(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210171036.0 (22)申请日 2022.02.23 (71)申请人 中通服中睿科技有限公司 地址 510630 广东省广州市天河区陶育路 78号 申请人 广东省通信产业 服务有限公司 (72)发明人 林宁　郑锐生　曾嘉炜　刘淑霞　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 专利代理师 林丽明 (51)Int.Cl. H04L 9/32(2006.01) H04L 9/40(2022.01) (54)发明名称 基于区块链和物联网数据汇聚闸道的数据 采集方法及系统 (57)摘要 本发明涉及物联网技术领域， 提出一种基于 区块链和物联网数据汇聚闸道的数据采集方法 及系统， 包括以下步骤： 采集源端原始数据， 利用 数据汇聚闸道的公钥对采集的原始数据进行加 密， 再使用 私钥进行签名后， 将加密数据传输至 数据汇聚闸道； 数据汇聚闸道对加密数据采用多 因子验证进行验证； 通过验证后， 使用私钥进行 解密， 获得原始数据； 数据汇聚闸道将原始数据 封装成请求消息， 使用区块链节 点的公钥进行加 密， 再使用私钥进行签名， 得到加密的请求消息， 并向区块链节 点发送交易上链请求； 区块链节点 对接收的请求消息进行签名验证， 对通过验证的 请求消息采用私钥进行解密， 得到请求消息； 区 块链节点对经过解密 的请求消息采用高速共识 算法进行共识。 权利要求书3页 说明书7页 附图4页 CN 115085926 A 2022.09.20 CN 115085926 A 1.基于区块链和物联网数据汇聚闸道的数据采集方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 采集源端原始数据， 利用数据汇聚闸道的公钥 对采集的原始数据进行加密， 再使用 私钥进行消息签名后， 将加密的原 始数据传输 至数据汇聚闸道； S2、 所述数据汇聚闸道对接收的经过加密的原始数据采用多因子验证进行数据来源验 证； 通过验证后， 使用数据汇聚闸道的私钥对加密的原 始数据进行解密， 获得原 始数据； S3、 所述数据汇聚闸道将经过解密的原始数据封装成请求消息， 使用区块链节点的公 钥进行加密， 再使用数据 汇聚闸道的私钥进 行签名， 得到加密的请求消息， 并向与所述数据 汇聚闸道直接连接的任意区块链 节点发送交易上链请求； S4、 区块链节点对接收的交易上链请求进行签名验证， 对通过签名验证的交易上链请 求采用区块链 节点的私钥进行解密， 得到请求消息； S5、 所述区块链节点对经过解密的请求消息采用高速共识算法进行共识， 完成原始数 据在区块链上的保存或执 行。 2.根据权利要求1所述的基于区块链和物联网数据汇聚闸道的数据采集方法， 其特征 在于， 所述S2步骤中， 对接收的经过加密的原始数据采用多因子验证进行数据来源验证的 步骤包括： S2.1、 所述数据汇聚闸道基于WPA2 ‑PSK协议获取经过加密的原始数据的CCMP帧中的 MAC Header， 在区块链上通过MAC  Header获取对应的设备唯一标识符ID1； S2.2、 所述数据汇聚闸道在TEE可信执行环境中， 且在其存储器内查找源端的公钥， 使 用所述源端的公钥对经过加密的原始数据进行签名解密， 对源端进行身份验证， 得到源端 身份信息后执 行S2.3步骤； 若无法解密， 则向源端返回上链失败信息， 并跳转S1步骤； S2.3、 数据汇聚闸道根据源端身份信息在区块链上查找对应的设备唯一标识符ID2， 并 与设备唯一标识符ID1进行比对， 若比对一致， 则通过数据来源验证； 否则向源端返回上链 失败信息， 并跳转S1步骤。 3.根据权利要求1所述的基于区块链和物联网数据汇聚闸道的数据采集方法， 其特征 在于， 所述S3步骤中， 将经过解密的原始数据封装成请求消息的步骤包括： 计算原始数据m 中的数据摘要D(m)， 将原始数据m及其数据摘要D(m)， 以及数据汇聚闸道签名封装成请求信 息。 4.根据权利要求3所述的基于区块链和物联网数据汇聚闸道的数据采集方法， 其特征 在于， 所述S5步骤中， 对经 过解密的请求消息采用高速共识算法进行共识的步骤 包括： S5.1、 所述区块链节点将通过签名验证的请求消息封装为Pre ‑prepare消息， 然后将 Pre‑prepare消息签名后广播给其他节点， 并将所述请求消 息加入当前区块链网络的主节 点的缓存 池； S5.2、 所述主节点更新已知共识条件后执行一次轮询操作， 从接收到Pre ‑prepare消息 的副节点中选取一个目标副节点 nk； S5.3、 所述主节点随机生成验证字符串char， 并将验证字符串char加入所述请求消息 的标头中； S5.4、 所述主节点将所述请求消息的编号Seq和验证字符串char封装为访问令牌Tseq 后， 将所述访问令牌Tseq发送至副节点 nk； S5.5、 副节点nk根据访问令牌Tseq中的编号Seq在所述主节点的缓存池中查找相应的请权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115085926 A 2求消息； 若查到请求消息存在， 则副节点nk将访问令牌Tseq中的验证字符串char发送至主节 点， 主节点对验证字符串的一致性进 行验证， 当验证通过时， 主节 点将完整的请求消息发送 至副节点 nk； 否则向源端返回上链失败信息， 并跳转S1步骤； S5.6、 副节点nk接收到完整的请求消息后向主节点进行反馈， 主节点接收到反馈后删除 缓存池中相应的请求消息； S5.7、 副节点nk对接收的请求消息进行数据摘要的一致性校验， 通过一致性校验后， 将 校验通过结果封装为Prepare消息， 对Prepare消息签名后广播至区块链网络中的所有节 点； S5.8、 当主节点和其他副节点接收到Prepare消息时， 对Prepare消息的签名进行验证， 并将Prepare消息中的数据摘要与Pre ‑prepare消息中的数据摘要进行一致性校验， 若不通 过校验则丢弃消息， 若通过一致性校验， 则向副节点nk返回封装有验证通过的Prepare消 息； 当副节点nk接收到2f+1个封装有验证通过的Prepare消息， 则向区块链网络广播Commit 消息； 其中f表示区块链网络中可容忍的失效节点、 故障节点或作恶节点的最大个数； S5.9、 当主节点和其他副节点接收到Commit消息时， 对Commit消息的签名进行验证， 并 将Commit消息中的数据摘要与Pre ‑prepare消息中的数据摘要进行一致性校验， 若不通过 校验则丢弃消息， 若通过一 致性校验， 则向副节点 nk返回封装有验证通过的Com mit消息； 当副节点nk接收到2f+1个封装有验证通过的Commit消息 时， 区块链 网络达成大部分共 识， 并向源端返回封装有操作结果的Reply消息 。 5.根据权利要求4所述的基于区块链和物联网数据汇聚闸道的数据采集方法， 其特征 在于， 所述Com mit消息包括数据摘要、 原 始数据和节点签名。 6.根据权利要求4所述的基于区块链和物联网数据汇聚闸道的数据采集方法， 其特征 在于， 所述S5步骤中， 还包括以下步骤： 当源端接收到f+1个封装有操作结果的Reply消息 时， 源端发起的请求达成全网共识； 否则， 源端判断是否 重新发送请求到主节点。 7.根据权利要求4所述的基于区块链和物联网数据汇聚闸道的数据采集方法， 其特征 在于， 所述S5.2步骤中， 主节点更新的已知共识条件包括请求消 息的编号Seq； 副节点总数 量N‑1， 其中N为区块链网络的节点总数量； 副节点编号i， 其中i＝1,2,...,N ‑1； 所有副节点 的校验任务队列长度qi； 所有副节点的计 算参考算力hi； 主节点轮询操作计数j； 区块链网络 的最大系统吞吐量Tmax。 8.根据权利要求7所述的基于区块链和物联网数据汇聚闸道的数据采集方法， 其特征 在于， 所述S5.2步骤中， 主节点更新已知共识条件后执 行一次轮询操作的步骤 包括： S5.2.1、 主节点更新已知共识条件； S5.2.2、 主节点根据当前轮询操作计数j确定当前轮询的副节点的编号i， 其表达式如 下： i＝j MOD(N‑1)； S5.2.3、 主节点计算副节点 ni的处理负荷tqi＝qi/hi； S5.2.4、 主节点将副节点ni的执行效率与最大系统吞吐量Tmax进行比较： 若满足tqi<1/ Tmax， 则以当前副节点ni作为目标副节点nk； 若tqi≥1/Tmax， 则计算其他副节点的处理负荷， 主节点从其他副节点中选择处理负荷最低的副节点作为目标副节点nk； 设置主节点轮询操权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115085926 A 3