[发明专利]一种基于区块链的认知物联网频谱数据共享方法

权利要求书

1.一种基于区块链的认知物联网频谱数据共享方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、认知物联网云端服务器发布频谱数据共享需求，并预存频谱币；

步骤2、参与频谱数据共享的节点自发在认知物联网边缘形成簇，采集频谱数据并打包成为预添加的频谱数据子区块，进行非对称加密后上传至网络边缘的雾节点；

步骤3、雾节点发布频谱数据区块验证需求，验证节点验证预添加的频谱数据子区块是否满足频谱数据共享需求，若满足则认为不存在伪造数据和错误数据并进入步骤4，若不满足则认为存在伪造数据和错误数据，共识验证失败，该簇不参与频谱数据区块添加和频谱币分配；

步骤4、簇头节点之间通过分布式共识确定预添加频谱数据子区块的来源，预添加的频谱数据子区块被添加至频谱数据区块链成为正式区块；

步骤5、在簇内根据频谱数据区块的贡献比例和质量，自动分配频谱币。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的认知物联网频谱数据共享方法，其特征在于，步骤2所述的参与频谱数据共享的节点自发在认知物联网边缘形成簇，采集频谱数据并打包成为预添加的频谱数据子区块，进行非对称加密后上传至网络边缘的雾节点，具体如下：

参与频谱数据共享需求的认知物联网节点在频谱数据共享地理区域自发形成簇，每个簇包含多个感知节点和一个簇头节点，感知节点在簇头节点的领导下收集频谱数据，并对所采集的频谱数据进行分布式共识，形成统一的频谱数据子区块，令表示簇i的第j个感知节点，感知节点按下式将自身的状态由x_ij(k)更新为x_ij(k+1)：

其中，x_ij(k)为簇i的第j个感知节点在k时刻的状态，x_ij(k+1)为簇i的第j个感知节点在k+1时刻的状态；

x_in(k)为邻居感知节点n的频谱数据，为节点邻居感知节点的集合，其中：

表示节点的度，Ω为认知物联网邻接矩阵G的最大度，且x_ij(0)＝Data_ij，其中x_ij(0)为簇i的第j个感知节点的初始状态，Data_ij为簇i的第j个感知节点收集的本地频谱数据；

簇内感知节点经过多轮迭代形成统一的频谱数据子区块，然后簇头节点下载距离最近的边缘服务器公钥，用该公钥加密频谱数据子区块，并上传至该边缘服务器，边缘服务器用私钥解密得到频谱数据子区块。

3.根据权利要求1所述的基于区块链的认知物联网频谱数据共享方法，其特征在于，步骤3所述的雾节点发布频谱数据区块验证需求，验证节点验证预添加的频谱数据子区块是否满足频谱数据共享需求，具体如下：

簇头节点通过非对称加密，将频谱数据通过网络边缘的雾节点共享给验证节点，验证节点利用自己的私钥解密获得频谱数据，包括感知节点的位置、簇的邻接矩阵和对应的频谱数据，然后验证节点对预添加频谱数据子区块的频谱数据进行共识验证，根据频谱数据提供的信息在本地进行模拟的分布式共识，检查频谱数据中是否含有恶意用户注入的数据，共识验证完成后得到验证数据和在1-α置信度下的置信区间[Δ_min,Δ_max]，如果则不存在伪造数据和错误数据，频谱数据通过共识验证；否则，频谱数据的共识验证失败。

4.根据权利要求1所述的基于区块链的认知物联网频谱数据共享方法，其特征在于，步骤4所述的簇头节点之间通过分布式共识确定预添加频谱数据子区块的来源，预添加的频谱数据子区块被添加至频谱数据区块链成为正式区块，具体如下：

各簇簇头节点通过分布式共识得到共识结果Q^*，将Q^*与各簇所提供的原始频谱数据相比，差异最小的频谱数据则为新频谱数据区块的提供者，获得频谱币奖励。

5.根据权利要求1所述的基于区块链的认知物联网频谱数据共享方法，其特征在于，步骤5所述的在簇内根据频谱数据区块的贡献比例和质量，自动分配频谱币，具体如下：

当新的频谱数据区块被添加至区块链成为正式区块后，云端存储的频谱币coin被释放至提供该区块的簇，频谱币根据频谱数据区块的贡献比例和质量自动进行分配。

6.根据权利要求1所述的基于区块链的认知物联网频谱数据共享方法，其特征在于，步骤3中验证节点的本地共识验证和步骤4中簇头节点之间的分布式共识，通过认知物联网网络边缘的雾节点进行。