【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及区块链共识，具体是指一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法。
技术介绍
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技术介绍
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1、物联网(internet of things，iot)技术已经大量应用于智能汽车、能源交易和供应链等领域，有效推动了这些领域的智能化发展，实现自动化和智能化，提高系统的资源利用率。随着物联网的发展，种类繁杂的物联网节点易产生大量数据特征不同的数据。为提高物联网系统的智能服务水平，物联网节点需要进行数据共享，但是存在数据类型不同、规模量大、数据安全隐私易泄露、系统内部操作不透明等问题。总之，上述问题会对物联网的数据共享产生不利影响，严重制约物联网设备之间甚至物联网平台之间的信息流通和数据共享，甚至形成“数据孤岛”的困境，阻碍物联网技术的发展。因此需要一种区块链技术，建立去中心化、安全可靠的大规模节点物联网系统，解决物联网数据传输与共享过程中的集中化、数据安全与隐私等问题。区块链主要以分布式账本技术实现点对点网络中的信任建立、共识与交易，其核心要素是共识算法。
2、共识算法作为区块链的核心技术之一，可解决系统中各分布式节点数据一致性的问题，主要包括链式共识算法以及dag共识算法两个部分。其中链式共识算法有pbft(practical byzantine fault tolerance,pbft)、pos(proof ofstake)、pow(proof ofwork)、paxos等。但是以上共识算法为保证网络中所有节点保持区块链账本以及安全性，必须减缓新区块的生成速度，其共识效率较低，难以适用于
3、针对上述问题，部分学者侧重于改进上述的dag共识算法，如wang q等人针对已有dag共识算法iota中tangle结构存在的高计算成本问题，提出了一种基于reram的pim体系结构re-tangle，将curl哈希函数分解为or、and、异或等逻辑操作，并将这些操作映射到reram并行结构，提高共识吞吐量。xu x等人针对iota中的mcmc算法存在大量交易区块未验证等问题，提出一种基于匹配理论的稳定匹配算法(sma)，来刺激节点对区块进行验证，从而减少未验证区块的数量和时间一致性。xiang f等人针对已有dag共识算法hashgraph不允许用户的动态参与等问题，提出了一种基于dag的联盟区块链拜占庭容错共识算法jointgraph，通过一种监督协议对节点的交易行为进行监控并替换恶意成员，从而提高共识效率和降低延迟。虽然上述研究在一定程度上提高了共识吞吐量，但是未考虑到遭受共识攻击情况，缺乏对共识攻击者的限制、无法保障系统的高效安全共识。因此部分学者侧重于结合其他共识算法，提出新的dag共识算法，如张震等人结合共识算法pos、pbft与dag结构，提出一种用于权益有向无环图模型(sdag)的主链共识算法pos-pbft，节点根据权益值组建主链交易委员会，每一个新交易的产生都需要经过主链交易委员会的投票确认，有效抵御双花攻击、分叉攻击、币龄攻击等共识攻击。park s等人结合共识算法pow与dag结构，提出一种基于dag智能电网分布式账本的共识算法powergraph，共识过程中利用随机集体可信度(stochastic collective credibility,scc)机制持续检查与跟踪交易的诚实度，有效抵御双花攻击。rocket t等人结合共识算法pow、bft与dag结构，形成一种新型加密货币亚稳态轻量级共识算法aavalanche，通过轻量级的网络抽样机制建立亚稳态共识，同时解决bft共识扩展性弱、鲁棒性弱和pow吞吐量低、过度消耗高等问题，抵御sybil攻击、双花攻击等共识攻击，但目前只适用于互联网规模下电子支付系统的货币交易。上述研究结合dag结构与已有的主流共识算法，能一定程度上提高共识安全性，抵御部分共识攻击，但易遭受拜占庭攻击。此外，上述共识算法的数据节点均为单一交易，且交易中的全部数据都用来参与共识，当网络流量瞬间增大时，会发生网络阻塞等高延时情况。在交易验证过程中，节点之间网络通信距离存在不确定性，易造成大量额外资源的消耗。
4、综上所述，现有面向物联网大规模节点的区块链共识研究主要是通过改进dag结构以及共识过程中的验证投票，来提高交易吞吐量与安全性，然而共识过程中仍采用单一交易的验证投票，易造成网络阻塞等高延时情况；节点之间网络通信距离的不确定性，易造成大量额外资源消耗，且未考虑到大规模节点物联网系统的分布式特性存在的安全问题，难以抵抗拜占庭攻击。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术要解决现有技术的上述缺点，提供一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法。
2、本专利技术提供一种交易集构建机制，结合物联网设备数据特性，通过网关接收指定区域与时间段内产生的数据打包为数据交易，并将多个交易合并构建为交易集，构建非冲突子集和冲突子集。提供一种临近父节点抽样与响应机制，自适应的选择距离相对较近的父节点对新交易集中的每个交易进行验证，从而安全进入共识阶段，同时减少通信资源的消耗。提供一种基于交易集dag的高效一致性共识，待共识交易集所连接的交易集所在网关基于交易集dag的置信度投票机制对该交易集中的每个交易进行投票，当交易集投票情况符合共识的条件时进行上链，从而实现物联网数据的安全轻量共识。
3、为了实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案为：
4、一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法，包括以下步骤：
5、1)系统初始化：基于区块链的物联网网络启动，网络初始化参数，时间t开始计时，如果有新的设备m加入基于区块链的物联网网络，系统自动为该设备分配唯一标识符；
6、2)数据预处理：结合物联网设备数据特性，网关接收指定区域与时间段内产生的数据，并进行数据划分与特征标记；
7、3)构建数据交易：网关完成对各节点数据的预处理后，打包为数据交易d(t1,t2,...)；
8、4)构建交易集：将所述数据交易合并构建为待验证交易集，根据交易集中的数据交易和关键词信息，将交易集划分出冲突子集和非冲突子集；
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1.一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法，其特征在于，步骤1)中，网络参数包括：
3.如权利要求1所述的一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法，其特征在于，步骤2)中，数据预处理包括以下过程：
4.如权利要求1所述的一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法，其特征在于，步骤3)中，数据交易的格式如下：
5.如权利要求1所述的一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法，其特征在于，步骤4)中，构建交易集包括以下过程：
6.如权利要求1所述的一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法，其特征在于，步骤5)中，临近父节点抽样包括以下过程：
7.如权利要求1所述的一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法，其特征在于，步骤6)中，临近父节点响应过程如下：
8.如权利要求1所述的一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法，其特征在于，步骤7)中，基于交易集DAG的高效一致性共识过程如
...【技术特征摘要】
1.一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法，其特征在于，步骤1)中，网络参数包括：
3.如权利要求1所述的一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法，其特征在于，步骤2)中，数据预处理包括以下过程：
4.如权利要求1所述的一种面向物联网的区块链大规模节点轻量级共识方法，其特征在于，步骤3)中，数据交易的格式如下：
5.如权利要求1所述的一种面向物联网的...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪榛，庄煜博，陈友荣，章阳，张旭东，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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