Vorrichtung und Verfahren zum Speichern von schienenverkehrs relevanten Zustandsdaten in einer verteilten Datenbank

TECHNISCHES GEBIET

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Vorrichtung zum Verar beiten von schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten offen bart. Gemäß weiterer Ausführungsformen wird ein System mit mehreren Vorrichtungen zum Verarbeiten der schienenverkehrs relevanten Zustandsdaten sowie ein Verfahren zum Verarbeiten von schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten offenbart.

HINTERGRUND

Zur effizienten Steuerung in Schienenverkehrsabläufen und bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines hohen Sicherheitsstan dards sind Vernetzungsmaßnahmen zwischen verschiedenen Infor mationsträgern, welche aktuelle Abläufe im Schienenverkehr betreffen, erstrebenswert. Derartige Informationsträger kön nen sich beispielsweise auf die Stellung einer Weiche oder die Belegung eines Streckenabschnitts durch ein anderes

Schienenfahrzeug beziehen und sind für andere Schienenver kehrsteilnehmer für die Gewährleistung sicherer Schienenver kehrsabläufe von enormer Bedeutung.

Zur Bereitstellung relevanter Informationen dieser Informati onsträger an eine Vielzahl verschiedener Teilnehmer im Schie nenverkehr können daher verteilte Datenbanken eines Daten netzwerkes von Bedeutung sein, welche dazu eingerichtet sind verschiedene Informationen des Datennetzwerkes in einer Viel zahl verschiedener und räumlich getrennter Datenspeicherungs mittel zu hinterlegen. So können auf diese Weise die relevan ten Informationen dort vor Ort hinterlegt werden, von wo sie von einem Schienenverkehrsteilnehmer auf eine möglichst un komplizierte Weise erlangt werden können, beispielsweise von einem elektronischen Stellwerk oder einem Computer des Schie- nenverkehrsteilnehmers , welcher dem Fahrer des Schienenfahr zeugs zugänglich ist

Derartige Vernetzungsmaßnahmen bürgen jedoch die Gefahr, dass eine unberechtigte Person, welche sich Zugang zu mindestens eines Netzwerkknotens dieses Datennetzwerks verschafft, An fragen an das Datennetzwerk für die Hinterlegung von Daten blöcken in der verteilten Datenbank stellt, welche von den anderen Netzwerkknoten nicht als unberechtigt erkannt werden und somit in unberechtigter Weise in der verteilten Datenbank aufgenommen werden. Hierdurch können die Schienenverkehrs teilnehmer manipulierte Informationen bezüglich aktuellen Schienenverkehrsabläufen erhalten, aufgrund welchen ein si cherer und reibungsloser Ablauf im Schienenverkehr gefährdet wird .

KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demzufolge besteht ein Bedarf an Datenvernet _Z ungstechnologien für den Schienenverkehr, welche einen Datenaustausch schie nenverkehrsrelevanter Daten auf der Basis eines verbesserten Sicherheitsstandards ermöglichen .

Gemäß einigen Ausführungsformen liegt daher die Aufgabe zu grunde eine Vorrichtung bereitzustellen, welche ein Speichern von schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten in einer ver teilten Datenbank bei hohen Sicherheitsstandards ermöglicht.

Gemäß einigen Ausführungsformen liegt daher die Aufgabe zu grunde ein System bereitzustellen, welches ein Speichern von schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten in einer verteilten Datenbank bei verbesserten Sicherheitsstandards ermöglicht.

Gemäß einigen Ausführungsformen liegt daher die Aufgabe zu grunde ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem schienen verkehrsrelevante Zustandsdaten in einer verteilten Datenbank bei verbesserten Sicherheitsstandards gespeichert werden. Diese Aufgaben werden gemäß entsprechenden Ausführungsformen durch eine Vorrichtung zum Verarbeiten von schienenverkehrs relevanten Zustandsdaten gemäß Anspruch 1, durch ein System gemäß Anspruch 14 sowie durch ein Verfahren zum Verarbeiten von schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten gemäß Anspruch 15 gelöst. Weitere diese Ausführungsformen betreffende Ausge staltungen werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Vorrichtung zum Verar beiten von schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten in einem ersten Netzwerkknoten eines Datennetzwerks mit einer Vielzahl an Netzwerkknoten offenbart. Die Vorrichtung weist dabei eine erste Empfangseinrichtung auf, welche zum Empfangen eines ersten Datensatzes an schienenverkehrsrelevanten Daten von einem zweiten Netzwerkknoten des Datennetzwerkes eingerichtet ist. Die Vorrichtung weist dabei ferner eine Ermittlungsein richtung auf, welche zum Ermitteln der schienenverkehrsrele vanten Zustandsdaten basierend auf dem ersten Datensatz ein gerichtet ist. Die Vorrichtung weist dabei ferner eine deter ministische Zufallsgeneratoreinrichtung auf, welche zur de terministischen Zufallsauswahl eines Netzwerkknotens des Da tennetzwerkes für die Erstellung eines Datenblocks eingerich tet ist. Die Vorrichtung weist dabei ferner eine Erstellungs einrichtung auf, welche zum Erstellen eines Datenblocks in Abhängigkeit von der Auswahl der deterministischen Zufallsge neratoreinrichtung ist, wobei der Datenblock die schienenver kehrsrelevanten Zustandsdaten repräsentiert. Die Vorrichtung weist dabei ferner eine Bereitstellungseinrichtung auf, wel che zur Bereitstellung des Datenblocks für ein Speichern in einer verteilten Datenbank des Datennetzwerkes eingerichtet ist .

Basierend auf einem derartigen Ansatz wird es ermöglicht, ei ne Vorrichtung zum Speichern von schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten aus einem Datennetzwerk für die Erstellung ei nes Datenblocks der verteilten Datenbank auszuwählen, welche für einen außenstehenden, potentiellen Manipulator der ver teilten Datenbank nicht vorhersehbar ist. Dies wird durch ei- ne deterministische Zufallsgeneratoreinrichtung bewerkstel ligt, welche einen Netzwerkknoten für die Erstellung eines nächsten Datenblocks auswählt. Der außenstehende, potentielle Manipulator ist demzufolge nicht in Besitz irgendwelcher In formationen, welche die Auswahl des nächsten Netzwerkknotens für die Erstellung des nächsten Datenblocks _V orhersagen könn te. Demzufolge ergibt sich aus Sicht des potentiellen Manipu lators keine Informationen dahingehend, welche Vorrichtung des Datennetzwerkes als Ziel eines Hackerangriffs zur Manipu lation der das der verteilten Datenbank zu wählen ist. Durch die Verwendung einer Zufallsgeneratoreinrichtung, welche de terministisch ausgebildet ist, wird ferner sichergestellt, dass bei identischen Ausgangsbedingungen dieselbe Abfolge an Zufallsparametern ausgegeben wird. Dies ermöglicht das Zusam menwirken der Vorrichtung mit der deterministischen Zufalls generatoreinrichtung mit weiteren, deterministische Zufalls generatoreinrichtungen aufweisenden Vorrichtungen auf eine Weise, so dass alle Zufallsgeneratoreinrichtungen zu jedem Zeitpunkt grundsätzlich identische Zufallsparameter ausgeben können, wodurch sichergestellt werden kann, dass zu jedem vorgesehenen Zeitpunkt ein Datenblock durch irgendeine Vor richtung des Datennetzwerkes zum Speichern in der verteilten Datenbank bereitgestellt werden kann.

Gemäß weiteren Ausführungsformen wird ein System offenbart, welches eine Vorrichtung nach einer der hierin genannten Aus führungsformen und eine weitere Vorrichtung zum Verarbeiten der schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten aufweist. Die weitere Vorrichtung kann dabei in einem weiteren Netzwerkkno ten des Datennetzwerkes implementiert werden. Die weitere Vorrichtung weist dabei eine weitere erste Empfangseinrich tung auf, welche zum Empfangen des ersten Datensatzes der schienenverkehrsrelevanten Daten von dem zweiten Netzwerkkno ten des Datennetzwerkes eingerichtet ist. Die weitere Vor richtung weist ferner eine weitere Ermittlungseinrichtung auf, welche zum Ermitteln der schienenverkehrsrelevanten Zu standsdaten basierend auf dem ersten Datensatz eingerichtet ist. Die weitere Vorrichtung weist ferner eine weitere Über- tragungseinrichtung auf, welche zum Übertragen eines weiteren Datensatzes an schienenverkehrsrelevanten Daten an einen an deren, weiteren Netzwerkknoten der verteilten Datenbank ein gerichtet ist.

Basierend auf einem derartigen Ansatz wird ein System zu Speichern von schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten be reitgestellt, welches mindestens zwei Vorrichtungen zum Spei chern von schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten aufweisen kann, wobei eine dieser Vorrichtungen eine deterministische Zufallsgeneratoreinrichtungen aufweist und die andere dieser beiden Vorrichtungen keine deterministische Zufallsgenerator einrichtungen aufweisen kann. Somit wird ein System mit meh reren Teilnehmern bereitgestellt, welches eine hierarchische Struktur zwischen Teilnehmern, die eigene Datenblöcke für das Speichern in der verteilten Datenbank des Datennetzwerkes be reitstellen können, und anderen Teilnehmern, die dazu nicht berechtigt sind und lediglich ihre Zustandsdaten updaten und übertragen können, ermöglicht. Dies ermöglicht eine besonders gute Ausgewogenheit zwischen Sicherheitsanforderungen und ei ner möglichst effizienten Vernetzung von Informationsträgern im Schienenverkehr, welche möglichst ideal und flexibel an die jeweiligen Bedürfnisse zum gegenwärtigen Zeitpunkt ange passt werden können.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Verarbeiten von schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten, welches in einem ersten Netzwerkknoten eines Datennetzwerks mit einer Vielzahl an Netzwerkknoten ausgeführt wird, offen bart. Das Verfahren weist dabei die Schritte a) Empfangen ei nes ersten Datensatzes an schienenverkehrsrelevanten Daten von einem zweiten Netzwerkknoten des Datennetzwerkes, b) Er mitteln der schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten basie rend auf dem ersten Datensatz, c) Deterministisches Zufalls- auswählen eines Netzwerkknotens des Datennetzwerkes für die Erstellung eines Datenblocks, d) Erstellen eines Datenblocks in Abhängigkeit von der deterministischen Zufallsauswahl, wo bei der Datenblock die schienenverkehrsrelevanten Zustandsda- ten repräsentiert und e) Bereitstellen des Datenblocks für ein Speichern in der verteilten Datenbank auf.

Basierend auf einem derartigen Ansatz wird es ermöglicht, die oben genannte erfindungsgemäße Vorrichtung auf eine möglichst effiziente sowie einfache Weise zu implementieren.

Unter schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten im Sinne der Erfindung sind Daten zu verstehen, welche Informationen bein halten, die einen Zustand im Schienenverkehr zu einem be stimmten Zeitpunkt repräsentieren. Dabei können die vielen schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten auf einer Vielzahl an Datensätzen an schienenverkehrsrelevanten Daten basieren. Die schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten können ferner Informationen über mehrere verschiedene Streckenabschnitte im Schienenverkehr umfassen. Die schienenverkehrsrelevanten Zu standsdaten können auch Information umfassen, die ein gesam tes Schienensystem oder eine Untereinheit davon betreffen.

Die schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten können daher auch als globale Daten bezeichnet werden.

Unter einem Datensatz an schienenverkehrsrelevanten Daten im Sinne der Erfindung sind Daten zu verstehen, welche Informa tionen beinhalten, die einen Streckenabschnitt im Schienen verkehr zu einem bestimmten Zeitpunkt repräsentieren. Bei spielsweise kann der schienenverkehrsrelevante Datensatz In formationen betreffend mindestens einer Weichenstellung und/oder mindestens einer Ampelanlage und/oder mindestens ei ner Streckenabschnittbelegung umfassen. Ein derartiger Daten satz an schienenverkehrsrelevanten Daten kann daher auch als lokale Daten bezeichnet werden.

Unter einer deterministischen Zufallsgeneratoreinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche dazu eingerichtet ist, eine Abfolge von Zufallsparametern auszugeben. Die Abfolge der ausgegebenen Zufallsparameter er scheint einem Beobachter willkürlich, da diese einem logi schen Verständnis des Beobachters nicht zugänglich ist. Die deterministische Zufallsgeneratoreinrichtung kann dabei dazu eingerichtet sein, bei gleichen Ausgangsbedingungen immer dieselbe Abfolge an Zufallsparametern auszugeben. So können baugleiche deterministische Zufallsgeneratoreinrichtungen, welche in verschiedenen Vorrichtungen bei gleichen Ausgangs bedingungen betrieben werden, jeweils dieselbe Abfolge der Zufallsparameter ausgeben. Ein zu einem Zeitpunkt ausgegebe ner Zufallsparameter der Abfolge von den deterministischen Zufallsparametern kann auch als eine deterministische Zu fallsauswahl bezeichnet werden. Die deterministische Zufalls generatoreinrichtung kann auch als Orakel bezeichnet werden.

Unter einem Datenblock im Sinne der Erfindung ist eine Ein heit an Daten zu verstehen, bei welcher die Daten gemein schaftlich zum Speichern in einer verteilten Datenbank bear beitet werden können. Dabei kann die verteilte Datenbank als blockchainbasierte Datenbank ausgebildet sein und der Daten block kann zum Anhängen an eine Blockchain basierend auf ei nem Konsensus in einem Proof-of-Stake-Verfahren eingerichtet sein. Zur Verknüpfung dieser Datenblöcke der Blockchain kann dabei eine digitale Signatur vorgesehen sein. Alternativ kann der Datenblock kann zum Anhängen an eine Blockchain basierend auf einem Konsensus in einem Proof-of-Authority-Verfahren eingerichtet sein.

Unter einer verteilten Datenbank im Sinne der Erfindung ist eine Sicherungseinheit für Daten zu verstehen, wobei die Si cherung der Daten an unterschiedlichen Orten erfolgt. Bei spielsweise kann eine derartig verteilte Datenbank als blockchainbasierte Datenbank, welche auf einem Proof-of- Stake-Verfahren oder einem Proof-of-Authority-Verfahren ba siert, ausgebildet sein.

Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung weist die Be reitstellungseinrichtung eine Ausgabeeinrichtung auf, welche zum Ausgeben des Datenblocks an einen dritten Netzwerkknoten des Datennetzwerkes eingerichtet ist. Auf diese Weise wird einerseits die Distribution des erstell ten Datenblocks an die Vielzahl der Netzwerkknoten des Daten netzwerkes ermöglicht, wodurch sich eine verbesserte Ge schwindigkeit und/oder Effizienz in der Bereitstellung der erforderlichen Daten vor Ort ergeben kann. Andererseits er möglicht ein derartiger Ansatz die Prüfung der Verknüpfung des erstellten Datenblocks mit der verteilten Datenbank durch mindestens einen der weiteren Netzwerkknoten basierend auf den Daten des Datenblocks, wodurch sich weitere Sicherheits vorteile betreffend die Daten, welche in der verteilten Da tenbank hinterlegt werden, ergeben können.

Gemäß einer Ausführungsform Vorrichtung weist die Bereitstel lungseinrichtung eine Verknüpfungseinrichtung auf, welche zur Verknüpfung des Datenblocks mit Daten, welche in der verteil ten Datenbank gespeichert sind, eingerichtet ist.

Auf diese Weise kann der erstellte Datenblock bereits vor Übertragung an weitere Netzwerkknoten mit den lokal vorlie genden Daten der verteilten Datenbank verknüpft werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der erstellte Datenblock selbst dann, wenn bei der Übertragung zu den wei teren Netzwerkknoten Unregelmäßigkeiten auftreten, lokal ge speichert ist, und somit auf diesen auch im Falle derartiger Unregelmäßigkeiten zurückgegriffen werden kann. Somit wird hierdurch eine verbesserte und frühzeitige Datensicherung er möglicht .

Gemäß einer Ausführungsform Vorrichtung basiert die determi nistische Zufallsauswahl des Netzwerkknotens auf einer Wahr scheinlichkeit, welche von der Rechenleistung der Vorrichtung abhängt .

Auf diese Weise kann die verbesserte Sicherheit aufgrund der Auswahl des jeweiligen Netzwerkknotens durch eine Zufallsge neratoreinrichtungen mit den jeweiligen Fähigkeiten bezie hungsweise Kapazitäten des betreffenden Netzwerkknotens ge koppelt werden. So kann auf diese Weise beispielsweise einer- seits der hohe Sicherheitsstandard gewahrt werden, während auf der anderen Seite Überlastungen einzelner Netzwerkknoten vermieden werden können. Hierdurch können Verbesserungen be treffend den reibungslosen Ablauf beim Speichern von schie nenverkehrsrelevanten Zustandsdaten in einer verteilten Da tenbank realisiert werden.

Gemäß einer Ausführungsform Vorrichtung ist die deterministi sche Zufallsgeneratoreinrichtung durch die Ermittlung der schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten aktivierbar.

Auf diese Weise kann ermöglicht werden, dass die determinis tische Zufallsgeneratoreinrichtung nur dann zur Verwendung bereitgestellt wird, wenn aktualisierte schienenverkehrsrele vanten Zustandsdaten zu einem neuen Zeitpunkt bereitgestellt werden, auf deren Basis die Erstellung eines neuen Blocks für die Schienenverkehrsteilnehmer einen Informationsmehrwert darstellt. In den anderen Fällen, in welchen durch die Be reitstellung einer aktiven deterministischen Zufallsgenera toreinrichtungen kein Informationsmehrwert erzielt werden kann, können somit Energieressourcen eingespart würden. Somit wird hierdurch eine verbesserte Energieeffizienz im Daten netzwerk erzielt.

Gemäß einer Ausführungsform Vorrichtung ist die verteilte Da tenbank eine blockchainbasierte Datenbank, deren Konsensus auf einem Proof-of-Stake-Verfahren oder auf einem Proof-of- Authority-Verfahren basiert.

Durch die Verwendung des Proof-of-Stake-Verfahrens oder des Proof-of-Authority-Verfahrens zur Verknüpfung von Datenblöcke mit einer Blockchain der Blockchain basierten Datenbank kann einerseits ein geringerer Energieeffizienz gegenüber anderen Blockchain Techniken - beispielsweise dem sogenannten Proof- of-Work-Verfahren, welches auf einem Mining der weiteren Netzwerkknoten basiert - erzielt werden. Andererseits ergeben sich, verglichen mit den genannten Alternativtechniken, auch Vorteile, welche die Zeitdauer zur Verknüpfung des erstellten Datenblocks mit der erteilten Datenbank betreffen, so dass sich hierdurch deutlich verkürzte Zeiträume, in welchen die verteilte Datenbank aktualisiert wird, ergeben. Hierdurch können sich für die Schienenverkehrsteilnehmer deutlich ver besserte Sicherheitsaspekte ergeben, da diese nun in einer verbesserten Echtzeitdarstellung darüber informiert werden, inwieweit und auf welche Weise Streckenabschnitte im Schie nenverkehr für ein jeweiliges Schienenfahrzeug zum gegenwär tigen Zeitpunkt befahrbar sind.

Gemäß einer Ausführungsform Vorrichtung umfasst die

blockchainbasierte Datenbank eine Blockchain, deren Datenblö cke mittels einer digitalen Signatur verknüpfbar sind.

Auf diese Weise kann mit vergleichbar technisch einfachen Mitteln sicher geprüft werden, ob der jeweilige Datenblock für die Verknüpfung mit der bestehenden Blockchain zulässig ist .

Gemäß einer Ausführungsform Vorrichtung basiert die

blockchainbasierte Datenbank auf einer privaten Blockchain.

Auf diese Weise kann über eine zentrale Autorität eine Re gistrierung für die Partizipation an dem Datennetzwerk imple mentiert werden, sodass es Unberechtigten bei der Erstellung von Datenblöcken, welche schienenverkehrsrelevante Zustands daten betreffen, erschwert wird derartige Informationen in der verteilten Datenbank zu hinterlegen. Somit kann die Si cherheit für die Teilnehmer im Schienenverkehr aufgrund einer reduzierten Manipulationsanfälligkeit der verteilten Daten bank weiter verbessert werden.

Gemäß einer Ausführungsform Vorrichtung basiert das Ermitteln der schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten durch die Er mittlungseinrichtung ferner auf zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten. Auf dieser Weise können zur Erstellung neuer schienenver kehrsrelevanten Zustandsdaten ferner Informationen herangezo gen werden, welche einen Zustand im Schienenverkehr zu einem früheren Zeitpunkt repräsentieren. Dies kann beispielsweise nützlich sein, um einzelne Daten des empfangenen ersten Da tensatzes auf deren Richtigkeit und/oder Gültigkeit zu hin terfragen. So können beispielsweise gravierende Datenabwei chungen dazu führen, einzelne Daten nicht in die schienenver kehrsrelevanten Zustandsdaten einzubeziehen, um den Schienen verkehr nicht mit Fehlinformationen, beispielsweise zu einem freigegebenen Streckenabschnitt oder einer spezifischen Wei chenstellung, zu versorgen. Vielmehr kann auf dieser Basis dem Schienenverkehrsteilnehmer eine Information bereitge stellt werden, welche eine Unstimmigkeit einer spezifischen Information anzeigt, wodurch der Schienenverkehrsteilnehmer in Kenntnis davon gesetzt wird, dass eine anderweitige Be schaffung dieser Information erforderlich ist.

Gemäß einer Ausführungsform Vorrichtung weist die Ermitt lungseinrichtung ferner eine Prüfeinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist zu prüfen, ob der erste Datensatz an schie nenverkehrsrelevanten Daten vollständig ist und/oder zulässig ist und/oder hinterlegte Sicherheitsanforderungen erfüllt.

Auf diese Weise können unzulässige Daten, konkurrierende In formationen sowie Änderungsanforderungen, welche die Sicher- heitsanforderungen, die für die verteilte Datenbank vorgese hen ist, nicht erfüllen, vorab ausgeschlossen werden. Hier durch ergibt sich eine verbesserte Qualität und/oder Verläss lichkeit der in dem erstellten Datenblock implementierten Da ten .

Gemäß einer Ausführungsform ist die Vorrichtung weist diese eine zweite Empfangsvorrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist einen weiteren Datenblock in Abhängigkeit von der Auswahl der Zufallsgeneratoreinrichtung zu empfangen. Auf diese Weise kann die Vorrichtung für den Fall, dass ein anderer Netzwerkknoten von der Zufallsgeneratoreinrichtung zur Erstellung des weiteren Datenblocks ausgewählt wurde, diesen weiteren Datenblock empfangen und somit seinen lokalen Datenspeicher updaten. Dies ermöglicht eine verbesserte Ver teilung der erstellten Datenblöcke im Datennetzwerk unabhän gig von der Auswahl durch die Zufallsgeneratoreinrichtung.

Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung weist diese fer ner eine Übertragungseinrichtung auf, welche zum Übertragen eines zweiten Datensatzes an schienenverkehrsrelevanten Daten an einen vierten Netzwerkknoten der verteilten Datenbank ein gerichtet ist.

Auf diese Weise wird ermöglicht, dass die Vorrichtung schie nenverkehrsrelevante Informationen, welche durch die Vorrich tung selbst aus dem Schienenverkehr ermittelt werden, mittels des zweiten Datensatzes an weitere Netzwerkknoten des Daten netzwerk überträgt und diese somit bezüglich etwaigen Ände rungen im Schienenverkehr aktualisieren kann. Somit wird eine verbesserte Distribution von Daten, welche Informationen aus dem Schienenverkehr betreffen, erzielt.

Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung umfasst der erste Datensatz Informationen, welche sich auf mindestens eines von einem elektronischen Stellwerk, einer Ampelanlage und einer Weiche beziehen.

Auf diese Weise wird eine besonders einfache und benutzer freundliche Korrelation der schienenverkehrsrelevanten Zu standsdaten mit den realen Abläufen im Schienenverkehr er stellt, welche einer im Schienenverkehr beteiligten Person einfache technische Handlungsanweisungen an die Hand gibt.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird dieses mit einer Vorrichtung gemäß einer der hierin offenbarten Ausfüh rungsformen ausgeführt. Auf diese Weise kann das Verfahren mit besonders vorteilhaf ten technischen Mitteln ausgeführt werden.

Die im Vorstehenden beschriebenen, die jeweilige Ausführungs form betreffenden Aspekte und die dazugehörigen, zur Weiter bildung der Vorrichtung offenbarten Maßnahmen gelten auch für die Ausführungsformen und die dazugehörigen Weiterbildungen des zugehörigen Systems sowie des zugehörigen Verfahrens.

Unter einem Konsensus im Sinne der Erfindung ist eine Über einstimmung in einem Datennetzwerk zu verstehen, welcher Netzwerkteilnehmer berechtigt ist, einen nächsten Datenblock in eine blockchainbasierte Datenbank einzustellen.

Unter einem Proof-of-Stake-Verfahren im Sinne der Erfindung ist ein Verfahren zu verstehen, welches innerhalb eines blockchainbasierten Datennetzwerkes Regularien festgelegt, welcher Netzwerkknoten den nächsten Datenblock an eine beste hende Blockchain des blockchainbasierten Datennetzwerkes an- hängen darf. Hierbei kann vorgesehen sein, dass jeder Netz werkknoten, der von einer zentralen Autorität für die Erstel lung eines Datenblocks zertifiziert ist, in Betracht gezogen werden kann. Unter diesen zulässigen Netzwerkknoten für die Erstellung des nachfolgenden Datenblocks kann basierend auf dem Proof-of-Stake-Verfahren die Auswahl des nächsten Daten blocks zufällig erfolgen. Dabei können den in Betracht zu ziehenden Netzwerkknoten Wahrscheinlichkeitsfunktionen zur Auswahl für die Erstellung des nächsten Datenblocks allokiert werden. Beispielsweise kann eine derartige Wahrscheinlich- keitsfunktion auf einer Rechenleistung des jeweiligen Netz werkknotens basieren.

Unter einer digitalen Signatur im Sinne der Erfindung ist ein verschlüsseltes Identifikationsverfahren zu verstehen, mit tels welchem ein Teilnehmer des Datennetzwerkes identifiziert werden kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Verschlüs selung eine kryptographische Verschlüsselung ist. Es kann ferner vorgesehen sein, dass der zu identifizierende Teilneh- mer eine Nachricht, welche dessen sogenannten geheimen Signa turschlüssel aufweist, an einen oder mehrere Netzwerkteilneh mer versendet, dessen Urheberschaft diese Netzwerkteilnehmer mit einem öffentlichen Verifikationsschlüssel feststellen können. Dabei kann die digitale Signatur für die Verknüpfung von Datenblöcken der Blockchain, welche auf einem Proof-of- Stake-Verfahren basiert, Anwendung finden.

Obige sowie weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglich keiten einer Ausführungsform ergeben sich aus der nachfolgen den Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand von wenigsten teilweise schematischen Figuren.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

In Figur 1 ist eine Vorrichtung zum Speichern von schienen verkehrsrelevanten Zustandsdaten gemäß einer Ausführungsform schematisch dargestellt.

In Figur 2 ist eine Vorrichtung zum Speichern von schienen verkehrsrelevanten Zustandsdaten gemäß einer weiteren Ausfüh rungsform schematisch dargestellt.

In Figur 3 ist eine Blockchain schematisch dargestellt, wel che unter Verwendung der Vorrichtung zum Speichern von schie nenverkehrsrelevanten Zustandsdaten gemäß einer Ausführungs form erstellt werden kann.

In Figur 4 ist ein System zum Speichern von schienenverkehrs relevanten Zustandsdaten gemäß einer Ausführungsform schema tisch dargestellt.

In Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung ei nes Verfahrens 100 zum Speichern von schienenverkehrsrelevan ten Zustandsdaten gemäß einer Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN In Figur 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Speichern von schienen verkehrsrelevanten Zustandsdaten 2 gemäß einer Ausführungs form schematisch dargestellt. Dabei kann die Vorrichtung 1 in einem ersten Netzwerkknoten 3a eines eine Vielzahl an Netz werkknoten 3a-3e aufweisenden Datennetzwerkes 4 implementiert werden. Das Datennetzwerk 4 kann dabei ein leistungsfähiges Kommunikationsnetzwerk - beispielsweise ein 5G-Netzwerk sein, das in jedem Zyklus den gegenseitigen Nachrichtenaus tausch erlaubt.

Dabei kann die Vorrichtung 1 eine erste Empfangseinrichtung 5 aufweisen, welche zum Empfangen eines ersten Datensatzes 6 an schienenverkehrsrelevanten Daten von einem zweiten Netzwerk knoten 3b des Datennetzwerkes 4 eingerichtet ist. Der erste Datensatz 6 kann dabei Informationen umfassen, welche sich auf mindestens eines von einem elektronischen Stellwerk, ei ner Ampelanlage und eine Weiche beziehen. Der erste Datensatz 6 kann sich ferner auch auf Leittechniken beziehen.

Die Vorrichtung 1 kann ferner eine Ermittlungseinrichtung 7 aufweisen, welche zum Ermitteln der schienenverkehrsrelevan ten Zustandsdaten 2 basierend auf dem ersten Datensatz 6 ein gerichtet ist. Dabei kann das Ermitteln der schienenverkehrs relevanten Zustandsdaten 2 durch die Ermittlungseinrichtung 7 ferner auf zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten schienen verkehrsrelevanten Zustandsdaten basieren.

Die Vorrichtung 1 kann ferner eine deterministische Zufalls generatoreinrichtung 8 aufweisen, welche zur deterministi schen Zufallsauswahl eines Netzwerkknotens 3a-3e des Daten netzwerkes 4 für die Erstellung eines Datenblocks 9 einge richtet ist. Dabei kann die deterministische Zufallsauswahl des Netzwerkknotens 3a-3e auf einer Wahrscheinlichkeit basie ren, welche von der Rechenleistung der Vorrichtung 1 abhängt. Ferner kann die deterministische Zufallsgeneratoreinrichtung 8 durch die Ermittlung der schienenverkehrsrelevanten Zu standsdaten 2 aktiviert werden. Basierend auf der determinis tischen Zufallsauswahl kann die deterministische Zufallsgene- ratoreinrichtung 8 dabei ein Auswahlsignal 27 ausgeben, wel che die Zufallsauswahl indiziert. Es kann auch vorgesehen sein, dass die deterministische Zufallsgeneratoreinrichtung 8 in der Vorrichtung 1 anderweitig angeordnet ist, sodass die deterministische Zufallsgeneratoreinrichtung 8 bereits zu ei nem früheren Zeitpunkt eines Verarbeitungszyklus aufgerufen werden kann.

Die Vorrichtung 1 kann ferner eine Erstellungseinrichtung 10 aufweisen, welche zum Erstellen eines Datenblocks 9 in Abhän gigkeit von der Auswahl der deterministischen Zufallsgenera toreinrichtung 8 eingerichtet ist, wobei der Datenblock 9 die schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten 2 repräsentiert.

Die Vorrichtung 1 kann ferner eine Bereitstellungseinrichtung 11 aufweisen, welche zur Bereitstellung des Datenblocks 9 für das Speichern in einer verteilten Datenbank des Datennetzwer kes 4 eingerichtet ist. Dabei kann die Bereitstellungsein richtung 11 eine Ausgabeeinrichtung 12 aufweisen, welche zum Ausgeben des Datenblocks 9 an einen dritten Netzwerkknoten 3c des Datennetzwerkes 4 eingerichtet ist. Die Bereitstellungs einrichtung 11 kann ferner eine Verknüpfungseinrichtung 13 aufweisen, welche zur Verknüpfung des Datenblocks 9 mit Da ten, welche in der verteilten Datenbank gespeichert sind, eingerichtet ist. Die verteilte Datenbank kann dabei eine blockchainbasierte Datenbank sein, deren Konsensus auf einem Proof-of-Stake-Verfahren oder einem Proof-of-Authority- Verfahren basiert. Dabei kann die blockchainbasierte Daten bank auf einer privaten Blockchain basieren.

In Figur 2 ist eine Vorrichtung 1 zum Speichern von schienen verkehrsrelevanten Zustandsdaten gemäß einer weiteren Ausfüh rungsform schematisch dargestellt. Die in Figur 2 dargestell te Ausführungsform der Vorrichtung 1 basiert auf der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1. Jedoch weist die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform über die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform hinausgehende Merkmale auf, welche nachfolgend beschrieben werden. Gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform kann die Ermittlungseinrichtung 7 ferner eine Prüfeinrichtung 16 auf weisen, welche dazu eingerichtet ist zu prüfen, ob der erste Datensatz 6 an schienenverkehrsrelevanten Daten vollständig ist und/oder zulässig ist und/oder hinterlegte Sicherheitsan forderungen erfüllt. Ferner kann gemäß der in Figur 2 darge stellten Ausführungsform die Vorrichtung 1 auch eine zweite Empfangsvorrichtung 17 aufweisen, welche dazu eingerichtet ist einen weiteren Datenblock 26 in Abhängigkeit von der Aus wahl der Zufallsgeneratoreinrichtungen 8 zu empfangen. Ferner kann gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform die Vorrichtung 1 auch eine Übertragungseinrichtung 18 aufweisen, welche zum Übertragen eines zweiten Datensatzes 19 an schie nenverkehrsrelevanten Daten an einen vierten Netzwerkknoten 3d des Datennetzwerkes 4 eingerichtet ist.

In Figur 3 ist eine Blockchain 14 schematisch dargestellt, welche unter Verwendung der Vorrichtung 1 zum Speichern von schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten gemäß einer Aus führungsform erstellt werden kann. Die Blockchain 14 kann da bei ein Bestandteil der verteilten Datenbank, welche als blockchainbasierte Datenbank ausgebildet sein kann, sein. Da bei kann die verteilte Datenbank eine blockchainbasierte Da tenbank sein, deren Konsensus auf einem Proof-of-Stake- Verfahren oder einem Proof-of-Authority-Verfahren basiert. Die Blockchain 14 kann eine Vielzahl weiterer Datenblöcke 26 aufweisen, welche mittels einer digitalen Signatur 15 ver knüpft sein können. Der durch die Bereitstellungseinrichtung 11 der Vorrichtung 1 bereitgestellte Datenblock 9 kann dabei mittels entsprechender Verknüpfungsmittel 28 sowie einer di gitalen Signatur 15 mit der bestehenden Blockchain 14 ver knüpft werden.

In Figur 4 ist ein System 20 zum Speichern von schienenver kehrsrelevanten Zustandsdaten gemäß einer Ausführungsform schematisch dargestellt. Das System 20 kann dabei mindestens eine Vorrichtung 1 gemäß einer der hierin beschriebenen Aus- führungsformen sowie mindestens eine weitere Vorrichtung 21 aufweisen, wobei jeder beliebige Vielzahl an Vorrichtungen 1 sowie weiteren Vorrichtungen 21 denkbar und vorgesehen sein kann. Dabei kann die weitere Vorrichtung 21 eine weitere ers te Empfangseinrichtung 22 aufweisen, welche zum Empfangen des ersten Datensatzes 6 der schienenverkehrsrelevanten Daten von dem zweiten Netzwerkknoten 3b des Datennetzwerkes 4 einge richtet ist. Ferner kann die weitere Vorrichtung 21 eine wei tere Ermittlungseinrichtung 23 aufweisen, welche zum Ermit teln der schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten 2 basierend auf dem ersten Datensatz 6 eingerichtet ist. Ferner kann die weitere Vorrichtung 21 eine weitere Übertragungseinrichtung

24 aufweisen, welche zum Übertragen eines weiter Datensatzes

25 an schienenverkehrsrelevanten Daten an einen anderen, wei teren Netzwerkknoten 3e des Datennetzwerkes 4 eingerichtet ist .

Es kann dabei vorgesehen sein, dass sich die weitere Vorrich tung 21 von der Vorrichtung dadurch unterscheidet, dass die weitere Vorrichtung nicht zur Erstellung von Datenblöcken 9 eingerichtet ist. Auf diese Weise kann vorgesehen sein, dass das System 20 Netzwerkknoten 3a-3e aufweist, welchen eine verschiedene hierarchische Ebene zugewiesen ist. Auf diese Weise kann das System 20 hierarchisch und/oder heterogen aus gebildet sein.

In Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung ei nes Verfahrens 100 zum Speichern von schienenverkehrsrelevan ten Zustandsdaten gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 100 kann dabei in einem ersten Netzwerkknoten 3a eines eine Vielzahl an Netzwerkknoten 3a-3e aufweisenden Datennetzwerks ausgeführt werden.

Bei 110 kann dabei ein erster Datensatz 6 an schienenver kehrsrelevanten Daten von einem zweiten Netzwerkknoten 3b des Datennetzwerkes 4 empfangen werden. Bei 120 können die schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten 2 basierend auf dem ersten Datensatz 6 ermittelt werden.

Bei 130 kann ein deterministisches Zufallsauswählen eines Netzwerkknotens 3a-3e des Datennetzwerkes 4 für die Erstel lung eines Datenblocks 9 erfolgen.

Bei 140 kann ein Datenblock 9 in Abhängigkeit von der deter ministischen Zufallsauswahl erstellt werden, wobei der Daten block 9 die schienenverkehrsrelevanten Zustandsdaten 2 reprä sentiert .

Bei 150 kann der Datenblock 9 für das Speichern in der ver teilten Datenbank bereitgestellt werden.

Gemäß weiterer Ausführungsformen kann das Verfahren 100 mit einer Vorrichtung 1 gemäß einer der oben dargestellten Aus führungsform ausgeführt werden.

In einigen Ausführungsformen kann es zweckmäßig sein, dass sich jeder Teilnehmer, welche Zugang zu dem Datennetzwerk 4 durch einen der Netzwerkknoten 3a-3e erlangt, durch einen privaten Schlüssel (private Key) identifiziert, und zwar durch den Hash des privaten Schlüssels. Der private Schlüssel kann dabei kann dabei durch eine zentrale Autorität zertifi ziert sein. Die Konfiguration der Vorrichtung und/oder des Verfahren sowie die berechtigten Teilnehmer können jedem Teilnehmer am Datennetzwerk 4 bekannt sein. Eine zyklische Verwendung von Vorrichtung und/oder System und/oder Verfahren kann vorgesehen sein. Alle Teilnehme können einen Prüfungsal gorithmus besitzen, welcher für ein digitales Abbild die Prü fung der Sicherheitsbedingungen erlaubt. Dabei kann es sich um eine Entscheidungstabelle und/oder eine Verschlusstafel handeln .