[发明专利]一种基于区块链的物联网数据共享系统和方法

权利要求书

1.一种基于区块链的物联网数据共享系统，其特征在于，包括：

由数据接入层、数据服务层和数据应用层构成的三层系统功能架构；

由本地网络及全局网络构成的分层分链的网络架构；

构建本地联盟链：各成员机构本地网络对各节点生成对应的数字认证证书，并保存在本地证书服务器中，构建本地联盟链；

构建全局联盟链：全局网络对各本地共享节点及智能处理节点——生成对应的数字认证证书，并保存在全局证书服务器中，构建全局联盟链；

新成员机构构建本地联盟链后申请加入全局联盟链，验证后为共享节点生成数字认证证书，并同步网络数据实现新成员机构的加入；

智能合约设计：由全局联盟链合约和本地联盟链合约共同构成；本地联盟链合约部署在本地联盟链节点中，用于实现本地原始数据存储管理功能，全局联盟链合约部署在全局联盟链节点中，用于实现共享业务逻辑；

用户注册：

步骤1：新用户发出注册请求

步骤2：由各个组织的证书颁发机构(certificate authority，CA)进行登记并颁发身份证书

步骤3：生成公私钥对，公钥存储于数据成员管理合约或共享成员管理合约中，存储完成后将合约中用户唯一的标识ID和私钥一起返回给用户本地保存；

数据接入与存储：

1)本地数据接入

步骤1：数据用户向本地联盟链发起数据上链请求并上传数据用户的原始数据信息和本地保存的用户数字身份标识信息；

步骤2：本地联盟链调用数据成员管理合约根据用户数字身份标识查询用户公钥信息，若用户公钥信息不存在则上链请求失败，反之则返回用户公钥信息；

步骤3：查询到公钥信息后使用公钥对原始数据进行对称加密生成密文上传至IPFS系统中存储后获取IPFS存储的hash值地址；

步骤4：对原始数据构建元数据信息{数据标识、数据拥有者、数据指纹、隐私等级、IPFS地址、创建时间、最后修改时间}后访问数据存储合约发起交易对元数据信息进行存储，并返回存储结果；

2)共享数据接入

步骤1：共享用户通过共享节点访问本地联盟链，获取本地上传的元数据信息，并判断数据的隐私等级；

步骤2：对数据隐私等级为public的数据构建数据摘要信息，包括数据标识、数据拥有者、创建时间、数据描述信息；

步骤3：访问数据摘要存储合约发起交易对数据摘要信息进行存储；

步骤4：确定要共享数据的用户U1,U2,…,Un,生成共享权限列表{U1，SU-ID1,U2，SU-ID2,…,Un，SU-IDn}，并由共享用户访问SPCC合约发起交易将该共享权限列表存储到区块链中；

数据共享与获取：

步骤1：共享用户A向全局联盟链对指定Data-ID的数据发起共享请求并上传其数字身份标识信息；

步骤2：全局联盟链访问共享权限控制合约判断共享用户A是否在数据共享列表中；

步骤3：若存在，则将数据Data-ID发送给共享用户B，共享用户B访问本地联盟链获取Data-ID数据的信息；

步骤3.1：本地联盟链访问数据存储合约获取数据的元数据信息进而获得其IPFS地址；

步骤3.2：访问数据成员管理合约获取数据用户公钥，返回给共享用户A；

步骤4：共享用户A通过IPFS地址值获取原始数据密文，并使用数据用户公钥对数据进行解密后获取原始数据；

步骤5：共享用户A访问共享数据合约存储本条共享记录{数据标识，共享对象标识，共享时间}；

数据隐私与分析功能：

步骤1：全局网络中的智能处理节点根据数据分析需求生成初始模型及一对公私钥，将初始模型及公钥存储于全局联盟链中；

步骤2：各本地数据处理节点通过数据共享节点获取全局联盟链中的初始模型及公钥，存储于本地联盟链中，并在智能体上完成初始化；

步骤3：数据处理节点基于本地存储数据由智能体训练初始模型，将本地训练完成后的模型用公钥进行加密后传输给本地区块链进行存储；

步骤4：数据共享节点获取本地联盟链中的训练模型并传输至全局联盟链中；

步骤5：智能处理节点获取各本地联盟链传输的模型参数使用私钥解密后根据参与方训练数据量的大小计算所有模型参数的加权平均值来更新初始模型参数并传输至全局区块链中；

步骤6：各本地联盟链数据处理节点获取新的训练模型更新本地训练模型进行下一轮迭代直至模型收敛后获得最终训练模型。