[发明专利]一种基于区块链的工业物联网节点共识方法

说明书

本发明涉及一种基于区块链的工业物联网节点共识方法，属于工业物联网安全技术领域。该方法包括：记账节点选举方法，通过转发率、丢包率、节点处理延迟来综合评判节点行为，普通节点和簇头节点双向监督对方行为，簇头节点相互监督彼此行为，在簇头节点信用评分排名表中选取前21个簇头节点所管理的节点域，并根据节点域中节点剩余能量、信用评分、令牌数推选出记账节点；区块确认方法，普通节点验证区块时，若验证通过，将结果返还给汇聚节点，此时可投注一定令牌，若最后共识结果与投注结果一致，可按比例获得总的投注令牌数，汇聚节点具有最终的决策权，决定共识是否成功。本发明能较好的适用于工业物联网应用场景，并满足一定的吞吐性能要求。

技术领域

本发明属于工业物联网安全技术领域，涉及一种基于区块链的工业物联网节点共识方法。

背景技术

工业物联网日趋广泛的运用，在带来工业生产效率和决策智能提升的同时，却面临着严峻的信息安全风险，如遭受大量恶意网络攻击活动，攻击者利用不安全的工业物联网设备和薄弱的内部控制机制，对工业物联网进行入侵和破坏，包括非法的行为或发起恶意攻击，如对设备数据或指令进行篡改、伪造等，可能造成工业设备无法正常运转，甚至错误的指令导致产品质量受到损害等，因此，工业物联网安全具有重要意义。

区块链是一种以时间顺序将包含数据的区块以链式结构相连，并以密码学算法保证其不可更改、不可伪造的分布式数据库。使用区块链技术的工业物联网体系通过多个节点的参与共识，将大多数节点认同的数据记录在分布式数据库中，能有效防止工业物联网数据遭到篡改，现有的区块链共识机制包括POS(权益证明机制)、POW(工作量证明机制)、PBFT(实用拜占庭容错机制)等均存在性能低下问题，而且受限于节点的能量、算力等因素。现阶段的工业物联网生产数据量大、数据完整性难以保障，利用区块链的不可篡改性能较好地保障工业物联网数据安全；现有的共识算法不能直接应用于工业物联网具体场景，主要是因为性能瓶颈以及适用场景不同，因此，亟需构建一种适用于工业物联网的区块链共识算法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于区块链的工业物联网节点共识方法，解决了传统区块链共识算法不能较好地直接应用于工业物联网的问题，同时满足一定的吞吐性能要求。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于区块链的工业物联网节点共识方法，包括适用于工业物联网的轻量级区块链中记账节点选举方法和区块确认方法；

所述记账节点选举方法具体包括以下步骤：

S1：通过LEACH算法进行分层成簇；

S2：数据稳定传输阶段，通过转发率、丢包率和节点处理延迟综合评判节点行为，普通节点和簇头节点双向监督对方行为，簇头节点相互监督彼此行为；

S3：区块链出块时间间隔内，汇聚节点通过簇头节点的信用评分进行从大到小排名生成候选节点域名单，选取前21个候选节点域，在每个节点域中考虑簇头节点管理的节点的剩余能量、节点信用评分和节点令牌数，推选出一个节点作为记账节点，选举出记账节点集合后，通过产生位于1-21的随机数随机从21个记账节点中选取一个节点作为本轮共识的出块节点，最后将记账节点选举结果作为交易发布记录到区块链网络中；

所述区块确认方法具体包括以下步骤：

S4：记账节点将收集的数据打包按时间戳排序放入区块，将区块发布给相邻普通节点，普通节点之间相互传递区块，普通节点验证区块的合法性，若合法则向汇聚节点回复“确认||区块ID||确认节点ID”报文；

S5：若汇聚节点收到超过普通节点总数2/3的回复报文，则汇聚节点单独验证该区块的合法性，若区块通过汇聚节点的验证，则汇聚节点向全网广播“接收区块+区块ID”报文；

S6：各个节点将汇聚节点向全网广播的报文记录到本地日志中，记账节点集合中的节点将该区块连接到区块链中。