一种基于哈希链的船舶碳排放数据安全存储系统及方法与流程

本发明涉及数据安全与智能通信，具体为一种基于哈希链的船舶碳排放数据安全存储系统及方法。

背景技术：

1、随着全球航运业低碳化转型的推进，船舶碳排放数据的精准监测与可信存证已成为满足国际海事监管的核心诉求。然而，远洋船舶长期航行于复杂的自然环境中，具有强连续性与严苛审计要求的碳排放可信存证诉求，与远洋极端受限且脆弱的物理通信架构之间，存在着难以调和的矛盾。

2、针对上述问题，现有技术通常倾向于引入基础区块链框架或常规哈希链结构来保障存证数据的不可篡改性。在具体的工程实现中，业界普遍会通过边缘定距打包、中心集中校验的通信同步策略，此外，为适应受限的传输带宽，通常现有工程实现还会辅以常规的数据压缩算法或断点全量重传机制。

3、尽管上述解决方案在远洋复杂的实体工程实践中仍存在一些问题：首先，传统哈希链对时序连续性极度敏感，在海上频发断连的网络环境中，单一部分数据包的丢失即会导致整条链的后续验证全部瘫痪，进而引发恶性的全量重传并耗尽信道资源。其次，现有存证机制仅能保障数据固化入链后的信息安全，却无法识别底层传感器在采集源头处的人为干预偏移，导致实体设备的真实能耗与数字溯源结果严重脱节。最后，面对船舶机舱内部的高频振动、高温与强电磁干扰，现有方案普遍缺乏底层存储比特级的抗毁容错能力，局部物理介质的轻微损伤极易导致具有超长生命周期的历史存证链条面临彻底报废的风险。

4、为此，本发明提一种基于哈希链的船舶碳排放数据安全存储系统及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于哈希链的船舶碳排放数据安全存储系统及方法，以解决上述背景技术中提出的现有的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于哈希链的船舶碳排放数据安全存储系统，包括：

3、数据获取与校验模块，用于实时采集船舶多源运行参量，并对底层数据进行一致性校验，甄别源头篡改风险生成初始底层数据子链；

4、环境感知与链路预测模块，用于构建表征船舶动态环境的时空属性图，并建立链路状态感知预测模型，进而输出链路质量预测指数；

5、层级锚点动态生成模块，用于根据所述链路质量预测指数动态调节存储频率，同时对所述底层数据子链的根哈希执行签名聚合操作，生成主链锚点块；

6、异步通信与数据缝合模块，用于优先传输所述主链锚点块进行连续性存证，并在探测到网络恢复后，针对缺失数据执行定向修复与链条缝合。

7、本发明进一步改进在于，所述数据采集与同源核验模块辖有多维参量摄取单元和能量逻辑校验单元；其中，所述多维参量摄取单元负责同步采集燃烧输入端与动力输出端的特征数据；所述能量逻辑校验单元则负责核对机械做功产出与燃料消耗之间的匹配关联。

8、本发明进一步改进在于，所述能量逻辑校验单元执行一致性校验的具体方式包括：

9、获取所述多源采样单元采集的燃油质量流量、轴系扭矩以及主机瞬时转速；将上述多维参量代入预配置的纵向动力学能量演化方程中，计算主机的实际做功能量与燃油消耗理论热值之间的能量运行偏差；

10、判断所述能量运行偏差是否处于预设的合理容差区间内；

11、若所述能量运行偏差超出所述合理容差区间，则判定当前时间窗口内的碳排放数据存在源头篡改风险，并拒绝上链动作；

12、所述合理容差区间的临界条件设定为：能量运行偏差较之于船舶初始标定功耗基准的偏离幅度小于或等于百分之五；所述多源采样单元的采样频率设定为 1hz，且各采样通道之间通过系统统一时间戳执行时序对齐。

13、本发明进一步改进在于，所述环境感知与链路预测模块内设时空拓扑构建单元与衰减特征解析单元；所述时空拓扑构建单元将航行轨迹与气象栅格映射至图结构节点；所述衰减特征解析单元用以挖掘各节点在时间及空间维度上的深度关联衰减规律。

14、本发明进一步改进在于，所述衰减特征解析单元依托链路状态感知预测模型展开预测的具体过程包括：接收所述时空拓扑构建单元输出的图节点特征，并将其输入至自适应滑动窗图注意力网络模型；随后通过所述自适应滑动窗图注意力网络模型内置的控制中枢，根据节点属性的时变梯度，动态伸缩时间滑动窗的观测步幅；最后量化推算各节点跨越不同时空域的注意力分配权重，借此剥离出动态航行环境下通信信道的隐式衰减特征。

15、本发明进一步改进在于，所述链路状态感知预测模型还包括：实时监控所述注意力权重的收敛状态，并在权重发生发散时，引入前序通信周期的历史稳态权重均值予以代偿；所述自适应滑动窗的步长调节过程基于马尔可夫决策过程进行动态求解，以寻找在当前气象栅格数据下的最优观测窗口。

16、本发明进一步改进在于，所述层级锚点动态生成模块包括周期控制单元和签名聚合单元；所述周期控制单元被配置为根据链路质量调节锚点生成的步长；所述签名聚合单元被配置为计算子链根哈希并执行非对称加密。

17、本发明进一步改进在于，所述周期控制单元动态寻优锚点生成周期跨度的方法包括：当观测到所述链路质量预测指数呈恶化态势且击穿预设的衰落阈值时，紧缩所述主链锚点块的生成时间窗，从而削减后续因单次断连引发的数据重传负荷；反之，当所述链路质量预测指数攀升并越过稳定阈值时，展宽所述主链锚点块的生成时间窗，以降低卫星信道的交互握手频次。

18、本发明进一步改进在于，所述异步通信与数据缝合模块包括锚点优先传输单元和定向重传修复单元；所述锚点优先传输单元被配置为在窄带宽环境下保障主链连续性；所述定向重传修复单元被配置为在链路恢复后补全缺失的底层数据；

19、所述定向重传修复单元执行链条缝合的具体方式包括：基于硬件电平波动实时侦测船舶通信链路的通断状态；在链路中断期间，将所述底层数据子链持续写入船载终端的独立可信执行环境进行暂存；在链路恢复后，基于岸基反馈的验证标识锁定缺失的时间区间，并从所述独立可信执行环境中定向提取对应数据执行重传。

20、另一方面，本发明提供一种基于哈希链的船舶碳排放数据安全存储方法，包括以下步骤：

21、s1、同步获取船舶燃烧端与动力输出端的运行参量，并执行基于能量运行规律的一致性校验；

22、s2、构建船舶时空属性图，并利用链路状态感知预测模型预测未来观测窗口内的链路质量预测指数；

23、s3、基于预测结果动态调整层级哈希结构的锚点生成频率；

24、s4、优先向岸基传输主链锚点，并在探测到链路恢复后，自动补传缺失的底层子链节点以完成链条缝合。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、1、本发明首先通过同步获取船舶燃烧端与动力输出端的多维运行特征参量，并执行一致性交叉核验，解决了现有哈希存证系统高度依赖单一传感器信号导致的底层实体能耗与数字溯源结果严重脱节的技术问题，实现了数据源头的强耦合判别，确保了极长生命周期下碳排放存证数据的客观与源头防伪。

27、2、通过构建融合航行轨迹与气象栅格的时空属性图，并利用自适应滑动时间窗的图注意力网络模型，得到各节点跨越时空的关联注意力权重以输出链路质量预测指数，解决了远洋极度弱连接环境下引发的大规模数据断链丢失问题，实现了微波信道隐式衰减特征的精准前馈预判，使系统能够自适应调节层级锚点的生成与握手频次，极大降低了受限卫星带宽下的通信拥堵与重传开销。