(19)中华 人民共和国 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 202111614323.6 (22)申请日 2021.12.27 (71)申请人 广州大学 地址 510006 广东省广州市番禺区大 学城 外环西路23 0号 (72)发明人 陈孔阳　邱丽娟　郑杰　张洪发　 杨曦　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 代理人 林梅繁 (51)Int.Cl. G06F 21/60(2013.01) G06F 21/64(2013.01) G06F 9/50(2006.01) (54)发明名称 一种用于物联网环境的区块链跨链共识方 法和系统 (57)摘要 本发明涉及一种用于物联网环境的区块链 跨链共识方法和系统， 其方法包括步骤： S1、 设置 多个物联网终端设备， 将各个物联网终端设备感 知的数据上传至各自不同的区块链中； S2、 为每 条区块链配备一台边缘设备作为公证人节点， 所 有公证人节 点互相连通， 组成公证人边缘计算网 络； S3、 进行跨链任务， 将需要进行共识验证的区 块链数据通过自己的公证人节点向网络发送共 识验证请求； 由网络其他公证人节 点完成共识验 证计算任务； 将计算结果反馈给请求跨链验证的 公证人节点， 完成跨链任务。 本发明通过构建多 个公证人节 点的公证人边缘计算机网络， 挖掘网 络节点的计算能力互相进行共识认证， 支持多个 任务的同时认证， 大大加快多任务跨链共识的处 理速度。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 114297680 A 2022.04.08 CN 114297680 A 1.一种用于物联网环境的区块链跨链共识方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 设置多个物联网终端设备， 将各个物联网终端设备感知的数据分别上传至各自不 同的区块链中； S2、 为每条区块链配备一台边缘设备作为公证人节点， 所有公证人节点互相连通， 组成 一个公证人边 缘计算网络； S3、 进行跨链任务， 将需要进行共识验证的区块链数据通过自己的公证人节点向公证 人边缘计算机网络发送共识验证请求； 由公证人边缘计算机网络其他公证人节点完成共识 验证计算任务； 将计算结果反馈给请求 跨链验证的公证人节点， 完成跨链任务。 2.根据权利要求1所述的一种用于物联网环境的区块链跨链共识方法， 其特征在于， 步 骤S3中每个公证人节点具备两种身份： 作为跨链任务的提出者或跨链任务的验证者； 任何 公证人节点均为其区块链内部节点向其他公证人节点提出跨链验证请求； 或作为跨链任务 的验证者 为他人验证。 3.根据权利要求1所述的一种用于物联网环境的区块链跨链共识方法， 其特征在于， 完 成跨链任务利用三分之二公证人广播机制， 选取三分之二的空闲公证人节点协助验证， 一 个公证人节点收集到超过三分之二其他公证人节点回传的验证通过结果， 则完成跨链任 务。 4.根据权利要求3所述的一种用于物联网环境的区块链跨链共识方法， 其特征在于， 三 分之二公证人广播机制通过利用先来先执行FCFS以及最小数据包优先MDPF两种优先级规 则执行跨链任务， 其具体规则如下： 若网络为两个跨链任务， 均在同一个公证人节点处理时， 根据先来先执行FCFS原则， 先 达到公证人的任务， 优先被执行； 若两个任务同时到达， 则任务数据包较小的任务， 优先被 执行； 若网络有两个跨链任务， 均占用同一公证人节点通信链路时， 根据先来先执行FCFS和 最小数据包 优先MDPF， 优先选择开始时间最 早、 数据包最小的任务， 优先被执 行。 5.根据权利要求4所述的一种用于物联网环境的区块链跨链共识方法， 其特征在于， 基 于先来先执行FCFS和最小 数据包优先MDPF规则， 通过对公证人边缘计算机网络进行建模分 析， 获取最 合适的跨链共识传输路径， 具体建模分析情况如下： 分析1： 同时发送数据流会产生冲突； 若某个区块链网络有多个任务的数据， 需要传输到区块链所在的公证人节点， 并等待 被网络共识认证； 先设置N个连续的区块链数据块， 即公证人节点有N个跨链任务； 设整个网 络有M个公证人节点； Ai表示跨链任务A的验证请求任务或验证回传任务； Aj表示跨链任务A 的验证计算任务， NTtask表示执行任务task的节点， 则 是执行任务A的验证请求任务或 验证回传任务， 是执行任务A的验证计算任务， 表示在请求任务中， 任务A的请 求节点将数据发送到任务A的计算节点的数据流传输开始时间， 或者在回传任务中， 任务A 的计算节点将验证结果回传的数据流传输开始时间； 表示相应的数据流传输结束 时间； 同一时刻最多传输一个任务的数据， 则对于任意的跨链任务A和B， 必须等前一个数据 流传输完成， 即：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114297680 A 2其中， A,B∈[1,N]， 为两个不同的跨链任务； i,j,u,v＝{rt,vt}， 为不同的任务类型； NT ∈[1,M]， 为网络公证人节点； 分析2： 公正人节点的多个任务 不能同时执 行； 一个公证人节点在同一时刻只能执行一个跨链验证任务； 其中， NTtask表示执行任务 task的节点， 即执行任务Ai的公证人节点； TStask表示任务A的开始执行时刻， TEtask表示 任务A的执 行结束时刻， 则对于 两个不同任务A和B， 需要满足： 分析3： 多个任务需要排队执 行； 节点的多个任务排队执行； 设公证人节点有N个验证任务， 新传输过来的第N个验证任 务得在队列中等待前面 N‑1个验证任务处 理完， 此时， 新 排队任务的等待时长为： 分析4： 多个数据流传输需要排队执 行； 若两个节点的数据传输通道正在传输数据， 处于忙碌状态， 则新数据加入流队列排队 等待， 其等待时长为： 6.根据权利要求1所述的一种用于物联网环境的区块链跨链共识方法， 其特征在于， 步 骤S3中通过引入约束函数实现跨链共识验证 计算， 其具体过程如下： S311、 通过数据大小、 当前通道的传输带宽获取流传输时长， 具体 计算公式如下： 其中， DA表示跨链任务A的数据大小， 表示两个公证 人节点之间的传输数据流的 速度； S312、 通过数据大小、 公证人节点的处理速度验证计算任务的计算时间， 具体计算公式 如下： 其中， 表示执行验证计算任务的公证人节点的计算能力。 7.根据权利要求6所述的一种用于物联网环境的区块链跨链共识方法， 其特征在于， 跨 链共识验证 计算的总验证时间的优化过程如下： 设网络的M个公证人节点回传的N个验证任务的完成时刻分别记作T1,T2,T3,…TA， 设置 所有完成时间的平均值 最小， 即： mi n AVG(T1,T2,T3,…,TA)， 其中A∈[1,N]； 每一个公证人节点接收到全部 个公证人节点的回传信息， 则跨链任务被验证 成功， 完成时间为所有回传时间的最大值， 即： TA＝MAX(tA,1,tA,2,tA,3,...,tA,m)， 其中A∈[1,权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114297680 A 3