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摘要：近年来物联网应用需求不断上涨，4G网络下的数据传输速率等渐渐无法满足物联网应用及发展，物联网要寻求进一步突破，必须将目光放在5G移动通信技术上，借助5G移动通信技术来突破物联网应用及发展瓶颈，实现性能与功能双向提升，为人们生产、生活带来更多便利。
关键词：区块链；5G物联网；数据共享方案
引言
借助5G的网络平台，可以让物联网产业链更上一层楼，使得物联网几乎能够涵盖生活、乃至工业生产的每一个角落。但除了考虑5G对于物联网产业链的完善带来的积极影响外，也需要关注一些随着5G高速发展而带来的其他问题。因此，物联网的稳定发展在进行更复杂的数据加密和身份认证需要有一个共同的标准，在统一标准下进行安全规范的操作；同时政府要完善对互联网企业的管理制度，尽快完成网络信息安全相关法律制度的健全。
15G技术特点
5G是指我国第五代移动通信技术，目前我国通信技术以3G和4G为主。5G的实现具有可行性，但是应在理论之中。与4G相比，5G将具有更高的容量，并大大提高通信网络运行速度。可以同时支持更多的用户，为数据提供更高的数据传输量。通俗讲就是，在同一区域，更多的人可同时获得并观看高清视频等活动。物联网技术将应用于5G系统中，他将实现机器对通信的支持，并且降低能耗和成本。但是，目前尚未出现5G部署的标准，根据5G发展目标，我们对其标准给出如下预测：针对用网高峰区域，最大运行速率可达1Gb/s，平均速率可达100bit/s。5G的信号覆盖面积增进一步增加，他将减少同一区域的基站数量，从而降低运营成本和维护成本，并同时满足通信用户需求。与此同时，5G网使1ms延迟潜伏期明显减少。我国计划将在2020年之前实现5G通信，实现这一通信模式既是我国国情的需求，又是通信需求的必然结果。此外，5G网的安全性能将进一步提高，基于物联网，多天线等技术的5G通信将可以对安全防护设备进行升级，提供广播式服务及生命线通信灾害等功能。越来越多的商家开始研发5G，如半导体工程、芯片制造企业以及移动通信运营商等。总之，5G通信致力于实现高速率、高安全性以及低成本的设计，它将4G通信作为基础，并实现大范围的突破。这将实现下一代小小区的超快传输以及信号的连续覆盖，5G将解决信号盲区问题，提供更多优质的服务，并且使世界实现真正的“广域移动性”的最终边界。5G具有更高的兼容性，实现4G及4G以下频谱的共同使用。聚合光纤-无线网络，首次使用毫米波段技术，所有频谱波段为20-60GHz，其目的是满足大宽带的运行需求，提高大宽带的数据访问速度，解决4G时期网络频谱不足问题。一般采用该本地“短”无线链接的方式，提供区域性服务，但是其功能不容忽视，毫米波技术将使得区域服务更加完善。
2基于区块链的5G物联网数据共享方案
2.1数据共享框架
本文将基于区块链的5G物联网数据共享框架分为7层，包括物理层、数据层、网络层、共识层、激励层、智能合约层和应用层，如表2所示。物理层为数据共享的传输和存储提供物理媒体支持，主要由物联网设备和云服务基础设施构成。数据层封装了区块链底层区块数据、链式结构、数字签名、Merkle树和相关数据加密技术。网络层包含P2P网络、区块传播机制、区块验证机制和云服务网络等。共识层由本文提出的基于可信列表的拜占庭容错算法（CPBFT）构成。激励层包含用于数据交易的“数字货币”的发行和分配机制。智能合约层包含利用智能合约部署自动化执行的规则条款。应用层为基于区块链的5G物联网数据共享的应用场景。
2.2数据共享流程
Step1系统初始化阶段。底层区块链采用联盟链，希望参与数据共享的物联网节点需要提前注册，经注册中心许可后成为合法节点，注册中心可由国家监管机构担任。每一个物联网节点i以真实身份IDi注册，经许可后获取证书、公私钥对（PKi，SKi）和一组钱包地址 。注册中心生成映射列表 ，并存储在账户服务器中。当节点i执行初始化时，节点i将其钱包地址上传到最近的账户服务器，当需要检查其钱包的完整性时，节点可从最近的共识服务节点下载区块链，区块链上记录着所有的交易信息。
Step2节点状态更新阶段。为更高效地提供数据共享服务，在数据交易前，区块链服务者预先获取节点现有的状态信息。基于区块链的5G物联网数据共享中包含3种类型的节点，分别是数据提供节点、数据需求节点和共识节点。物联网节点根据自身的数据使用需求，决定担任数据提供节点或数据需求节点，这两类节点可相互转换。需要出售数据的提供节点向交易服务器上报共享数据的摘要、数据价格（price）和地理位置（Location），以供交易服务器匹配合适的数据需求节点。共识节点负责维护区块链的一致性，其将在共识算法执行前确定下来。
Step3数据共享申请阶段。有数据需求的物联网节点向交易服务器发送申请{Certi，PKi，WADi，Dbuyi，Locationi}，申请消息中包含节点的证书Certi、公钥PKi、钱包地址WADi、数据需求Dbuyi和地理位置Locationi。交易服务器收到申请后，搜寻本地的数据提供节点，并根据数据需求进行节点匹配，可以是1对1，也可以是1对N或N对1。如图1所示，数据需求节点1的数据来源于数据提供节点Dsell1、Dsell2和Dsell3，匹配关系为Dbuy1Dsell1Dsell2=+Dsell3+；数据提供节点Dsell3分别为数据需求节点1、节点2和节点3提供数据，匹配关系为Dsell3=Dbuy1+Dbuy2+Dbuy3。
Step4数据交易阶段。首先，节点匹配完成后，需求节点根据数据价格和数量，向提供节点支付共享币Coin，共享币从需求节点的钱包地址WADi转移到提供节点的钱包地址WADj。这笔交易采用闪电网络交易机制，通过微支付通道进行。然后，提供节点将数据访问的授权通证Token发送至需求节点。Token是一笔记录在区块链上的交易，包含由提供节点使用私钥 签署的数字签名 ，其中 为隐蔽密钥， 是明文数据data的哈希值，IDi是需求节点的身份证明。隐蔽密钥 是由数据提供节点使用需求节点的公钥 对Dk进行加密得到的。数据提供节点获得的金额为 ，其中price代表数据价格，fee代表服务费率。如图1所示，假设服务费率为fee1%=，数据提供节点1提供了价值50Coin的数据，节点2提供了价值30Coin的数据，节点3提供了价值20Coin的数据。那么，数据需求节点1需支付100Coin，而数据提供节点1获得49.5Coin，节点2获得29.7Coin，节点3获得19.8Coin，共识节点获得1Coin。
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图1节点匹配
结语
本文面向5G物联网的应用场景，针对数据安全共享困难的问题，提出了一种基于区块链的5G物联网数据共享方案。该方案首先利用联盟链技术，为物联网数据共享场景，设计了可信安全的点对点数据共享框架；其次，基于闪电网络方案，提出安全的链下交易机制，实现了交易和验证的分离，减少了链上操作次数，提高了交易处理速度。
参考文献：
[1]葛琳，季新生，江涛，等.基于区块链技术的物联网信息共享安全机制[J].计算机应用，39（2）：154-159.
[2]陈强，刘彩霞，李凌书.基于粒子群优化算法的5G网络切片功能迁移机制[J].网络与信息安全学报，2018，4（8）：47-55.