后，分布式节点协同系统按照预置规则生成相关任务，包括：受触发节点发布任务，收取到内部信息的节点认领任务，并在生成任务的过程中体现出预置规则的约束；4)执行动作；任务生成后，节点按照预置规则执行动作，动作的内容体现在任务要求中；节点在执行动作的过程中仍进行状态监听，以便于对外部变化进行自适应决策以及接收内部指令；5)反馈结果；动作执行结束后，节点需对执行结果进行反馈，具体方法是分布式节点将相关结果信息上传到区块链，以备效果评估和后续审计。2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的分布式节点协同方法，其特征在于：所述分布式节点和区块链在参与协同前预置规则；根据协同的目标与内容，编写智能合约规定协同的流程与步骤，需包含对于每一个触发事件的响应与动作，对于任务的具...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉健，刘耀坤，江俊峰，熊钦，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：