一种保护用户账户隐私的分布式能源交易方法技术

本发明专利技术公开了一种保护用户账户隐私的分布式能源交易方法，该方法实施步骤如下：利用hyper ledger平台进行能源交易业务的平台搭建；配合监管中心、智能合约在区块链上实现能源交易的业务流程，本发明专利技术将区块链技术综合应用于能源交易业务中，在交易相关各方参与之间构建基于联盟链的交易，并结合一对多的隐私保护策略以及区块链不可篡改这一特性，在各方参与之间实现能源交易的同时，保护交易实体的身份隐私，显著提高能源交易中的隐私保护性能。

【技术实现步骤摘要】
一种保护用户账户隐私的分布式能源交易方法
本专利技术属于能源互联网
，具体涉及一种保护用户账户隐私的分布式能源交易方法。
技术介绍
能源是推进社会发展的动力，能源问题一直以来也都是关注的焦点，能源交易是是以能源为标的投资物的期货期权交易。传统能源交易主要是以集中式优化决策的资源配置方式为主，建立一个处理和管理能源交易的控制中心。该方法具有易于设置、易于采用等优点，但也存在一系列的安全问题，主要包括以下几点：1)缺乏对隐私的保护和匿名性：三方中介可以直接或间接的查看用户的隐私数据，并可以根据所获取到的数据分析和预测用户的下一步行为。2)单点故障：作为交易信息存储中心，中心第三方机构的故障会对支付和认证活动造成干扰，阻碍提供可用性和可靠性安全目标。针对传统能源交易集中式管理方式成本高、安全性低的弊端，先后有学者采用去中心化的交易架构，提出分布式能源交易方案，不仅改善了能源交易的效率，而且为交易实体提供了可信的交易环境。尽管分布式能源交易系统中应用区块链技术带来了显而易见的好处，但随着大规模的分布式能源的构建，分布式能源市场中现有能源调度和交易方案，不足以支撑用户的多样化需求。区块链中记录交易数据的分布式全局账本在网络中都是公开的，任意攻击者都能间接或者直接的获取到钱包账户和交易行为等信息，导致隐私的泄露，尤其是在微网和园区中相邻区域内交易实体之间发生的交易信息。在分布式能源交易系统中，目前已经出现一些隐私保护机制，其主要思想是在不影响交易与存储效率的情况下，对公开数据中的部分信息进行隐藏，增加数据分析的难度，但仍然存在两个待解决的问题：1)由于存储在区块中的噪声记录会引起分布式账本发生故障，现有的隐私保护机制大多数无法在不影响分布式能源交易系统运行效率的情况下，达到对隐私进行保护。2)攻击者可能不需要准确的数据就可以获取用户的隐私，对账本数据进行分析整理，攻击者可以通过数据挖掘算法获取任意账户的交易信息，还可以分析同一用户所持账户之间的交易关系图谱等。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种安全可靠、能保护用户账户隐私的分布式能源交易方法。本专利技术聚焦于邻近分布式能源交易的隐私保护，引入弱中心化的监管方式，并结合智能合约的需求侧响应，提出一种保护用户账户隐私的分布式能源交易模型，模型通过一个一对多的账户匹配机制将小规模邻近分布式能源交易的趋势隐藏，防止基于数据挖掘算法的相关攻击和确保交易实体之间交易信息的准确性，帮助能源交易实体双方快速、可信、安全的交易。本专利技术的技术方案如下：一种保护用户账户隐私的分布式能源交易方法，包括构建基于联盟区块链的安全能源交易模型，采用该交易模型进行一次交易的过程分为：用户注册、交易和验证；并包括如下步骤：在用户交易过程中，售能方向本地聚合商以智能合约的形式发送售能请求时，经TS核实无误后，TS采用一个一对多的账户匹配机制为卖家用户选择交易账户，并给该账户分配一个钱包，用于存储交易代币。其中，分布式能源交易的安全交易模型构成要素包括监管中心(SupervisionCenter，SC)、本地聚合商(LogicalBusinessComponent，LBC)、交易实体三个核心对象:1)交易实体：参与交易的实体包括能源买家、能源卖家。交易实体可以根据自己的能源需求和状态，选择出售或购买能源。2)本地聚合商：作为可信能源中介，保存完整的区块链数据，并为能源节点提供电力接入点和无线通讯服务。每次能源出售节点都会向最近的本地聚合商发送能源售出的请求，经本地聚合商对能源节点的交易请求核实，并向所有本地聚合商广播这一需求，为能源节点进行电力交易对的匹配。3)监管中心：作为能源交易的监管部门，对本地聚合商、交易实体进行授权的同时，也对交易数据进行有效的监管。具体交易过程如下：(1)用户注册：为了加强监管和识别恶意用户，用户在参与交易前需要在监管中心进行注册。本专利技术采用半中心化的联盟区块链系统，设置由代币银行和交易服务器组成的本地聚合商，让本地聚合商管理交易及用户账户的信息，只有被授权的用户才能进入交易系统。(2)用户交易：参与交易的交易实体根据自身能源状态选择进行出售或购买能源，由本地聚合商对交易对象进行匹配和参与能源区块链系统的共识过程。(3)交易验证：由于联盟区块链可以通过选定的节点来执行共识过程，每笔交易的执行只需要传播给预选节点进行验证。在模型中，参与验证的节点为本地聚合商。其中，用户交易过程中，售能方向本地聚合商以智能合约的形式发送售能请求时，经TS核实无误后，TS采用一个一对多的账户匹配机制为卖家用户选择交易账户，并给该账户分配一个钱包，用于存储交易代币。与现有技术相比,本专利技术的有益效果是：1)安全性：所述一种保护用户账户隐私的分布式能源交易模型，引入监管中心，以联盟链为基础，结合一对多的账户匹配机制，较传统的中心化以及去中心化交易模型更加安全，对用户的身份隐私保护得更好。2)计算开销：不同于公有链全网节点对区块链进行验证，采用联盟链将共识过程交由本地聚合商执行，极大简化了繁琐的共识验证过程。3)本专利技术通过结合一对多的账户匹配机制，将联盟区块链应用于分布式能源交易中,提高了分布式能源交易隐私保护性能与交易效率，同时确保了交易过程中的数据安全性。附图说明图1为本专利技术的能源区块链网络图；图2为本专利技术的能源区块链网络交易流程图；图3为本专利技术的一对多的账户匹配机制图；图4为本专利技术算例分析中的A组能源收集情况图；图5为本专利技术算例分析中的A组能源消耗情况图；图6为本专利技术算例分析中的B组能源收集情况图；图7为本专利技术算例分析中的B组能源消耗情况图；图8为本专利技术算例分析中A组原始售能分布图；图9为本专利技术算例分析中B组原始售能分布图；图10为本专利技术算例分析中A组使用模型后的售能分布图；图11为本专利技术算例分析中B组使用模型后的售能分布图；图12为本专利技术算例分析中的交易速率情况图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施方式，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供的一种保护用户账户隐私的分布式能源交易方法，能源区块链网络图如图1所示。使用该交易模型进行一次交易的过程可分为用户注册、交易和验证三个步骤，流程图如图2所示，详细解释如下：1)用户注册步骤1：用户向监管中心提交自己的信息(姓名、年龄、身份证号等)。步骤2：监管中心使用非对称加密算法为用户生成一组公钥PKi和私钥SKi，并使用其私钥SKsc对用户的公钥PKi进行加密，形成数字签名sign。步骤3：监管中心最终将公钥PKi、私本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保护用户账户隐私的分布式能源交易方法，其特征在于：包括构建基于联盟区块链的安全能源交易模型，采用该交易模型进行一次交易的过程分为：用户注册、交易和验证；并包括如下步骤：在用户交易过程中，售能方向本地聚合商以智能合约的形式发送售能请求时，经TS核实无误后，TS采用一个一对多的账户匹配机制为卖家用户选择交易账户，并给该账户分配一个钱包，用于存储交易代币。/n

【技术特征摘要】
1.一种保护用户账户隐私的分布式能源交易方法，其特征在于：包括构建基于联盟区块链的安全能源交易模型，采用该交易模型进行一次交易的过程分为：用户注册、交易和验证；并包括如下步骤：在用户交易过程中，售能方向本地聚合商以智能合约的形式发送售能请求时，经TS核实无误后，TS采用一个一对多的账户匹配机制为卖家用户选择交易账户，并给该账户分配一个钱包，用于存储交易代币。


2.根据权利要求1所述的保护用户账户隐私的分布式能源交易方法，其特征在于：所述用户注册采用半中心化的联盟区块链系统，设置由代币银行和交易服务器组成的本地聚合商，让本地聚合商管理交易及用户账户的信息，只有被授权的用户才能进入交易系统；所述用户交易时参与交易的交易实体根据自身能源状态选择进行出售或购买能源，由本地聚合商对交易对象进行匹配和参与能源区块链系统的共识过程；所述交易验证时联盟区块通过选定的节点来执行共识过程，每笔交易的执行传播给预选节点进行验证；在模型中，参与验证的节点为本地聚合商。


3.根据权利要求1或2所述的保护用户账户隐私的分布式能源交易方法，其特征在于：所述模型构成要素包括监管中心、本地聚合商、交易实体三个核心对象；其中，所述交易实体包括能源买家、能源卖家；交易实体根据自己的能源需求和状态，选择出售或购买能源；所述本地聚合商作为可信能源中介，保存完整的区块链数据，并为能源节点提供电力接入点和无线通讯服务；每次能源出售节点都会向最近的本地聚合商发送能源售出的请求，经本地聚合商对能源节点的交易请求核实，并向所有本地聚合商广播这一需求，为能源节点进行电力交易对的匹配；所述监管中心作为能源交易的监管部门，对本地聚合商、交易实体进行授权的同时，也对交易数据进行有效的监管。


4.根据权利要求1所述的保护用户账户隐私的分布式能源交易方法，其特征在于所述用户注册包括如下步骤：
步骤1：用户向监管中心提交自己的信息；
步骤2：监管中心使用非对称加密算法为用户生成一组公钥PKi和私钥SKi，并使用其私钥SKsc对用户的公钥PKi进行加密，形成数字签名sign；
步骤3：监管中心最终将公钥PKi、私钥SKi以及数字签名sign返回给用户；
用户经监管中心注册之后，就是一个合法节点；其他用户可以使用监管中心的公钥PKsc来验证数字签名sign的合法性。


5.根据权利要求1所述的保护用户账户隐私的分布式能源交易方法，其特征在于所述用户交易包括如下步骤：
步骤1：售能方以智能合约的形式向本地聚合商发送售能请求；
步骤2：经TS核实无误后，TS为售能方用户选择交易账户，并给该账户分配一个钱包，用于存储交易代币；
步骤3：账户选择完毕，TS将请求信息打包，并广播到所有本地聚合商中以供买方匹配。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：龙洋洋，陈玉玲，豆慧，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52