[发明专利]面向区块链物联网系统的边缘计算网关及其实现方法

说明书

本发明公开了面向区块链物联网系统的边缘计算网关及其实现方法，网关包括应用层、系统层和硬件层；所述硬件层包括微处理器和硬件设备；所述系统层设有系统内核的驱动程序和网关设备的驱动程序；所述应用层设有密钥生成程序、加密程序、注册账户程序、构建交易提案程序、设备或节点间的通讯程序、发送和接收消息的程序以及控制下级物联网设备的程序。本发明减少了区块链物联网系统中物联网采集数据终端设备的成本需求和边缘服务器的计算能力需求，效率高、计算资源占用率小、提高了数据安全性，且无需为区块链物联网更换已有物联网设备，成本低，可广泛应用于区块链技术领域。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，尤其是面向区块链物联网系统的边缘计算网关及其实现方法。

背景技术

物联网即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。物联网的产业规模快速增长，物联网的终端数也快速增多。传统的物联网流行的是中心化的技术架构，物联网设备的数据处理都依赖中心化的服务器来完成，这种中心化架构难以确保数据的安全。

区块链是一种提炼于比特币原理的技术框架，其名称来源于后者的数据存储结构。区块链技术的核心要素包括分布式系统、点对点网络、智能合约、加密算法、共识机制等。区块链的本质是一个去中心化的数据库。将区块链技术引入物联网有利于将物联网去中心化，同时增强物联网的数据安全，防止数据被篡改。

运用区块链技术构建物联网，让物联网数据进入区块链网络，建立区块链物联网系统，可以分为以下模式：

(1)仅改造物联网的服务端，把中心化的架构改为多节点共识的架构，数据存储节点基于收集到的物联网数据构建交易提案并经过区块链共识记录在区块链上。这种模式，仅能保证数据库里的数据安全，但数据从物联网设备到数据存储节点的过程中仍然可能被篡改。

(2)给每个采集数据的物联网设备一个区块链的数字证书，并在其上完成区块链交易提案的构建，这种方式能最大限度地保证数据的安全，数据与每个物联网设备进行身份绑定。但这种方式需要消耗大量的计算资源，每个物联网设备都需要具备在区块链上注册和构建交易提案的能力，一些成本较低，算力较低，或仅有采集数据能力的物联网设备无法达到要求。而且未来物联网设备数量将呈几何级数上升，若构建交易提案的行为在每个物联网设备上均实现，那么交易提案数量会过于庞大，区块链的效率会变低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种效率高且计算资源占用率小的，面向区块链物联网系统的边缘计算网关及其实现方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种面向区块链物联网系统的边缘计算网关，包括应用层、系统层和硬件层；

所述硬件层包括微处理器和硬件设备；

所述系统层设有系统内核的驱动程序和网关设备的驱动程序；

所述应用层设有密钥生成程序、加密程序、注册账户程序、构建交易提案程序、设备或节点间的通讯程序、发送和接收消息的程序以及控制下级物联网设备的程序。

进一步，所述硬件设备包括存储单元、电源模块、GPS定位模块、通信模块和接口；

所述存储单元、电源模块、GPS定位模块、通信模块和接口均与微处理器连接。

进一步，所述通信模块包括蓝牙模块、Wi-Fi模块、2/3/4/5G模块、ZigBee模块、NB-IoT模块、Lora模块和以太网模块中的至少一种。

进一步，所述系统层还设有系统初始化程序、文件系统程序、内存管理程序、进程调度程序、网络应用程序、接口函数的程序以及存放应用数据的嵌入式数据库。

第二方面，本发明实施例还提供了一种面向区块链物联网系统的边缘计算网关的实现方法，包括以下步骤：