(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 202210472900.0 (22)申请日 2022.04.29 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710068 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人 徐文涛　聂永璋　王洪宇　郭昊　 (74)专利代理 机构 苏州拓源科佳知识产权代理 事务所(普通 合伙) 32533 专利代理师 蔡金花 (51)Int.Cl. H04L 9/32(2006.01) H04L 9/40(2022.01) H04L 41/14(2022.01) G16Y 10/25(2020.01) G16Y 10/75(2020.01) G16Y 40/50(2020.01) (54)发明名称 工业物联网终端系统设计、 数据验证方法及 硬件加速装置 (57)摘要 本发明涉及工业信息技术领域， 且公开了工 业物联网终端系统设计、 数据验证方法及硬件加 速装置， 它是基于工业领域数据信息的特点， 采 用轻量化、 定制化的区块链数据结构实现， 它包 括数据采集节点， 数据存储节点， 数据校验节点， 云服务器。 该工业物联网终端系统设计、 数据验 证方法及硬件加速装置， 具备提高工业物联网数 据处理过程中的安全性和数据验证过程中的时 效性等优点， 解决了传统的工业物联网采集设备 规格不统一， 数据上链流程不规范且缺少专用的 上链设备， 对工业物联网的可实施 性和实用性造 成威胁的问题的问题。 权利要求书2页 说明书8页 附图5页 CN 114826617 A 2022.07.29 CN 114826617 A 1.工业物联网终端系统设计， 它是基于工业领域数据信 息的特点， 采用轻量化、 定制化 的区块链数据结构实现， 其特征在于： 它包括数据采集节 点， 数据存储节点， 数据校验节 点， 云服务器； 所述数据采集节点包括采集传感器， SHA256加密算法实现单元， RSA加密算法实现单 元， 数据输送模块和采集控制单 元； 所述数据存储节点包括数据维护模块， 数据缓冲池， 数据存储介质， 数据上链控制模 块， 网络连接模块和数据接收模块； 所述云服 务器包括网络连接模块， 中央处 理单元和数据存 储单元。 2.根据权利要求1所述的工业物联网终端系统设计， 其特征在于： 多个所述数据采集节 点对应于一个数据存储节点， 所述数据存储节点对这些采集终端呈现中心化关系， 多个所 述数据存 储节点间两 两相链接， 呈现去中心化关系。 3.根据权利要求1所述的工业物联网终端系统设计， 其特征在于： 所述采集传感器用于 采集监测对象状态并生成原始信息， 所述SHA256加密算法实现单元与采集传感器相连， 用 于将原始信息映射成为256bit固定长度的摘要， 所述RSA加密算法实现单元与SHA256加密 算法实现单元相连， 依据本采集终端的特征机器码生成一副公私钥对， 用于对256bit摘要 进行加密生成签名， 所述数据输送模块与RSA加密算法实现单元相连， 用于与对应数据存储 节点建立通信， 并将签名、 摘要及原始信息上传至数据存储节点， 所述采集控制单元与采集 传感器相连， 用于控制采集传感器的工作状态和数据采集类型。 4.根据权利要求3所述的工业物联网终端系统设计， 其特征在于： 所述RSA加密算法实 现单元依据所述特征机器码生成与之唯一对应的公私钥对， 由私钥对输入值进行加密生成 签名， 外界由公钥对签名进行解密还原输入值， 基于私钥保密、 公钥公开的特点， 确定生成 输入值的采集终端的特 征机器码。 5.根据权利要求1所述的工业物联网终端系统设计， 其特征在于： 所述数据存储节点包 括数据接收模块、 数据缓冲池、 网络连接模块、 数据上链控制模块、 数据存储介质及数据维 护模块， 所述数据接收模块， 用于接收对应采集 终端上传的签名信息和原始信息， 所述数据 缓冲池与数据接 收模块相连， 用于该数据存储模块暂存所有待处理的签名信息， 所述网络 连接模块用于与其他的数据存储节点建立网络通讯， 并为本数据存储节点广播与接收信 息， 所述数据上链控制模块用于区块的共识确认与生成， 所述数据存储介质用于存储区块 链数据与原 始信息， 所述数据维护模块， 用于对区块链数据的维护与查找。 6.根据权利要求5所述的工业物联网终端系统设计， 其特征在于： 所述网络连接模块通 过IP地址列表查询其他数据存储节点的请求， 当向区块链中添加或删除节点时， 将IP地址 变更信息同步至IP地址查询列表。 7.根据权利要求5所述的工业物联网终端系统设计， 其特征在于： 所述数据上链控制模 块将待上链的签名信息打包至统一格式， 并基于PBFT共识算法， 在所有数据存储节点更新 区块时保持共识， 确保更新的区块数据统一。 8.工业物联网终端系统设计的数据验证方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤1： 接收待验证数据、 完整区块链数据及对应采集终端的特 征机器码； 步骤2： 将待验证数据由步骤1所述特征机器码生成的公钥采用RSA解密算法实现， 得到 摘要；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114826617 A 2步骤3： 获取步骤1所述区块链区块头的默克尔树和默克尔树 根值； 步骤4： 由查找表选取默克尔树中的必要数据， 与步骤2所述摘要经过多次SHA256加密 算法实现后得到 压缩值； 步骤5： 将步骤4所述压缩值与步骤3所述默克尔树根值进行对比， 若二者值相同， 确定 待验证数据的准确性。 9.根据权利要求8所述的工业物联网终端系统设计的数据验证方法， 其特征在于： 基于 其运算流程， 定制一种数据校验节点， 作为辅助节点添加至权利要求1所述的终端系统设 计， 执行外源数据与系统内部数据的校验 对比， 用于确保所获取 数据的准确性与客观性。 10.工业物联网终端系统设计的硬件加速装置， 其特征在于： 所述硬件加速装置基于集 成电路技术的加密上链验证 设备， 包括输入流控制器、 SHA256加密电路、 RSA运算电路、 数据 上链电路、 硬件查找表、 高速缓存及控制核， 所述输入流控制器依据输入数据的类型与大小 确定后续加密算法的计算路径， 实时调整加密算法过程中所占用的加密电路资源， 所述 SHA256加密电路用于执行权利要求2 ‑9任一所述的SHA256算法实现， 所述RSA运算电路用于 执行权利要求2 ‑9任一所述的RSA加密算法实现与 RSA解密算法实现， 所述数据上链电路用 于执行权利要求8所述数据上链控制模块中的签名信息打包与PBFT共识算法实现， 所述硬 件查找表用于执行权利要求9步骤4中查找表选取功能， 所述高速缓存用于存储上述 SHA256、 RSA、 PBFT算法流程中的过程参量， 所述控制核用于实现对全局数据流和硬件资源 的调度管理。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114826617 A 3