[发明专利]一种基于物联网设备的区块链网络节点群可容错协助存储机制

权利要求书

1.一种基于物联网设备的区块链网络节点群可容错协助存储机制，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、使用物联网设备作为节点搭建节点群，所有节点协同运行同一个区块链副本；

步骤2、根据区块占用节点的存储资源、CPU的计算资源以及通信资源，计算节点存储区块的成本；

步骤3、通过系统对区块的总访问次数，量化区块对节点群的重要性，为每个区块设置存储成本限制；

步骤4、节点需要将对自身不重要的原区块进行淘汰，通过节点对区块的需求量化淘汰率，从而进一步根据淘汰率计算节点存储区块带来的可协助概率；

步骤5、构建数学模型，给出优化目标以及约束条件，具体如下：

设由m个区块组成的完整区块链副本B＝{b₁，b₂，…，b_m}，一组群内节点集V＝{v₁，v₂，…，v_n}，x(b_i，v_j)表示决策变量，区块b_i选择节点v_j存储，即决策变量x(b_i，v_j)＝1；区块b_i被节点v_j存储的成本为c(b_i，v_j)，区块b_i在群内的总存储成本不超过其成本限制θ(b_i)；节点选择问题是为区块选择节点存储，但同一节点不能多次存储同一区块；表示当节点v_k发生故障时，所选择的节点能够给其他节点的提供区块b_i协助的概率之和(即区块总协助概率)，表示找到一个v_k，当它发生故障时，所选节点提供区块协助概率之和最小；因此可知v_k发生故障时，对群内区块协助概率影响是最大的，所以我们需要找到一种分配方式使在v_k发生故障下，让最小的区块总协助概率最大化；即优化目标是在满足区块被节点存储的总成本不超过存储成本上限θ(b_i)的条件下，找到区块总协助概率最差的故障节点v_k，并选择一种分配方式最大化此故障节点下的区块总协助概率：

约束条件：区块b_i选择不同节点存储产生的成本总和不超过节点群对区块b_i的存储成本限制；区块b_i分配给同一节点最多一次，具体公式如下；

步骤6、通过设计了三种启发式方案实现每个区块对群中节点的选择；

步骤7、考虑到实际场景中节点群内节点是动态的，因此基于约束条件的前提下，设计对应目标函数的两种节点动态新增删除方案。

2.根据权利要求1所述的基于物联网设备的区块链网络节点群可容错协助存储机制，其特征在于，所述节点需要将对自身不重要的原区块进行淘汰，通过节点对区块的需求量化淘汰率，包括：

数据打包成新的区块时，节点群会通过区块链网络接收到新区块，因此群内节点存储区块的数量是不断增长的；依照物联网设备或节点的低容量，低计算资源等特性，让节点对自身不重要的原区块进行淘汰，通过节点对区块的需求量化淘汰率，提高区块链技术应用的可扩展性。

3.根据权利要求1所述的基于物联网设备的区块链网络节点群可容错协助存储机制，其特征在于，所述为每个区块设置存储成本限制，让区块合理选择节点存储区块，避免造成资源浪费，节省节点存储带来的成本开销。

4.根据权利要求1所述的基于物联网设备的区块链网络节点群可容错协助存储机制，其特征在于，所述节点v_k发生故障为节点群中任意一个节点发生故障；因为在实际组建的节点群中，节点难免发生故障或离线，本发明考虑节点群发生故障的场景时的总协助概率，通过目标函数以及约束条件，为区块选择合适的节点集存储，最优化每个区块的总协助概率；以至于节点发生故障离线的时候，节点群中的正常节点依旧可以对整个区块链副本任意一个区块进行协助，对整个节点群正常运行提供了较高的保障，提高了节点群的稳定性。