本發(fā)明涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享領(lǐng)域，尤其是利用區(qū)塊鏈技術(shù)共享工業(yè)數(shù)據(jù)。通過(guò)相似性分區(qū)并在分區(qū)間設(shè)置隔離，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的部分可見(jiàn)，以最大程度確保數(shù)據(jù)隱私安全。然后，通過(guò)多樣性權(quán)重計(jì)算，讓多樣性大的共享區(qū)塊更快得到共識(shí)，保證共享數(shù)據(jù)的有用性。構(gòu)建平行鏈有向無(wú)環(huán)圖結(jié)構(gòu)，通過(guò)跨分區(qū)引用方法，利用有向無(wú)環(huán)圖結(jié)構(gòu)的并行性，實(shí)現(xiàn)分區(qū)內(nèi)和跨分區(qū)數(shù)據(jù)共享的并行共識(shí)，從而提高系統(tǒng)的吞吐量。

背景技術(shù)：

1、我國(guó)正處在工業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)型期，工業(yè)間的合作是實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的關(guān)鍵手段，工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，比如生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)傳感器、控制器所產(chǎn)生的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于企業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的管理和優(yōu)化起著重要作用，所以工業(yè)實(shí)體間合作的主要途徑是數(shù)據(jù)共享，通過(guò)充分利用工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的共享，合作伙伴可以更加緊密地協(xié)同工作，提高整個(gè)工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的效率、靈活性和創(chuàng)新能力，然而，實(shí)現(xiàn)工業(yè)實(shí)體間的數(shù)據(jù)共享既需要可靠的數(shù)據(jù)，又需要安全可信的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)和方法；所以，區(qū)塊鏈作為一種具有去中心化、防篡改和可溯源等特性的技術(shù)，可以成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)不同領(lǐng)域、不同行業(yè)實(shí)體之間數(shù)據(jù)共享的重要工具，但是區(qū)塊鏈系統(tǒng)的低吞吐量難以滿(mǎn)足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)環(huán)境的要求。

2、為了解決低吞吐量的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)安全可信和高性能的數(shù)據(jù)共享，本專(zhuān)利提出了一種基于平行鏈有向無(wú)環(huán)圖區(qū)塊鏈的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享方法，為了保護(hù)共享數(shù)據(jù)的隱私安全，提出基于jaccard相似系數(shù)的分區(qū)方法，計(jì)算工業(yè)實(shí)體間的相似性，并根據(jù)工業(yè)實(shí)體間相關(guān)程度的大小在實(shí)體之間設(shè)置分區(qū)隔離，不同分區(qū)僅能訪問(wèn)共享的數(shù)據(jù)區(qū)塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的部分可見(jiàn)，保護(hù)了數(shù)據(jù)的隱私安全，為了保證數(shù)據(jù)的可用性，提出基于jaccard距離的多樣性計(jì)算方法，根據(jù)共享數(shù)據(jù)區(qū)塊的多樣性大小為每一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊分配歸一化權(quán)重，并按照權(quán)重依次對(duì)區(qū)塊達(dá)成共識(shí)，使得實(shí)體更傾向于共享有用的數(shù)據(jù)，保證了共享數(shù)據(jù)的有用性，為了提高數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的吞吐量，提出基于平行鏈dag的跨分區(qū)引用方法，通過(guò)不同分區(qū)對(duì)跨分區(qū)共享數(shù)據(jù)區(qū)塊的投票表示對(duì)該區(qū)塊的引用，并構(gòu)建平行鏈有向無(wú)環(huán)圖賬本存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，利用有向無(wú)環(huán)圖結(jié)構(gòu)的并行性，實(shí)現(xiàn)分區(qū)內(nèi)和分區(qū)間數(shù)據(jù)共享的并行共識(shí)，從而提高系統(tǒng)的吞吐量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種基于平行鏈有向無(wú)環(huán)圖區(qū)塊鏈的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享方法。

2、本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

3、本發(fā)明包括以下步驟：

4、1)工業(yè)實(shí)體注冊(cè)節(jié)點(diǎn)，具體實(shí)施步驟如下：

5、a)工業(yè)實(shí)體提供必要的身份信息，包括實(shí)體名稱(chēng)、注冊(cè)信息等；

6、b)系統(tǒng)對(duì)提供的身份信息進(jìn)行驗(yàn)證，確保實(shí)體的合法性和真實(shí)性；

7、c)驗(yàn)證通過(guò)后，系統(tǒng)為工業(yè)實(shí)體分配唯一的身份標(biāo)識(shí)，該標(biāo)識(shí)用于在系統(tǒng)中唯一標(biāo)識(shí)該實(shí)體，同時(shí)分配一個(gè)密鑰對(duì)。

8、2)構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)分區(qū)，具體實(shí)施步驟如下：

9、a)根據(jù)工業(yè)實(shí)體間的相似性sn，將相互關(guān)聯(lián)的工業(yè)實(shí)體劃分到獨(dú)立的分區(qū)；

10、

11、b)在系統(tǒng)架構(gòu)中實(shí)施網(wǎng)絡(luò)隔離措施，確保不同分區(qū)之間的數(shù)據(jù)流通有序而安全。

12、3)分區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)共享，具體實(shí)施步驟如下：

13、a)提案階段：分區(qū)內(nèi)的工業(yè)實(shí)體e提出數(shù)據(jù)共享提案包括待共享數(shù)據(jù)內(nèi)容的摘要d，節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)i，提案編號(hào)n，當(dāng)前視圖v，消息摘要m，并對(duì)消息進(jìn)行簽名σi；

14、b)投票階段：分區(qū)內(nèi)的其它工業(yè)實(shí)體在接收到實(shí)體e的提案消息后，對(duì)消息進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證通過(guò)后向分區(qū)內(nèi)的工業(yè)實(shí)體廣播投票消息

15、c)確認(rèn)階段：當(dāng)分區(qū)內(nèi)的實(shí)體接收并驗(yàn)證了大多數(shù)(一般為分區(qū)內(nèi)總實(shí)體數(shù)的2/3)來(lái)自不同實(shí)體的投票消息后，向?qū)嶓we發(fā)送確認(rèn)消息

16、d)公布階段：當(dāng)工業(yè)實(shí)體e收到大多數(shù)實(shí)體發(fā)送來(lái)的確認(rèn)消息并驗(yàn)證消息的正確性后，將數(shù)據(jù)摘要d對(duì)應(yīng)的待共享數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)區(qū)塊block，并封裝在中廣播給分區(qū)內(nèi)的各個(gè)工業(yè)實(shí)體，工業(yè)實(shí)體接收到公布消息后根據(jù)<v,n.d>將數(shù)據(jù)區(qū)塊按確定順序上鏈。

17、4)跨分區(qū)數(shù)據(jù)共享，具體實(shí)施步驟如下：

18、a)分區(qū)內(nèi)實(shí)體將待跨分區(qū)共享的數(shù)據(jù)區(qū)塊的摘要d和區(qū)塊的哈希值hash封裝在消息中發(fā)送給同步節(jié)點(diǎn)，另外包括實(shí)體標(biāo)識(shí)i，分區(qū)標(biāo)識(shí)f，目標(biāo)分區(qū)標(biāo)識(shí)集合o；

19、b)同步節(jié)點(diǎn)接收到跨分區(qū)數(shù)據(jù)共享的消息并驗(yàn)證和確認(rèn)其正確性和有效性；

20、5)數(shù)據(jù)多樣性計(jì)算：

21、a)同步節(jié)點(diǎn)計(jì)算接收到的跨分區(qū)數(shù)據(jù)共享提案消息集合cs＝{d1,d2,…,dn}中每個(gè)待分享數(shù)據(jù)的多樣性；

22、

23、其中，n表示待共享區(qū)域塊的個(gè)數(shù)，di和dj表示第i個(gè)跨分區(qū)共享數(shù)據(jù)區(qū)塊的摘要，di∪dj和di∩dj分別表示第i個(gè)和第j個(gè)跨分區(qū)共享數(shù)據(jù)摘要的并集和交集；

24、b)根據(jù)計(jì)算得到的待分享數(shù)據(jù)的多樣性為其分配權(quán)重wi。

25、

26、其中，diversityi表示第i個(gè)跨分區(qū)共享數(shù)據(jù)的多樣性，maxdiversity和mindiversity分別表示跨分區(qū)共享數(shù)據(jù)中的最大和最小多樣性。

27、6)構(gòu)建平行鏈dag全局狀態(tài)賬本：

28、a)同步節(jié)點(diǎn)根據(jù)共享數(shù)據(jù)區(qū)塊摘要將每個(gè)分區(qū)構(gòu)建成單獨(dú)一條鏈，并按照跨分區(qū)共享區(qū)塊的相互引用關(guān)系，將各個(gè)平行的數(shù)據(jù)區(qū)塊構(gòu)成的單鏈連接起來(lái)，構(gòu)成平行鏈dag全局狀態(tài)賬本；

29、b)同步節(jié)點(diǎn)將全局狀態(tài)賬本，按照gossip協(xié)議在同步節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行同步更新。

30、7)跨分區(qū)共享數(shù)據(jù)區(qū)塊共識(shí)：

31、a)同步節(jié)點(diǎn)將收到的跨分區(qū)數(shù)據(jù)共享消息加上權(quán)重后逐個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)其它的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)分區(qū)其中k是節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)；

32、b)相關(guān)分區(qū)在收到跨分區(qū)數(shù)據(jù)共享確認(rèn)消息后，按權(quán)重大小依次對(duì)消息進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)，通過(guò)后向同步節(jié)點(diǎn)廣播跨分區(qū)數(shù)據(jù)共享投票消息

33、c)同步節(jié)點(diǎn)接收到足夠達(dá)到全局共識(shí)條件的投票消息后，向源分區(qū)發(fā)送請(qǐng)求消息請(qǐng)求完整數(shù)據(jù)，其中pk是投票消息證明，達(dá)到全局共識(shí)條件一是所有相關(guān)分區(qū)直接引用該數(shù)據(jù)區(qū)塊，二是大多數(shù)分區(qū)直接或者間接引用該數(shù)據(jù)區(qū)塊；

34、d)源分區(qū)接收跨分片共享數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息后驗(yàn)證消息的合法性，當(dāng)接收到足夠多的來(lái)自不同的同步節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的消息后，向同步節(jié)點(diǎn)廣播回復(fù)消息

35、e)同步節(jié)點(diǎn)確認(rèn)回復(fù)消息正確性后為該共享數(shù)據(jù)區(qū)塊分配編號(hào)，同時(shí)將該共享數(shù)據(jù)區(qū)塊發(fā)送給投票的分區(qū)。

36、本專(zhuān)利的有益效果在于：

37、本專(zhuān)利是一種基于平行鏈有向無(wú)環(huán)圖區(qū)塊鏈的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享方法，一般的分片區(qū)塊鏈通過(guò)分片縮小網(wǎng)絡(luò)規(guī)模以達(dá)到分片內(nèi)事務(wù)的并行處理，以此來(lái)提高系統(tǒng)的吞吐量，但是，分片系統(tǒng)中過(guò)高的跨分片事務(wù)處理極大地影響的系統(tǒng)性能，導(dǎo)致系統(tǒng)吞吐量降低，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)吞吐量，以滿(mǎn)足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)環(huán)境中對(duì)于數(shù)據(jù)安全高效共享的要求，本專(zhuān)利提出了一種基于平行鏈有向無(wú)環(huán)圖區(qū)塊鏈的跨分區(qū)引用方法共享工業(yè)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)部分可見(jiàn)，為了保護(hù)共享數(shù)據(jù)的隱私安全，提出基于jaccard相似系數(shù)的分區(qū)方法，計(jì)算工業(yè)實(shí)體間的相似性，并根據(jù)工業(yè)實(shí)體間相關(guān)程度的大小在實(shí)體之間設(shè)置分區(qū)隔離，不同分區(qū)僅能訪問(wèn)共享的數(shù)據(jù)區(qū)塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的部分可見(jiàn)，保護(hù)了數(shù)據(jù)的隱私安全，為了保證數(shù)據(jù)的可用性，提出基于jaccard距離的多樣性計(jì)算方法，根據(jù)共享數(shù)據(jù)區(qū)塊的多樣性大小為每一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊分配歸一化權(quán)重，并按照權(quán)重依次對(duì)區(qū)塊達(dá)成共識(shí)，使得實(shí)體更傾向于共享有用的數(shù)據(jù)，保證了共享數(shù)據(jù)的有用性，為了提高數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的吞吐量，提出基于平行鏈dag的跨分區(qū)引用方法，通過(guò)不同分區(qū)對(duì)跨分區(qū)共享數(shù)據(jù)區(qū)塊的投票表示對(duì)該區(qū)塊的引用，并構(gòu)建平行鏈有向無(wú)環(huán)圖賬本存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，利用有向無(wú)環(huán)圖結(jié)構(gòu)的并行性，實(shí)現(xiàn)分區(qū)內(nèi)和分區(qū)間數(shù)據(jù)共享的并行共識(shí)，從而提高系統(tǒng)的吞吐量，以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享方法，不僅能夠?yàn)楣I(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的工業(yè)實(shí)體間的數(shù)據(jù)交互和共享提供基礎(chǔ)的平臺(tái)，為工業(yè)實(shí)體間創(chuàng)造良性的合作和信任環(huán)境。