基于区块链的5G物联网数据共享方案

发表时间：2020-11-30T02:19:30.135Z 来源：《现代电信科技》2020年第11期 作者： 卢加静

[导读] 5g网络是目前最新的通信技术，公众对数据传输的稳定性和效率都提出了更高的要求。5G技术的应用推动了智能互联时代的发展。（中国联合网络通信有限公司济宁市分公司 山东省济宁市 272000）

摘要：5G技术是基于4G技术的升级、更新，设计工作者更多地在设计环境中考虑人与物、物与物之间的联系。全球电信联盟的5g技术指标具有高速、大容量、低延迟的特点。这三个特点将在大数据终端进行，并发挥高速数据传输的作用。5 g相比，平均4 g网络，数据传输效率是4 g技术的10到100倍，和峰值传输速率的5 g技术将达到每秒10 g，交通密度将增加1000倍，此外，端到端延迟效率将达到水平，女士和频谱效率会增加了5 - 10倍。在每小时公里的速度下，用户仍然可以有很好的体验，这些技术特性对原有的通信基站提出了更高的要求。 关键词：区块链；5g物联网；数据共享方案

15G环境下物联网技术分析应用分析

5g网络是目前最新的通信技术，公众对数据传输的稳定性和效率都提出了更高的要求。5G技术的应用推动了智能互联时代的发展。互连的背景下，人和人之间的关系，人与事之间逐步发展到事物和事物之间的联系，还会有大量的设备的应用程序需求，连接设备和建立一个智能城市。如智能监控、智能建筑、智能建筑车辆、无人驾驶、智能交通、智能医疗和远程诊断、自动定位等智能应用，都需要5G技术。广域物联网（Wiot）主要是在工业和农业生产设施（如道路、桥梁、建筑和铁路）上安装传感器，以跟踪所发生的事情。 2基于区块链的5g物联网数据共享方案 2.1数据共享框架

设计数据共享框架和数据共享流程，该数据共享框架主要由数据供应节点、数据需求节点、区块链服务器和云服务器四部分组成。SUPPLYNODE：主要由各种提供数据的物联网设备组成，包括可穿戴设备、远程传感器、自动驾驶车辆和智能电表。数据提供者可以将共享数据汇总、销售价格、节点位置等报告给区块链服务器，以便区块链服务器根据实际情况匹配合适的数据需求节点。需求节点：由各种需要数据的物联网设备和机构组成，包括无人驾驶汽车、医疗设施、数据机构和互联网咨询公司。数据需求节点可以向区块链服务器申请数据共享，交换一定数量的共享货币支付数据共享费用。为了减少节点的存储压力，本节使用了一种轻量级钱包设计。正常的物联网节点只保存块信息。完整的区块链账簿存储在共识服务节点中，并依赖Merkleroot实现简化支付验证（SPV）。区块链服务器：由三个主要实体组成，分别是账户服务器、交易服务器和协商服务器。账户服务器负责发行共享货币并记录物联网节点的账户余额（使用类似比特币的UTXO模型），其角色类似于银行。出于可控的目的，帐户服务器可以由监管机构监控和维护。事务服务器处理物联网节点的数据共享请求，并为申请人匹配数据提供者节点（数据需求节点）。数据提供者节点可以是一个或多个，具体取决于申请人的数据需求。共识服务器由多个共识节点组成，负责区块的打包、验证和记录，维护区块链图书的一致性。为了激励节点参与区块链的维护，本节设计了经济激励机制来奖励共识节点的工作。每笔交易都会按照一定的服务费比例进行，所有共识节点都收取50%的服务费，负责区块主节点获得额外50%的服务费。云服务器：云服务器是存储数据的云，存储数据提供者节点的加密数据kdata。KDATA是通过数据提供者使用对称密钥kD加密明文数据获得的。当数据需求节点请求数据访问时，云服务器首先验证授权令牌，然后将相应的加密数据kdata发送给数据需求节点。 2.2数据共享流程

本节将5G物联网数据共享划分为6个主要流程（Step）.

Step1：系统初始化阶段。底层区块链采用联盟链，希望参与数据共享的物联网节点需要提前注册，经注册中心许可后成为合法节点，注册中心可由监管机构担任。每一个物联网节点以真实身份ID注册，经许可后获取证书。注册中心生成映射列表，并存储在账户服务器中。当节点执行初始化时，将其钱包地址上传到最近的账户服务器，当需要检查其钱包的完整性时，节点可从最近的共识服务节点下载区块链，区块链上记录着所有的交易信息。

Step2：节点状态更新阶段。为更高效得提供数据共享服务，在数据交易前，区块链服务者预先获取节点现有的状态信息。基于区块链的5G物联网数据共享中包含三种类型的节点，分别是数据提供节点、数据需求节点和共识节点。物联网节点根据自身的数据使用需求，决定担任数据提供节点或数据需求节点，这两类节点可相互转换。需要出售数据的提供节点向交易服务器上报共享数据的摘要、数据价格price和地理位置Location，以供交易服务器匹配合适的数据需求节点。共识节点负责维护区块链的一致性，其将在共识算法执行前确定下来。

Step3：数据共享申请阶段。有数据需求的物联网节点向交易服务器发送申请，申请消息中包含节点的证书、公钥、钱包地址、数据需求和地理位置。交易服务器收到申请后，搜寻本地的数据提供节点，并根据数据需求进行节点匹配，可以是1对1，也可以是1对N或N对1。

Step4：数据交易阶段。首先，节点匹配完成后，需求节点根据数据价格和数量，向提供节点支付共享币，共享币从需求节点的钱包地址转移到提供节点的钱包地址。这笔交易采用闪电网络交易机制，通过微支付通道进行。然后，提供节点将数据访问的授权通证Token发送至需求节点。Token是一笔记录在区块链上的交易，当中包含由提供节点使用私钥SiSK签署的数字签名，SkdataisigDhashID，其中SkD为隐蔽密钥，datahash是明文数据data的哈希值，iID是需求节点的身份证明。隐蔽密钥SkD是由数据提供节点使用需求节点的公钥idPK对kD进行加密得到的。数据提供节点获得的金额为（1）isellV?price?fee，其中price代表数据价格，fee代表服务费率。假设服务费率为fee?1%，数据提供节点1Dsell提供了价值50Coin的数据，节点2Dsell提供了价值30Coin的数据，节点3Dsell提供了价值20Coin的数据。那么，数据需求节点1Dbuy需支付100Coin，而数据提供节点1Dsell获得49.5Coin，节点2Dsell获得29.7Coin，节点3Dsell获得19.8Coin，共识节点获得1Coin。 Step5：区块构建阶段。待确认的交易首先是存储在交易池中，等待打包成块上链。当交易成功上链以后，交易才算验证成功，数据提供节点才真正获得共享币。账户服务器则根据区块链账本更新用户钱包信息。共识服务器收集交易池中的待确认交易，共识主节点验证交易后，将交易添加到区块中，然后向其他共识节点广播区块信息。当主节点收到不少于2f1条确认回复以后，则完成此次共识，区块成功上链。

Step6：数据访问阶段。首先，需求节点向云服务器提供授权令牌，云服务器验证令牌的签名后，向需求节点发送存储在云端的对应加密数据kdata。kdata是由数据提供节点使用对称密钥kD，对明文数据进行加密得到的。获取加密数据kdata后，需求节点使用自己的私钥idSK解密SkD得到kD，再由kD解密kdata的到明文数据data。之后，需求节点计算明文数据data的哈希值，与datahash比对，验证数据的完整性。 3结束语

在当前5G技术的环境下，要大力地拓展5G的应用范围，将5G技术运用到工业生产、农业、金融业等各行各业中来，实现各行各业快速发展。区块链与物联网技术相融合，来搭建智慧的物联网系统。5G技术为物联网的传输提供了基础的数据支持，使数据传输更加安全稳定。区块链的应用也使数据传输的安全性变得更高，在未来5G技术市场应用范围前景广阔，会为互联网的发展提供基础的技术支持。 参考文献：

[1]孙倩，杜学凯，张忠华.5G环境下区块链技术对财务共享的影响[J].商业经济，2019（05）：143-144+151. [2]周琎.区块链技术在物联网领域的应用研究[J].信息系统工程，2019（03）：117.

[3]李海枫，龙梅.5G技术促进区块链在物联网中应用的探讨[J].广西通信技术，2018（02）：30-32.

[4]加雄伟，严斌峰.区块链思维、物联网区块链及其参考框架与应用分析[J].电信网技术，2017（05）：61-65.