一种去中心化的基于区块链的物联网数据共享交互模型、构建方法及数据共享交互方法技术

一种去中心化的基于区块链的物联网数据共享交互模型、构建方法及数据共享交互方法，属于基于区块链的物联网数据处理领域。本发明专利技术包括：移除数据管理中心，由各参与节点共同维护交互数据；将关键信息存储在链上；构建数据交互模型的分层架构，在数据交互模型和分层架构的基础上，构建物联网数据共享智能合约架构；基于非同质化代币方法将需要交互的数据NFT化，建立基于区块链的数据确权机制；通过分发令牌和校验令牌进行数据的访问控制，建立基于区块链的权能访问控制机制；构建基于Fabric联盟链的物联网数据交互模型；通过各传感器节点采集物联网数据集，并保存到数据库中；系统选取Fabric联盟链作为底层区块链，通过Docker容器部署搭建区块链网络。容器部署搭建区块链网络。容器部署搭建区块链网络。

【技术实现步骤摘要】
一种去中心化的基于区块链的物联网数据共享交互模型、构建方法及数据共享交互方法


[0001]本专利技术涉及数据交互模型及数据交互方法，特别涉及一种去中心化的基于区块链的物联网数据共享交互模型、构建方法及数据共享交互方法。

技术介绍

[0002]当前，数字经济为全社会发展带来了变革性方向，尤其是近十年来兴起的区块链技术，以其特有的分布式账本以及不可篡改、可溯源的技术特性，为数字经济尤其是数字资产的创设和使用提供了全新发展机遇。2021年以后，以以太坊ERC
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721和ERC
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1155标准为基础衍生的非同质化代币(non
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fungibletoken，NFT)开始成为金融市场中的又一个崭新领域。其作为表示数字资产的通证，是一种稀缺、不可拆分、不可替代的独特数字项目，通过将实际内容作为简单的URI字符串存储在元数据内，建立了区块链上具有数字资产所有权的全新生态系统。由于NFT能够为数字相关产品提供可证明的唯一性和所有权的独特属性，对数字资产领域产生了巨大震荡，引发广泛关注和讨论。
[0003]大部分学者将NFT应用到艺术品交易、游戏、金融等领域，少部分学者将其应用在新闻报纸等数据共享的领域。一些学者利用区块链技术具有不可篡改的特性，研究将区块链应用于数据确权领域，对于基于区块链技术在数据共享交互领域的应用，明确数据的所有权是首要条件。
[0004]但是目前在数据确权领域研究成果相对较少，且研究成果都存在不足。王海龙等人利用数字水印的可嵌入性和区块链的不可篡改性提出了一种新的大数据确权方法，确权方法通过在数据中嵌入数字水印来明确数据所有权，该方案从数据源头进行确权，但是对于数据的鉴权阶段没有具体描述。王帅宇等人针对数据交易过程中存在的确权问题，并结合区块链技术设计了一种大数据确权方法，通过交易信息判断数据的权属，进而达到数据确权的目的，但是文中未对数据起源做出验证。Cheng S等人分析总结大数据环境下的信息确权方法，并提出区块链在版权信息的确权保护方面有较大的潜力，但是并没有提出具体的确权方案。盛念祖等人指出当前物联网系统面临数据确权困难，数据资产难以控制和转移等问题，并结合区块链技术提出了一套数据资产化方案，通过智能合约实现数据价值变现和转移，但是本方案无法明确数据多次交易后数据所有权归谁所有。在物联网数据共享方面，乔康等人指出当前基于云的中心化数据共享模式面临的单点失效等问题，并针对 5G 物联网数据提出基于区块链的数据共享方案。于金刚等人指出传统物联网数据共享模型易造成数据泄露和篡改、单点故障等问题，依靠区块链去中心化的设计思想，提出去中心化的物联网数据共享模型，并针对安全性和隐私性提出优化方法。Ahsan Manzoor等人针对物联网系统中可扩展性和信任问题，提出一种基于区块链的代理重加密方案，数据加密后存储到分布式云中，避免了单点故障的问题，并摒弃了第三方，通过智能合约实现数据的共享交互。Hossein Shafagh等人分析当前物联网场景下的数据共享模型大多采用以云为中心的管理模式，易造成数据孤岛问题，并针对该问题结合区块链技术提出了一种新的数据共享
模型，模型实现了分布式的访问控制和数据管理，并将数据的所有权返还给用户。
[0005]综上所述，针对传统的中心化物联网数据交互模型中暴露出的问题，本专利技术预将NFT技术引入到数据所有权保护中，为物联网数据共享场景提供一种思路。区块链技术在解决不同场景下的数据共享问题上起到了重要的作用。针对不同共享场景中心化程度过高的问题，越来越多的研究通过区块链来构建去中心化的管理模型。因此本专利技术针对物联网数据共享的特殊场景，结合区块链、智能合约和IPFS等技术，构建一个基于区块链的物联网数据共享模型。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决传统的中心化物联网数据交互模型中暴露出的问题，而提出一种去中心化的基于区块链的物联网数据共享交互模型、构建方法及数据共享交互方法。
[0007]上述目的通过以下的技术方案实现：一种去中心化的基于区块链的物联网数据共享交互模型的构建方法，所述方法通过以下步骤实现：步骤一、移除中心化程度过高的数据管理中心，由各参与节点共同维护交互数据；将关键信息存储在链上，其它信息存储在链下的存储模式；之后，构建数据交互模型的分层架构，其中，合约层负责整个数据共享交互的业务逻辑；之后，在数据交互模型和分层架构的基础上，构建物联网数据共享智能合约架构；步骤二、基于非同质化代币方法将需要交互的数据NFT化，建立基于区块链的数据确权机制；步骤三、通过分发令牌和校验令牌进行数据的访问控制，建立基于区块链的权能访问控制机制；步骤四、构建基于Fabric联盟链的物联网数据交互模型；通过各传感器节点采集物联网数据集，并保存到数据库中；系统选取Fabric联盟链作为底层区块链，通过Docker容器部署搭建区块链网络。
[0008]一种去中心化的基于区块链的物联网数据共享交互模型，所述的模型包括：基于区块链的共享模型由数据共享平台客户端、数据提供方、交互系统 (RESTful service)、数据需求方、IPFS 分布式存储系统、区块链网络；数据需求方代指对物联网数据有需求的人或组织，包括科研组织，政府机关，高校，企业，数据主要用于学术研究，企业决策，公共服务；数据提供方代指物联网数据集的持有方，包括公司，研究所，政府机构，享有数据的所有权；交互系统作为平台客户端和区块链的中间层，向共享平台客户端提供 RESTful 接口调用，并负责和区块链进行交互；区块链网络通过相关智能合约，存储共享数据集的元数据信息及共享过程中的交易数据；IPFS 分布式文件系统负责存储物联网数据集获取方式信息，包括数据的格式，数据的获取路径，数据使用方法；
交易双方通过平台客户端提供的数据请求，数据发布，数据浏览功能进行交互；数据提供方发布数据集时，需要先将数据NFT化，同时将数据集的获取方式和NFT化后的数据发布到 IPFS 系统上，数据需求方通过获取到文件内容获取数据。
[0009]进一步地，所述的交互系统包括：（1）用户层；用户层作为模型的顶层，为用户们提供良好的操作界面，通过调用下层提供的接口为用户提供直观的数据共享服务功能，包括数据浏览操作，数据共享操作，交易查询操作；（2）服务层；从架构设计的角度来讲，服务层位于合约层和应用层之间，将逻辑和可视化页面分离；（3）合约层所述的物联网数据共享模型中，合约层包含多个逻辑不同的智能合约，通过合约之间的互相调用实现数据共享交互的业务逻辑；作为一段事件驱动的，有状态的程序，智能合约和区块链结合使得数据共享交易过程无需第三方参与，当达到相应条件时，自动触发合约的执行；（4）区块链层；作为整个模型架构的核心，区块链层负责存储数据共享交互过程中产生的交易相关信息，包括参与方身份信息存储，鉴权授权信息的存储，业务逻辑相关信息的存储；（5）存储层；存储层作为整个架构的最底层，为数据共享交互业务提供数据支撑，存储数据集及数据交互过程中产生的交易信息；链上存储的数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去中心化的基于区块链的物联网数据共享交互模型的构建方法，其特征在于：所述方法通过以下步骤实现：步骤一、移除中心化程度过高的数据管理中心，由各参与节点共同维护交互数据；将关键信息存储在链上，其它信息存储在链下的存储模式；之后，构建数据交互模型的分层架构，其中，合约层负责整个数据共享交互的业务逻辑；之后，在数据交互模型和分层架构的基础上，构建物联网数据共享智能合约架构；步骤二、基于非同质化代币方法将需要交互的数据NFT化，建立基于区块链的数据确权机制；步骤三、通过分发令牌和校验令牌进行数据的访问控制，建立基于区块链的权能访问控制机制；步骤四、构建基于Fabric联盟链的物联网数据交互模型；通过各传感器节点采集物联网数据集，并保存到数据库中；系统选取Fabric联盟链作为底层区块链，通过Docker容器部署搭建区块链网络。2.一种用于权利要求1所述的方法的模型，其特征在于：所述的模型包括：基于区块链的共享模型由数据共享平台客户端、数据提供方、交互系统、数据需求方、IPFS 分布式存储系统、区块链网络；数据需求方代指对物联网数据有需求的人或组织，包括科研组织，政府机关，高校，企业；数据提供方代指物联网数据集的持有方，包括公司，研究所，政府机构；交互系统作为平台客户端和区块链的中间层，向共享平台客户端提供 RESTful 接口调用，并负责和区块链进行交互；区块链网络通过相关智能合约，存储共享数据集的元数据信息及共享过程中的交易数据；IPFS 分布式文件系统负责存储物联网数据集获取方式信息，包括数据的格式，数据的获取路径，数据使用方法。3.根据权利要求2所述的一种去中心化的基于区块链的物联网数据共享交互模型，其特征在于：所述的交互系统包括：（1）用户层；用户层作为模型的顶层，为用户们提供良好的操作界面，通过调用下层提供的接口为用户提供直观的数据共享服务功能，包括数据浏览操作，数据共享操作，交易查询操作；（2）服务层；从架构设计的角度来讲，服务层位于合约层和应用层之间，将逻辑和可视化页面分离；（3）合约层所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张思敏，陈阳，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：