基于窄带传输的区块链系统的制作方法

1.本技术涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于窄带传输的区块链系统。


背景技术：

2.区块链是建立在p2p网络，由节点参与的分布式账本系统，最大的特点是“去中心化”。也就是说在区块链系统中，用户与用户之间、用户与机构之间、机构与机构之间，无需建立彼此之间的信任，只需依靠区块链协议系统就能实现交易。
3.所谓“共识机制”，就是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；当出现意见不一致时，在没有中心控制的情况下，若干个节点参与决策达成共识，即在互相没有信任基础的个体之间如何建立信任关系。
4.区块链技术正是运用一套基于共识的数学算法，在机器之间建立“信任”网络，从而通过技术背书而非中心化信用机构来进行全新的信用创造。
5.在现有技术中，主要采用公有链、联盟链或者私有链的架构部署区块链系统，利用广域网提供传输服务。
6.但是，在实际应用中，现有的区块链系统灵活性比较差，容易造成资源浪费，部署和运维成本较高。


技术实现要素：

7.本技术实施例提供一种基于窄带传输的区块链系统，用以解决现有技术中的如下技术问题：现有的区块链系统灵活性比较差，容易造成资源浪费，部署和运维成本较高。
8.本技术实施例采用下述技术方案：
9.一种基于窄带传输的区块链系统，包括区块链平台、窄带传输网关、区块设备；
10.所述区块设备连接所述窄带传输网关，通过所述窄带传输网关向所述区块链平台上传待上链数据；
11.所述区块链平台连接所述窄带传输网关，采用包括至少两条区块链主链的混合链保存所述待上链数据；
12.所述混合链具有侧链，所述侧链为所述混合链提供安全服务。
13.可选地，连接所述窄带传输网关的不同的所述区块设备，能够通过所述窄带传输网关进行通信；
14.若通过所述窄带传输网关进行通信的所述区块设备采用的协议不同，则所述窄带传输网关针对所述不同的协议进行转换兼容处理。
15.可选地，所述区块设备采用的协议包括以下至少一种：消息队列遥测传输(message queuing telemetry transport，mqtt)、高级消息队列协议(advanced message queuing protocol，amqp)、受限应用协议(constrained application protocol，coap)、数据分发服务(data distribution service，dds)、可扩展消息出席协议(extensible messaging and presence protocol，xmpp)、java消息服务(java message service，jms)、
表述性状态传递(representational state transfer，rest)、超文本传输协议(hypertext transfer protocol，http)。
16.可选地，所述至少两条区块链主链包括公有链的主链和私有链的主链。
17.可选地，所述侧链用于：
18.对所述待上链数据或者所述混合链上保存的链上数据进行审计得到审计信息，或者从所述混合链同步得到审计信息；
19.根据所述审计信息，判断所述待上链数据、所述链上数据或者所述区块设备的安全性。
20.可选地，所述混合链包括两条区块链主链；
21.所述两条区块链主链中的一条区块链主链用于保存业务相关数据，另一条区块链主链用于保存所述业务相关数据的摘要数据。
22.可选地，所述侧链还用于：
23.根据所述审计信息，对所述至少两条区块链主链之间进行数据一致性的校验。
24.可选地，所述审计信息包括以下至少一种：所述区块链主链上当前区块的上一区块的摘要数据、所述区块链主链上根区块的摘要数据、所述区块设备的设备标识、所述区块设备的设备证书，以及相关的随机数。
25.可选地，所述区块链平台基于国密算法提供共识服务。
26.可选地，所述窄带传输网关包括窄带物联网(narrow band internet of things，nb-iot)网关。
27.本技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：采用基于窄带传输的混合链架构，辅以侧链提供安全服务，灵活性和可靠性较好，也能够节约网络资源，有助于降低区块链系统部署和运维成本，提高区块链系统的安全性。
附图说明
28.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
29.图1为本技术的一些实施例提供的一种区块链系统的架构示意图；
30.图2为本技术的一些实施例提供的图1的区块链系统的一种实际应用场景示意图；
31.图3为本技术的一些实施例提供的一种实际应用场景下，图1的区块链系统中的区块链平台的架构示意图。
具体实施方式
32.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
33.图1为本技术的一些实施例提供的一种区块链系统的架构示意图。图1的区块链系统(以下简称为区块链系统)包括区块链平台、支持窄带传输的窄带传输网关、区块设备，图中是以有n个窄带传输网关、其中一个窄带传输网关连接了m个区块设备为例的。区块设备
连接窄带传输网关，通过窄带传输网关向区块链平台上传待上链数据；区块链平台连接窄带传输网关，采用包括至少两条区块链主链的混合链保存待上链数据；混合链具有侧链，侧链为混合链提供安全服务。
34.窄带传输的方式节约带宽，适合于小数据量传输，适合于低频度的数据传输，尤其适合iot设备使用，基于此，区块设备可以是iot设备，比如，智能电表、智能水表、智能家电等。区块链平台与窄带传输网关之间可以基于nb-iot传输数据，窄带传输网关与区块设备之间也可以基于nb-iot传输数据。
35.在实际应用中，区块设备的具体类型是多样的，厂商可能也不同，因此，在协议兼容性方面可能会存在问题，本技术通过具有窄带传输能力的窄带传输网关解决该问题。窄带传输网关支持区块设备之间进行通信，或者区块设备与区块链平台进行通信。若通信双方采用的协议不同，由窄带传输网关针对不同的协议进行转换兼容处理，使得通信能够顺利进行，从而有助于防止给区块设备和区块链平台带来额外的处理负担。
36.更直观地，参见图2，图2为本技术的一些实施例提供的图1的区块链系统的一种实际应用场景示意图。
37.在图2中，窄带传输网关为支持窄带传输的iot网关，区块链平台通过iot网关对区块设备进行注册、管理。iot网关与区块链平台之间通过nb-iot通信，iot网关与区块设备之间通过区块设备支持的协议通信，区块设备之间能够通过iot网关互相通信，并实现协议转换兼容。
38.以iot网关1为例，其与区块设备1之间通过mqtt通信，与区块设备1之间通过rest通信，与区块设备m之间通过coap通信，iot网关1能够对这些不同的协议进行转换兼容处理，使得这些设备可以通过iot网关1顺利通信。
39.区块链系统采用了混合链架构，根据实际需求用多条区块链主链来保存数据，这多条区块链主链的类型可以具有差异，如此有助于发挥各类型的长处，兼顾灵活性、安全性和高效性，比如，公有链的主链与私有链的主链组合，联盟链的主链与私有链的主链组合等。
40.侧链可以作为中间方，支持混合链中的区块链主链之间进行数据交互，优点在于，可以减轻区块链主链自身的负担，而且便于在扩展业务功能的同时尽量减少对于区块链主链的影响，降低耦合性。
41.侧链为混合链提供安全服务。比如，侧链可以用于：对待上链数据或者混合链上保存的链上数据进行审计得到审计信息，或者从混合链同步得到审计信息；根据审计信息，判断待上链数据、链上数据或者区块设备的安全性。审计信息比如包括以下至少一种：区块链主链上当前区块的上一区块的摘要数据、区块链主链上根区块的摘要数据、区块设备的设备标识、区块设备的设备证书，以及相关的随机数等。侧链可以进一步地采用高并发技术提高审计效率。
42.例如，假定混合链包括两条区块链，这两条区块链主链中的一条区块链主链(比如，私有链的主链)用于保存业务相关数据，另一条区块链主链(比如，公有链的主链)用于保存业务相关数据的摘要数据，如此，业务相关数据不会直接暴露给公众，公众凭摘要数据即能够验证业务相关数据，而且由于摘要数据的数据量相对小，因此，有助于提高公有链上的数据处理效率，兼顾了安全性和高效性。
43.对于不同区块链主链上有相关性的数据，为了防止非法篡改，尤其是私有链或者联盟链更可能会出现这种问题，可以由侧链对这些有相关性的数据进行数据一致性的校验，以确定数据是否被篡改。
44.沿用上例进行说明，比如，侧链可以根据审计信息，校验私有链主链上的业务相关数据，与共有链主链上的摘要数据，是否一致。除了校验业务内容本身以外，对于时间等其他辅助数据也可以校验。
45.为了进一步地提高安全性，可以基于国密算法(比如，sm3等)构建区块链平台，将国密算法应用于区块链平台的服务中，比如，构建基于国密算法的共识服务子平台，共识服务子平台基于国密算法提供共识服务，应用于区块链平台中。则区块链平台在对待上链数据进行共识的过程中，可以采用国密算法进行加密解密处理，所能够支持的共识相关算法可以包括工作量证明(proof of work，pow)、股权证明(proof of stake，pos)、授权股权证明(delegated proof of stake，dpos)、paxos、实用拜占庭容错(practical byzantine fault tolerance，pbft)、委托拜占庭容错(delegated bft，dbft)、有向无环图(directed acyclic graph，dag)等。
46.基于上面的一些实施例，在一种实际应用场景下，本技术采用了基于窄带传输的混合链架构，结合高并发的审计侧链，基于国密算法构建区块链平台，能够达到降低部署和运维成本且安全可靠的目的。
47.进一步地，本技术的一些实施例还提供了一种实际应用场景下，图1的区块链系统中的区块链平台的架构示意图，如图3所示，可以基于图3的架构实现混合链结合侧链的结构。
48.在图3中，区块链平台包括分布式协调器，kv数据库，排序组件，区块链节点部署，ca认证组件等，使用docker容器实现弹性可伸缩的动态扩展方案。在核心算法层，包括了共识算法、智能合约以及背书策略，同时具有数据加密算法，专用的数字签名算法。基于基础服务层和核心算法层，实现开发服务的使能开放，主要包括成员管理、身份认证、服务引擎、可视化开发等。在全架构多层次中，使用多种复合安全隐私保护机制与技术，提供全链路的安全隐私保护，实现计算安全、数据安全、网络安全、管理服务安全。在运维监控方面，基于自动化运维技术，实现故障的快速定位排除，并结合全局监控能够实现可视化监控、自定义告警等功能。
49.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为系统、设备、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
50.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
51.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
52.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
53.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
54.内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。内存是计算机可读介质的示例。
55.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
56.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
57.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。