[发明专利]基于联邦学习的区块链工业物联网数据共享方法

权利要求书

1.一种基于联邦学习的区块链工业物联网数据共享方法，其特征在于，将各物联网终端设备采集到的数据通过网络传输到本地区块链上，需要共享的数据在本地区块链进行训练无损学习模型，将结果传递参数到共享区块链，共享区块链上存储相同训练模型并对传入结果进行整合计算，最后将结果反馈给用户使用；具体包括以下步骤：

S1：数据准备阶段；

S2：密钥生成阶段；

S3：数据加密与传输；

S4：数据解密阶段；

S5：数据共享阶段；

步骤S1中，数据准备阶段具体包括：

S11：n个不同的传感器收集到的数据分别定义为D₁,D₂,D₃,…,D_n，分别存放在区块B₁,B₂,B₃,…,B_n上；每个企业都有各自的区块链，分别存放各自的数据；

S12：传感器采集到的数据D₁,D₂,D₃,…,D_n，根据保密等级不同及数据量大小放入不同的企业区块上；共享数据的时候，企业用户根据实际需求及保密等级选择共享数据D_i；

S13：当数据D_i能共享时，该数据所在区块链会从共享区块链下载训练模型M_fed，并生成新的区块B_i，然后对数据D_i进行训练计算，得到训练结果w_i＝M_fed(D_i)；不同的企业根据能共享的数据区块，分别训练得到不同的结果w₁,…,w_i,…,w_n；

S14：若需要共享的数据刚好是传感器刚刚采集到的数据，使用异步传输机制，即每隔固定时间t训练一次模型，得到训练结果w_i；对于采集传输时间大于时间t的数据，采取放弃；

步骤S2中，密钥生成阶段具体包括：

S21：需要共享的区块B_i运行密钥生成函数KeyGen，产生加密数据E(w_i)所用的密钥Key；

S22：选择两个独立的大素数p,q，即满足gcd(pq,(p-1)(q-1))＝1，以保证这两个素数的长度相等；

S23：计算k＝pq,λ＝lcm(p-1)(q-1)；随机选择一个整数g,μ＝(L(g^λmod k²))^-1，这里L被定义为其中公钥为(k,g)，私钥为(λ,μ)；

S24：如果使用等效长度的p,q，则设置上述密钥生成步骤的更简单的变体g＝k+1,λ＝ψ(k)；μ＝ψ(k)^-1mod k，这里ψ(k)＝(p-1)(q-1)；

S25：同理，在共享区块链上也需要生成模型传输用的公钥和私钥；

步骤S3中，数据加密与传输具体包括：企业区块链训练后的结果w_i是需要加密的，在这里；具体过程如下：

S31：随机选择一个整数r，0＜r＜k,与k互质，即gcd(r,k)＝1；区块B_i计算密文

S32：将密文和发送给共享区块链上的区块BS_i，BS₁,BS₂,…,BS_n表示由各个企业共享区块链训练以后传入共享区块链的数据，对应于训练结果w₁,w₂,w₃,…,w_n；

S33：共享区块链上同样计算好模型的密文当企业需要共享数据前需要下载训练模型，即下载加密后的密文

S34：当用户上传新的训练模型的时候，共享区块链需要重新计算训练模型密文为企业区块链提供新的密文下载；

步骤S4中，数据解密阶段具体包括：

S41：共享区块链上的区块BS_i接收到传入的数据后，对接收到的数据进行解密处理，计算出明文

S42：汇总当前所有区块的数据M＝{m₁,m₂,m₃,…,m_n}，M是各个区块的训练结果w₁,w₂,w₃,…,w_n的集合；

S43：同理，当需要共享数据的区块B_i下载了训练模型密文后，也是通过该解密方法进行解密；

步骤S5中，数据共享阶段具体包括：共享区块链汇聚完当前所有数据M后，开始运行对应训练模型计算最终结果R＝M_fed(M)，并将结果保存到新的区块，并将结果提供给用户查询使用。

2.根据权利要求1所述的区块链工业物联网数据共享方法，其特征在于，数据传输和接收时仅提供数据使用权的接口。