[发明专利]基于区块链的无线物联网系统

权利要求书

1.基于区块链的无线物联网系统，该系统包括若干IoT设备，其特征在于，该系统内部部署共识单元CU来存储完整的区块链，每个IoT设备作为独立的节点位于区块链上，并将节点分簇到不同的共识单元CU中；每个共识单元CU由一组具有有限的计算和存储容量的IoT设备组成，并且完整的区块链以协作方式存储在共识单元CU中；每个节点均包括链尾表，用于存储区块的相关信息；

所述共识单元CU中包括功能节点和用户节点，所述功能节点作为区块链服务提供商的设备，用于提供与区块链相关的服务，包括生成或验证新区块以及存储区块；所述用户节点作为区块链服务使用的设备，生成数据并使用区块链服务；所述用户节点仅与其相邻的功能节点连接，并且功能节点仅存储区块链的一部分；

每个所述共识单元CU中的所有功能节点是采用基于动态调整的区块分配合约来用于存储新区块，及采用分布式区块分配存储策略协作存储一条完整的区块链；

所述基于动态调整的区块分配合约共分为三个阶段，区块链完全存储阶段、存储资源重新配置阶段和区块链修剪阶段；

在区块链完全存储阶段，每个IoT设备都存储经过验证的新区块；若共识单元CU中的最大占用存储率OSR达到设定阈值，则共识单元CU中的所有IoT设备都将进入存储资源重新配置阶段；

在存储资源重新配置阶段，首先，最新的授权功能节点通过采用最优区块分配模型来获取区块分配结果，并将结果发送到同一共识单元CU中的所有其他功能节点；然后，所有功能节点都删除区块并根据区块分配结果更新链尾表；若在执行最优区块分配模型后最大占用存储率OSR降低了，则所有IoT设备将再次进入区块链完全存储阶段；若最大占用存储率OSR达到设定阈值，则进入存储资源重新配置阶段；若在最优区块分配模型执行后最大占用存储率OSR保持恒定，则进入区块链修剪阶段；

在区块链修剪阶段，将整个区块链分为有效链和过时链，过时链将被发送到具有存储资源的远程设备，该系统的IoT设备中仅保存有效链为新的区块链。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的无线物联网系统，其特征在于，所述最优区块分配模型为优化后的分布式区块分配存储策略模型，所述分布式区块分配存储策略模型如下：

其中，表示最优区块分配策略，p_ij＝0表示第j个区块没有存储在第i个功能节点中，p_ij＝0表示第j个区块存储于第i个功能节点中，L表示每个区块的大小，c_i表示第i个功能节点的最大存储能力，θ表示系统可靠性性能需求，I表示存储区块的个数，M和J分别表示共识单元中用户节点和功能节点的数量，[SNR_mi]_β表示第i个功能节点于第m个用户节点间的连接关系；

(3-5-1)是对一个共识单元CU中必须存储一条完整区块链约束，(3-5-2)是对每次功能节点UN查询时必须收到θ份相同区块副本的可靠性约束，(3-5-3)是对策略可用性的约束。

3.根据权利要求2所述的基于区块链的无线物联网系统，其特征在于，所述分布式区块分配存储策略模型的求解采用混沌优化算法。

4.根据权利要求1所述的基于区块链的无线物联网系统，其特征在于，所述链尾表中存储的数据信息包括数据类别、数据容量和数据类别对应的描述；所述数据类别包括IoT设备编号、存储区块、可用存储容量、总存储容量和拓扑信息。

5.根据权利要求1所述的基于区块链的无线物联网系统，其特征在于，所述IoT设备之间通过异构网络连接。

6.根据权利要求5所述的基于区块链的无线物联网系统，其特征在于，所述异构网络包括传感器网络、eMTC网络，无线网络，LTE网络和5G NR网络。