(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 202210350263.X (22)申请日 2022.04.02 (71)申请人 中国科学院信息 工程研究所 地址 100093 北京市海淀区闵庄路甲89号 (72)发明人 张锐　高碧柔　 (74)专利代理 机构 北京君尚知识产权代理有限 公司 11200 专利代理师 余长江 (51)Int.Cl. H04L 9/32(2006.01) H04L 67/1097(2022.01) H04L 9/30(2006.01) (54)发明名称 基于区块链的边缘计算节点压缩方法及轻 量级存储系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于区块链的边缘计算 节点数据压缩 方法及轻量级存储系统， 所述方法 包括： 向区块链上传若干区块链数据的数据压缩 请求； 当同意数据压缩的边缘计算节点nodej大 于设定值时， 基于同意数据压缩的边缘计算节点 发送的返回值， 生成多重签名； 基于所述多重签 名与所述区块编号范围， 生 成并向区块链上传检 查点。 本发明通过区块链技术， 实现边缘计算节 点数据的分布式存储， 所有节点按照共识算法， 确保数据的一致性、 完整 性与可追溯。 结合SM2 签 名算法， 设计数据压缩机制， 边缘计算节点分别 投票， 生成多重签名， 建立检查点， 降低节 点存储 开销， 适用于资源受限的物联网设备， 具有很高 的实用性。 权利要求书3页 说明书6页 附图4页 CN 114826607 A 2022.07.29 CN 114826607 A 1.一种基于区块链的边缘计算节点数据压缩方法， 应用于边缘计算节点nodei， 其步骤 包括： 向区块链上传若干区块链数据的数据压缩请求， 其中， 所述数据压缩请求包括数据压 缩的区块编号范围、 数据压缩的区块摘要和边 缘计算节点 nodei的证书与签名； 当同意数据压缩的边缘计算节点nodej大于设定值时， 基于同意数据压缩的边缘计算节 点发送的返回值， 生成多重签名； 基于所述多重签名与所述区块编号范围， 生成并向区块链上传检查 点。 2.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 通过以下步骤得到所述区块链数据： 判断待上传的数据m是否为隐私数据： 若否， 则直接将所述待上传的数据m上传至区块链， 以得到所述区块链数据； 若是， 则通过以下步骤将待上传的数据m上传至区块链： 调用密码算法选取一随机数r； 计算椭圆曲线点e1＝(x1,y1)＝r·G与椭圆曲线点(x2,y2)＝r·Ai， 其中g为椭圆曲线上 的基点， ai为边缘计算节点 nodei的公钥； 计算参数t＝KDF(X2||y2,l)， 其中， KDF为密钥派生函数， L∈N， N为KDF密钥派生函数的 参数； 分别计算比特串e2＝m⊕t与比特串e3＝H0(x2||m||y2)， 其中， H0为第一哈希函数； 将椭圆曲线点e1转换为比特串之后， 结合比特串e2与比特串e3， 得到密文数据e； 将密文 数据e上传至区块链， 以得到所述区块链数据。 3.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 通过以下步骤下 载所述区块链数据： 基于所述区块链数据的位置， 下 载所述区块链数据， 得到下 载数据m′； 判断下载数据m′是否为隐私数据： 若否， 则将所述下 载数据m′直接作为原 始数据m*； 若是， 则通过以下步骤获取 所述下载数据m′的原始数据： 调用密码算法， 以令下 载数据m′＝(m′1||m′2||m′3)， 其中m′1、 m′2、 m′3分别是一比特串； 基于比特串m ′1与边缘计算节点 nodei的私钥， 计算 一椭圆曲线点(x ′2,y′2)； 计算参数t′＝KDF(x′2||y′2,l)， 并基于参数t ′与比特串m ′2， 获取原始数据m*； 通过m3′是否与H1(y′2||m*||y′2)相等， 验证所述原 始数据m*， 其中H1为第二哈希函数。 4.如权利要 求1所述的方法， 其特征在于， 所述 当同意数据压缩的边缘计算节点nodej大 于设定值时， 基于同意数据压缩的边 缘计算节点发送的返回值， 生成多重签名， 包括： 基于随机数ki生成的椭圆曲线点Ki， 并向区块链上传哈希值wi＝H2(Ki)， 其中H2为第三 哈希函数； 接收边缘计算节点nodej′发送的哈希值wj′＝H2(Kj′)后， 向该边缘计算节点nodej′发送 椭圆曲线点Ki， 以使各边缘计算节点nodej′基于所述哈希值wi验证椭圆曲线点Ki， 并当所述 验证通过的情况下， 所述边缘计算节点nodej′作为同意数据压缩的边缘计算节点nodej， 且 向边缘计算节点nodei发送椭圆曲线点Kj， 其中Kj′为边缘计算节点nodej基于随机数kj′生成 的椭圆曲线点， 其中j ′≠i； 当接收到的椭圆曲线点Kj的数量超过所述设定值时， 基于接收到的椭圆曲线点Kj， 分别 构建随机数集合 与生成椭圆曲线点K＝(xK,yK)， 并广播基于参数xK、 所述区块摘要与所述权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114826607 A 2区块编号范围计算的参数c； 基于边缘计算节点nodej发送的值sj， 计算参数s， 其中所述值sj＝kj‑c·dj·aj， 所述参 数dj＝H4((A1,A2,…,AL),Aj)， 所述kj为边缘计算节点nodej生成的随机数kj′， Aj为边缘计算 节点nodej的公钥， L为边缘计 算节点nodej的数量， aj为边缘计 算节点nodej的私钥， H4为第五 哈希函数； 生成多重签名(c,s)。 5.如权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述多重签名与所述区块编号范 围， 生成并向区块链上传检查 点， 包括： 基于边缘计算节点 nodej的公钥Aj， 计算所述多重签名的公钥 根据所述区块编号范围、 区块摘要、 边缘计算节点nodej的证书列表和多重签名与公钥 生成检查点， 其 中所述证书列表包括： 随机数集合 和区块链系统为边缘计算节点nodej 颁发的证书； 将所述检测点上传至区块链。 6.如权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括： 边缘计算节点 nodej′验证所述检查 点是否有效； 在所述检查点有效的情况下， 所述边缘计算节点nodej′存储所述检查点及所述区块编 号范围之后生成的区块。 7.如权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述边缘计算节点nodej′验证所述检查点是 否有效， 包括： 提取所述证书列表， 以验证 证书的有效性； 和， 从证书列表中提取公钥列表， 以验证公钥 的有效性； 和， 计算椭圆曲线点 以验证c＝H3((num1,num2),dig)+xK′是否成 立， 其中， G为椭圆曲线的基点， H3为第四哈希 函数， (num1,num2)为区块编号范围， dig为区块 摘要。 8.一种计算机设备， 其特征在于， 包括存储器和处理器， 所述存储器中存储有计算机程 序， 所述处 理器被设置为 运行所述计算机程序以执 行权利要求1 ‑7任一所述方法。 9.一种基于区块链的边缘计算节点轻量级存储系统， 包括若干边缘计算节点nodei， 所 述边缘计算节点 nodei， 用于： 将收集的感知 数据预处理后上传至区块链， 其中， 对于隐私数据， 运行SM2加密算法， 且 使用公钥加密后上传； 和， 从区块链下载指定数据， 其中， 对于加密的隐私数据， 运行SM2解密算法， 使用私钥解 密； 和， 向区块链上传若干区块链数据的数据压缩请求， 其中， 所述数据压缩请求包括数据压 缩的区块编号范围、 数据压缩的区块摘要和边 缘计算节点 nodei的证书与签名；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114826607 A 3