一种基于联盟链的频谱监管系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于联盟链的频谱监管系统，所述频谱监管系统自顶向下分为用户层、应用层、服务层、区块链层以及基础设施层；所述用户层包括用频机构和监管部门；所述应用层包括若干个用户层与频谱监管系统进行交互的应用；所述服务层基于基础设施层与区块链层提供基于区块链的各种服务；所述区块链层是由系统中的节点组成的联盟区块链网络；所述基础设施层是指构成频谱监管系统的基础设施。本发明专利技术能够利用区块链去中心化、不可篡改与可回溯的特点，实现了对频谱资源交易与使用过程的全流程监管，监管过程公开透明，实现对频谱交易过程与用频行为的可信监管，提高频谱交易与频谱资源使用的合规性与安全性。源使用的合规性与安全性。源使用的合规性与安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于联盟链的频谱监管系统与方法


[0001]本专利技术涉及频谱管理和区块链
，具体而言涉及一种基于联盟链的频谱监管系统与方法。

技术介绍

[0002]频谱资源是国家战略性稀缺资源，5G和空天地一体化网络的迅猛发展使得频谱资源日益紧缺，亟需采用动态频谱共享的策略，进一步提升频谱资源利用率。然而，传统基于数据库的频谱共享与管理方式存在维护成本高、分配效率低且用户数据隐私难以得到保障等问题，同时，频谱共享过程中的违规行为难以追溯和定责，阻碍了频谱共享技术的发展。
[0003]区块链是一个分布式的账本，具有去中心化、不可篡改、可追溯等特点。利用区块链技术赋能频谱共享，可实现频谱共享和使用过程的全流程可信记录，基于区块链可追溯特性，有利于实现频谱共享和使用的合规性和安全性监管，极大减少共享过程中违规用频和非法用频带来的频谱安全问题。
[0004]公开号为CN113784238A的专利技术中公开了一种基于区块链网络的频谱资源交易方法及系统，运营商节点与用户节点通过区块链网络进行频谱资源的交易，用户节点可以通过频谱交易的方式向频谱空闲的运营商节点购买频谱资源，可以充分利用当前的空闲频谱资源，避免频谱资源浪费。但该专利技术主要针对的是提高频谱利用率，未对频谱交易与使用过程进行有效监管，并不能解决恶意交易或者恶意用频的监管问题。公开号为CN114331708A的专利技术中公开了一种基于区块链的频谱资源交易方法、系统、设备及存储介质，实现了对频谱资源的共享及可追溯，并防止了交易过程信息被篡改。该专利技术只能防止交易过程信息被篡改，无法对频谱的使用过程进行监管，也无法对频谱交易进行事前监管。
[0005]公开号为CN114205828A的专利技术中公开了一种基于联盟区块链的专用频谱资源共享系统及方法，引入联盟区块链建立资源提供者与资源请求者之间的信任关系，排除恶意节点对系统的影响；并提出多资源综合管理的拍卖算法，依托于联盟区块链智能合约达成系统效能最大化，然而该专利技术未涉及到频谱资源交易的监管方法。公开号为CN113286299A的专利技术中公开了一种基于联盟链的动态频谱共享系统和方法，通过频谱信息匹配模块完成最优化匹配频谱供需信息，通过联盟链共识模块完成频谱最优匹配信息的共识，可解决目前频谱资源短缺、频谱管控效率低下等问题。然而该专利技术仅对频谱交易过程进行优化，无法对用频过程中的违规行为进行有效监管。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种基于联盟链的频谱监管系统与方法，利用区块链去中心化、不可篡改与可回溯的特点，实现了对频谱资源交易与使用过程的全流程监管，监管过程公开透明。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于联盟链的频谱监管系统，所述频谱监管系统自顶向下分为用户层、应用
层、服务层、区块链层以及基础设施层；所述用户层包括用频机构和监管部门；用频机构是参与频谱资源交易与使用频谱资源的主体；监管部门对用频机构的频谱资源交易以及用频行为进行监管，同时对用频机构关于频谱资源交易与用频行为的举报进行处理，对于涉及违规频谱交易或违规用频行为的用频机构，监管部门将予以处罚；用频机构的频谱交易、用频行为以及监管部门对用频机构的管理行为均记录在区块链账本上；所述应用层包括若干个用户层与频谱监管系统进行交互的应用，具体包括频谱资源交易、违规行为举报、频谱交易与用频行为监控以及频谱资源交易审批；其中频谱资源交易与违规行为举报面向用频机构开放，频谱交易与用频行为监控以及频谱资源交易审批面向监管部门开放；用户层通过应用层的各种应用与频谱监管系统进行交互，以及调用服务层所提供的各种服务；所述服务层基于基础设施层与区块链层提供基于区块链的各种服务，包括交易/用频行为存证、交易核算、违规行为警报与自动化审计；所述区块链层是由系统中的节点组成的联盟区块链网络；用频机构在获得区块链网络中的CA颁发的准入证书后加入联盟链进行交易；用频机构提交至区块链网络的信息经过背书、共识排序流程后被打包成区块，记录在区块链账本上；监管部门管理区块链网络中的智能合约并查询区块链账本上的信息；所述基础设施层是指构成频谱监管系统的基础设施，包括P2P网络、数据库、云存储服务器与频谱监测设备；其中，数据库部署在P2P网络的各个节点，用于存储区块链账本的数据；频谱监测设备指布署在各地的用于监测所在地电磁频谱使用情况的设备，对监测范围内的信号进行记录；监测设备定期将记录数据的摘要信息上传至区块链网络，并将其所记录的原始数据上传至云存储服务器。
[0008]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：本专利技术还提及一种基于联盟链的频谱监管方法，所述频谱监管方法包括以下步骤：S1，频谱资源需求方与频谱资源提供方达成交易，频谱资源提供方发起交易提案，由监管部门对交易提案进行合规性审批，如果审批合格，监管部门对交易提案数字签名后返回给频谱资源提供方，否则，返回审批不合格原因；所述交易提案包括交易双方的账户信息、待交易频谱资源信息和待调用的智能合约信息；S2，频谱资源提供方将监管部门返回的提案信息上传至区块链网络，区块链网络的背书节点对提案信息中的监管部门签名进行验证，验证通过后根据背书策略模拟执行提案信息指定的智能合约，生成模拟执行结果，数字签名后生成背书信息返回给频谱资源提供方；S3，频谱资源提供方收集多个背书节点反馈的背书信息，如果执行结果符合交易预期且背书节点的数量达到预设数量阈值，通过频谱资源交易应用将交易提案、监管部门的数字签名和背书节点的背书信息上传至区块链网络中的排序节点，由排序节点对其进行共识排序并将相关信息添加至区块链账本；智能合约自动将应付款项从频谱资源需求方账户移至频谱资源提供方账户，并将转账记录上传至区块链账本；S4，区块链网络调用相关智能合约对交易提案进行自动化审计，将审计结果上传
至区块链账本；监管部门调取区块链账本上的交易信息与自动化审计结果形成统计报表。
[0009]进一步地，步骤S1中，频谱资源需求方与频谱资源提供方达成交易，频谱资源提供方发起交易提案的过程包括以下步骤：用频机构向区块链网络发出加入请求，接收区块链网络返回的CA证书并生成用于数字签名的非对称加密密钥对，创建独有的频谱交易账户并绑定其CA证书；设频谱资源需求方由M个用频机构组成，其定义为；设频谱资源提供方由N个用频机构组成，定义为；频谱资源提供方发布待交易频谱资源的相关信息，频谱资源需求方根据自身需求向频谱资源提供方发起交易请求；交易达成后，频谱资源提供方发起交易提案：其中：式中，、分别代表参与此次交易的频谱资源提供方与频谱资源需求方的账户ID；为待交易频谱资源的详细参数信息，包括频段、带宽、使用时长、交易价格、发射功率限制；为待调用的智能合约；为参与交易的买卖双方的数字签名；为交易达成时间戳；为使用频谱资源提供方私钥加密的签名函数；为使用频谱资源需求方私钥加密的签名函数。
[0010]进一步地，步骤S1中，监管部门对交易提案进行合规性审批的过程包括以下步骤：监管部门验证接收到的交易提案的签名有效性，验证公式如下：其中代表系统所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于联盟链的频谱监管系统，其特征在于，所述频谱监管系统自顶向下分为用户层、应用层、服务层、区块链层以及基础设施层；所述用户层包括用频机构和监管部门；用频机构是参与频谱资源交易与使用频谱资源的主体；监管部门对用频机构的频谱资源交易以及用频行为进行监管，同时对用频机构关于频谱资源交易与用频行为的举报进行处理，对于涉及违规频谱交易或违规用频行为的用频机构，监管部门将予以处罚；用频机构的频谱交易、用频行为以及监管部门对用频机构的管理行为均记录在区块链账本上；所述应用层包括若干个用户层与频谱监管系统进行交互的应用，具体包括频谱资源交易、违规行为举报、频谱交易与用频行为监控以及频谱资源交易审批；其中频谱资源交易与违规行为举报面向用频机构开放，频谱交易与用频行为监控以及频谱资源交易审批面向监管部门开放；用户层通过应用层的各种应用与频谱监管系统进行交互，以及调用服务层所提供的各种服务；所述服务层基于基础设施层与区块链层提供基于区块链的各种服务，包括交易/用频行为存证、交易核算、违规行为警报与自动化审计；所述区块链层是由系统中的节点组成的联盟区块链网络；用频机构在获得区块链网络中的CA颁发的准入证书后加入联盟链进行交易；用频机构提交至区块链网络的信息经过背书、共识排序流程后被打包成区块，记录在区块链账本上；监管部门管理区块链网络中的智能合约并查询区块链账本上的信息；所述基础设施层是指构成频谱监管系统的基础设施，包括P2P网络、数据库、云存储服务器与频谱监测设备；其中，数据库部署在P2P网络的各个节点，用于存储区块链账本的数据；频谱监测设备指布署在各地的用于监测所在地电磁频谱使用情况的设备，对监测范围内的信号进行记录；监测设备定期将记录数据的摘要信息上传至区块链网络，并将其所记录的原始数据上传至云存储服务器。2.一种基于联盟链的频谱监管方法，其特征在于，所述频谱监管方法包括以下步骤：S1，频谱资源需求方与频谱资源提供方达成交易，频谱资源提供方发起交易提案，由监管部门对交易提案进行合规性审批，如果审批合格，监管部门对交易提案数字签名后返回给频谱资源提供方，否则，返回审批不合格原因；所述交易提案包括交易双方的账户信息、待交易频谱资源信息和待调用的智能合约信息；S2，频谱资源提供方将监管部门返回的提案信息上传至区块链网络，区块链网络的背书节点对提案信息中的监管部门签名进行验证，验证通过后根据背书策略模拟执行提案信息指定的智能合约，生成模拟执行结果，数字签名后生成背书信息返回给频谱资源提供方；S3，频谱资源提供方收集多个背书节点反馈的背书信息，如果执行结果符合交易预期且背书节点的数量达到预设数量阈值，通过频谱资源交易应用将交易提案、监管部门的数字签名和背书节点的背书信息上传至区块链网络中的排序节点，由排序节点对其进行共识排序并将相关信息添加至区块链账本；智能合约自动将应付款项从频谱资源需求方账户移至频谱资源提供方账户，并将转账记录上传至区块链账本；S4，区块链网络调用相关智能合约对交易提案进行自动化审计，将审计结果上传至区块链账本；监管部门调取区块链账本上的交易信息与自动化审计结果形成统计报表。3.根据权利要求2所述的基于联盟链的频谱监管方法，其特征在于，步骤S1中，频谱资
源需求方与频谱资源提供方达成交易，频谱资源提供方发起交易提案的过程包括以下步骤：用频机构向区块链网络发出加入请求，接收区块链网络返回的CA证书并生成用于数字签名的非对称加密密钥对，创建独有的频谱交易账户并绑定其CA证书；设频谱资源需求方由M个用频机构组成，其定义为；设频谱资源提供方由N个用频机构组成，定义为；频谱资源提供方发布待交易频谱资源的相关信息，频谱资源需求方根据自身需求向频谱资源提供方发起交易请求；交易达成后，频谱资源提供方发起交易提案：其中：式中，、分别代表参与此次交易的频谱资源提供方与频谱资源需求方的账户ID；为待交易频谱资源的详细参数信息，包括频段...

【专利技术属性】
技术研发人员：王威，林功明，李祖广，韩路，吴启晖，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：