一种基于区块链的智能家居管控方法、系统及计算机设备与流程

1.本技术涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种基于区块链的智能家居管控方法、系统、计算机设备及存储介质。


背景技术：

2.随着5g、物联网、人工智能、区块链等新技术的发展和应用，智能化逐渐渗透进人们生活的方方面面，而智能化在家居行业则表现为智能家居的兴起。智能家居，是指以住宅为平台，利用5g、人工智能等新技术实现家庭生活设施的集成化、自动化、智能化，从而为用户构建舒适、高效、人性化的家居生活环境的综合性产品概念。住宅、智能、综合是智能家居的三大关键词。
3.目前，我国的智能家居行业正处于“以产品为中心的智能单品阶段”向“以场景为中心的智能互联阶段”发展的过渡阶段。
4.虽然小米、海尔等一线品牌已经开始家居生态体系的建设和布局，实现了不同智能家居的单品间的联动；但总体而言，不同智能家居品牌间互不联通、同一品牌的设备间各自为孤岛的现状并未得到实质性改变。
5.这种状况主要是由智能家居的行业特点决定的。因为智能家居行业涉及面广、各细分领域之间壁垒高、行业集中度低、竞争激烈，这样的特点使得智能家居领域暂时没有出现一家独大的局面，即单一厂商在所有领域都占据优势，使得消费者可以只使用一个体系的产品就能满足所有需求。所以目前来说，智能家居生态的建立不是依靠几个品牌就能实现的。要构造完整的智能家居生态就必须跨界融合，囊括不同环节和细分领域的参与者，从而实现检测数据，设备状态在不同品牌，不同设备之间的互联互通。
6.然而，由于各智能家居品牌之间存在着竞争关系，不同品牌的设备使用不同的通讯方式和协议，导致各品牌家居设备之间互不联通。目前的智能家居平台缺乏有效描述家居环境整体的数据，阻碍了智能家居设备的自动化统一管控。
7.如何解决上述问题是本领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

8.本技术提供了一种基于区块链的智能家居管控方法、系统、计算机设备及存储介质，以实现了不同的智能家居设备跨品牌联通。
9.第一方面，本技术提供了一种基于区块链的智能家居管控方法，所述方法包括：
10.通过区块链的智能合约对每个家居设备绑定一个智能合约；
11.下达设备控制命令，将控制命令进行同态加密处理；
12.将加密后的设备控制命令进行签名处理；
13.将签名信息和加密后的设备控制命令作为参数，调用设备绑定的智能合约的函数，合约进行检验并完成设备状态变量的变更；
14.设备程序将加密后的设备状态值进行解密处理；
15.设备程序根据解密后的设备状态值进行控制。
16.第二方面，本技术还提供了一种智能家居管控系统，所述系统包括：用户端、区块链端和设备端；所述用户端用于接收下达控制命令，将接控制命令进行同态加密处理，并将加密后的设备控制命令进行签名处理；所述区块链端用于通过区块链为每个家居设备绑定一个智能合约；所述设备端用于将签名信息和加密后的设备控制命令作为参数，调用设备绑定的智能合约的函数，合约进行检验并完成设备状态变量的变更，将加密后的设备状态值进行解密处理，并根据解密后的设备状态值进行控制。
17.第三方面，本技术还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器，用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时实现如上述的基于区块链的智能家居管控方法。
18.第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现如上述的基于区块链的智能家居管控方法。
19.本技术公开了一种基于区块链的智能家居管控方法、系统、设备及存储介质，通过区块链的智能合约对每个家居设备绑定一个智能合约；下达设备控制命令，将控制命令进行同态加密处理；将加密后的设备控制命令进行签名处理；将签名信息和加密后的设备控制命令作为参数，调用设备绑定的智能合约的函数，合约进行检验并完成设备状态变量的变更；设备程序将加密后的设备状态值进行解密处理；设备程序根据解密后的设备状态值进行控制。该方法以区块链为中介实现了不同的智能家居设备跨品牌联通；使用群签名技术和同态加密技术确保了设备控制权限归属于用户，同时保障隐私性，其他方无法获取关于用户使用设备的信息。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本技术的实施例提供的一种基于区块链的智能家居管控方法的示意流程图；
22.图2是图1中的基于区块链的智能家居管控方法的子步骤示意流程图；
23.图3为本技术实施例提供的一种智能家居管控系统的示意性框图；
24.图4为本技术一实施例提供的一种计算机设备的结构示意性框图。
具体实施方式
25.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际
执行的顺序有可能根据实际情况改变。
27.本技术的实施例提供了一种基于区块链的智能家居管控方法、系统、计算机设备及存储介质。其中，该基于区块链的智能家居管控方法可以应用于终端或服务器中，以实现不同智能家居设备跨品牌联通，并保障用户隐私性。
28.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.请参阅图1，图1是本技术的实施例提供的一种基于区块链的智能家居管控方法的示意流程图。该方法包括步骤s101至步骤s106。
30.s101、通过区块链的智能合约对每个家居设备绑定一个智能合约。
31.具体地，本发明以区块链为中介，通过区块链对每个家居设备绑定一个智能合约。本技术通过将智能合约与设备绑定，设备程序本身不连接外网，使得设备状态仅由智能合约控制。这样可以保证设备不会受到来自网络的恶意攻击。
32.s102、下达设备控制命令，将控制命令进行同态加密处理。
33.具体地，用户可以下达设备的控制命令，比如智能门锁，门锁有两种状态，分别为“开”和“关”，用户可以对智能门锁下达开的控制命令，随后再将控制命令进行同态加密处理。
34.s103、将加密后的设备控制命令进行签名处理。
35.具体地，在接收到经过同态加密后的设备控制命令后，对下达控制命令的相应设备的用户进行签名处理。本技术通过群签名技术和同态加密技术，从两个维度对用户的隐私进行了有效的保护。群签名技术可以保证只有拥有控制权限的用户才可以操作设备，其他方无法通过解析链上的数据追溯到设备的具体使用者。同态加密技术则可以保证只有拥有同态加密私钥的设备可以解密得到设备状态的真实值，而无法通过链上数据来获得设备状态的准确值。
36.s104、将签名信息和加密后的设备控制命令作为参数，调用设备绑定的智能合约的函数，合约进行检验并完成设备状态变量的变更。
37.s105、设备程序将加密后的设备状态值进行解密处理。
38.s106、设备程序根据解密后的设备状态值进行控制。
39.本发明通过以区块链为底层,应用群签名和同态加密技术,解决了不同品牌之间智能家具的互联互通问题。
40.本发明至少有三个优点：
41.1、以区块链为中介实现了不同的智能家居设备跨品牌联通；
42.2、使用群签名技术和同态加密技术确保了设备控制权限归属于用户，同时保障隐私性，其他方无法获取关于用户使用设备的信息；
43.3、通过智能合约控制设备实现了家居设备自治。
44.由于，基于区块链的智能家居管控方法可以应用于终端或服务器中，因此需要将训练好的模型保存在终端或服务器中。其中，该终端可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、个人数字助理和穿戴式设备等电子设备；服务器可以为独立的服务器，也可以为服务器集群。
45.如果是应用于终端中，为了保证该终端的正常运行，还需要对训练得到的模型进
行压缩处理，将压缩处理后的模型保存在终端。
46.其中，该压缩处理具体包括对目标识别模型进行剪枝处理、量化处理和哈夫曼编码处理等，以减小目标识别模型的大小，进而方便保存在容量较小的终端中。
47.在一个可选的实施例中，同态加密处理采用加法同态的方式。
48.为方便描述，下面记同态加密函数为e(x)，即x为原文，e(x)为对x同态加密的值；记奇数为odd，偶数为even。
49.对于需要进行隐私保护的智能家居的操作信息和家居状态，其智能合约中状态变量的值为对原状态值同态加密后的值，这样可以保证状态变量的机密性，如。
50.以智能门锁为例，门锁有两种状态，分别是“开”和“关”，这里假定智能合约中门锁的开关状态变量为e(odd)时表示状态“开”，而为e(even)时表示状态“关”。假定当前门锁的状态为“关”，即开关状态变量为e(even
status
)。当用户下达打开门锁的命令后，后台逻辑会产生一个随机的奇数，记为odd
op
，然后通过同态加密库进行加密，变为e(odd
op
)。e(odd
op
)会作为函数参数调用智能合约中相应的函数，会将开关状态变量更新为e(new
status
)＝e(odd
op
) e(even
status
)，其中“ ”为同态加。而e(new
status
)为一个奇数，所以更新后的状态变量表示门锁的状态是“开”，从而完成了对合约状态变量的更新。
51.当然，同态加密处理也可以采用乘法同态、混合乘法同态、减法同态、除法同态等方式。
52.请参阅图2，图2是步骤s103的示意流程图，其包括步骤s1031
‑
s1033。
53.s1031、将所有用户组成一个群，并构建群签名库；
54.s1032、获取一用户加密后的设备控制命令；
55.s1033、调用群签名库内相应用户的签名对所述设备控制命令进行签名。
56.为方便描述，下面记群签名函数为sig(x)，即x为原消息，sig(x)为对x的签名。
57.这里假定管控系统的用户有a、b和c，三个用户组成一个群，群主为a。当b想要控制设备时，b通过自己的用户端下达操作设备的命令，在完成同态加密后，逻辑后台将调用群签名库，以b的身份对元组tuple
param
＝(func，e(p))进行签名，得到sig(tuple
param
)，其中e(p)为同态加密后的参数，func为调用的合约函数名。sig(tuple
param
)将在设备合约中进行验证。由于群签名的特性，从中只能知道sig(tuple
param
)是a、b、c三个用户之中的一个的签名，而不能知道具体的签名者，从而保证了设备控制命令下达者，即b的操作匿名性。
58.下面为设备智能合约的逻辑的相关描述。用户端调用设备合约的相应函数，必须带有的参数是签名sig(tuple
param
)和参数元组tuple
param
，之后被调用的函数func则会检验sig(tuple
param
)是否是tuple
param
的签名。检验通过后，会更新相应的状态变量。状态变量e(status
new
)＝e(status
old
) e(p)，其中 e(status
new
)为更新后的状态变量，e(p)为调用函数传入的同态加密后的参数， e(status
old
)为更新前的状态变量的值，“ ”为同态加。设备智能合约完成状态变量的更新后，可以通过事件机制(event)通知订阅者(subscriber)设备状态变量的更新。
59.下面对本系统中设备端的逻辑进行描述。为方便描述，下面记同态解密函数为d(x)，即x为密文，d(x)为解密后得到的x的原文。
60.设备程序得到更新后的设备状态变量的值e(status
new
)后，会利用本地的同态加密库进行解密，得到status
new
＝d(e(status
new
))。然后通过取模运算，得到设备状态值的真
实编码status
real
＝status
new
％num
status
，其中num
status
为该设备对应状态变量值的种数。得到status
real
后，设备程序就可以控制物理设备变更为对应的状态。
61.请参阅图3，图3是本技术一实施例提供的一种智能家居管控系统的示意性框图，该智能家居管控系统，用于执行前述的基于区块链的智能家居管控方法。
62.如图3所示，该智能家居管控系统，包括：用户端、区块链端和设备端；所述用户端用于接收下达控制命令，将接控制命令进行同态加密处理，并将加密后的设备控制命令进行签名处理；所述区块链端用于通过区块链为每个家居设备绑定一个智能合约；所述设备端用于将签名信息和加密后的设备控制命令作为参数，调用设备绑定的智能合约的函数，合约进行检验并完成设备状态变量的变更，将加密后的设备状态值进行解密处理，并根据解密后的设备状态值进行控制。
63.用户端包括用户交互程序、第一同态加密库和群签名库，所述用户交互程序包括交互界面和后台逻辑，交互界面用于显示智能家居设备的状态和控制入口，所述后台逻辑用于处理用户发出的控制命令，所述第一同态加密库用于实现同态加密功能，以完成后台逻辑中要求的同态加密和解密操作。用户端主要是指本系统用户的终端。第一同态加密库提供同态加密的核心功能接口，以完成后台逻辑中要求的同态加密和解密操作。群签名库提供群签名的核心功能接口，以完成后台逻辑中要求的签名操作。
64.区块链端指系统中的区块链系统，区块链端由系统中的各个智能家居设备和一些其它设备作为区块链节点组成。其主要用于提供智能合约服务，每个智能家居设备与一个智能合约绑定，由智能合约进行状态控制，其中智能合约一般运行于相应绑定的设备节点上。
65.设备端包括多个智能家居设备和第二同态加密库；第二同态加密库与用户端的第一同态加密库一致；智能家居设备的程序运行于对应的设备节点，设备节点为与区块链端中绑定的智能合约进行交互的部分，智能家居实体的物理状态由设备程序控制，设备程序通过智能合约获取状态变量的值来控制智能家居实体的物理变化。智能家居设备是指与用户进行交互的家居设备的实体。智能家居设备的逻辑状态变更由智能合约控制，由智能合约的特性保证安全、可信、可溯源的设备状态变更，第二同态加密库与用户端的第一同态加密库一致，提供同态加密的核心功能，以支持与绑定的设备合约的交互。
66.本系统的主要操作流程包括步骤s201
‑
s209。
67.s201、用户通过交互程序前台界面下达设备控制命令来控制设备，设备控制命令下达后则由后台逻辑发送给第一同态加密库进行加密处理。
68.s202、第一同态加密库完成加密后，会将加密后的设备控制命令发送给后台逻辑。
69.s203、后台逻辑会将加密后的设备控制命令发送给群签名库进行签名处理。
70.s204、群签名库完成签名后，会将签名信息发送给后台逻辑。
71.s205、后台逻辑会将签名信息和加密后的命令作为参数，调用区块链端中对应设备绑定合约的函数，合约会进行检验并完成相应的设备状态变量的变更。
72.s206、设备程序会得到绑定的合约的同态加密后的设备状态值。
73.s207、设备程序会将加密后的设备状态值发送给第二同态加密库进行解密处理。
74.s208、同态加密库完成解密后，会将解密后的设备状态值发送给设备程序。
75.s209、设备程序根据解密后的设备状态值对设备进行控制。
76.上述的装置可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图4 所示的计算机设备上运行。
77.请参阅图4，图4是本技术实施例提供的一种计算机设备的结构示意性框图。该计算机设备可以是服务器或终端。
78.参阅图4，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口，其中，存储器可以包括非易失性存储介质和内存储器。
79.非易失性存储介质可存储操作系统和计算机程序。该计算机程序包括程序指令，该程序指令被执行时，可使得处理器执行任意一种基于区块链的智能家居管控方法。
80.处理器用于提供计算和控制能力，支撑整个计算机设备的运行。
81.内存储器为非易失性存储介质中的计算机程序的运行提供环境，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行任意一种基于区块链的智能家居管控方法。
82.该网络接口用于进行网络通信，如发送分配的任务等。本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
83.应当理解的是，处理器可以是中央处理单元(central processing unit， cpu)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signalprocessor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit， asic)、现成可编程门阵列(field
‑
programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
84.其中，在一个实施例中，所述处理器用于运行存储在存储器中的计算机程序，以实现如下步骤：
85.通过区块链的智能合约对每个家居设备绑定一个智能合约；下达设备控制命令，将控制命令进行同态加密处理；将加密后的设备控制命令进行签名处理；将签名信息和加密后的设备控制命令作为参数，调用设备绑定的智能合约的函数，合约进行检验并完成设备状态变量的变更；设备程序将加密后的设备状态值进行解密处理；设备程序根据解密后的设备状态值进行控制。
86.本技术的实施例中还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序中包括程序指令，所述处理器执行所述程序指令，实现本技术实施例提供的任一项基于区块链的智能家居管控方法。
87.其中，所述计算机可读存储介质可以是前述实施例所述的计算机设备的内部存储单元，例如所述计算机设备的硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是所述计算机设备的外部存储设备，例如所述计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd) 卡，闪存卡(flash card)等。
88.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。