关键词:
区块链
轻量级
共识算法
数据共享
物联网
摘要:
随着物联网的发展和应用不断深入,越来越多的设备被添加到物联网中,以实现更高效、智能的管理和服务。物联网的核心是数据,数据的共享和应用可以促进信息共享、协同工作和创新。然而,物联网数据的共享也带来了诸多挑战,其中最重要的是系统稳定和数据安全。传统的物联网数据共享采用的是单一服务器模式,即所有数据都存储在一个中心化的服务器上。这种模式容易导致系统瘫痪、数据丢失和设备失效,且容易成为攻击者攻击的目标。
为了解决物联网中心化的安全问题,需要采用分布式存储技术,将数据存储在多个节点上,使得数据可以在多个节点之间共享和备份,从而提高系统的稳定性和数据的安全性。区块链作为一种分布式账本技术,将数据存储在多个节点上,并使用密码学算法保护数据的完整性和安全性,因此可以避免单点故障和攻击。然而,区块链技术也存在一些挑战和限制。由于每个节点需要验证和添加新的区块,区块链网络的吞吐量一般比传统的物联网通信方式低。此外,物联网设备的带宽通常非常有限,因此大量的数据交换和通信可能会导致网络拥塞和通信延迟。
面对区块链低吞吐量和高延迟的挑战,本文提出了一种结合区块链技术的物联网数据安全共享模型,并且借助Java、以太坊客户端、区块链钱包和Web开发框架实现了数据安全共享系统。该系统有以下几点优势:1)提出了一种新的共识算法——基于隐藏区块的信誉评分证明算法(HBPORS)。在HBPORS中,节点的信誉评分越高,越有可能成为获取区块记账权的赢家。本文考虑到节点对系统的贡献和节点的恶意行为可能会对系统稳定性的危害程度,设计了奖惩机制,在每轮共识周期结束后,根据节点的表现动态更新节点的信誉评分。2)提出了隐藏区块机制,信誉评分高于阈值的诚信节点在每轮共识周期内无需广播区块全部信息,而是只将低开销的隐藏区块同步给其他节点,从而实现了系统吞吐量的增加和延迟时间的缩短。3)创建了一个去中心化的区块链网络,提取数据资产指纹并存储到区块链中,大文件数据上传至服务器,实现了数据的分布式存储和加密保护,通过公钥白名单模块和非对称加密算法实现了数据权限控制和身份验证,提高了数据的安全性和可信度。4)将数据安全共享系统划分为“三方两系统”,数据上传方负责数据资产的确权,数据使用方下载或预览对应的数据资产,数据溯源方查询确权、下载和预览操作的记录。数据安全共享子系统提供数据共享相关的功能模块,数据资产溯源查询子系统提供查询链上数据的功能模块。