一种基于PBFT联盟链的电力物资管理系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于PBFT联盟链的电力物资管理系统，该系统由数据层、网络层、共识层、合约层和应用层构成。数据层负责电力物资数据及电力物资合同的存储，通过哈希算法生成固定长度输出串，再生成相应的Merkle树封装到带有时间戳的数据区块中。网络层负责使联盟链中所有节点参与到数据区块的校验和记账过程。共识层通过PBFT共识机制解决数据层参与节点维护数据区块的一致性问题。合约层主要通过智能合约完成电力物资合同的签订，加入RBAC模型建造的权限管理模块进一步保证数据的安全性。应用层封装了该联盟链的各种应用场景。由此本发明专利技术基于PBFT联盟链的电力物资管理系统，对电力物资数据进行了精细化管理同时也保证了电力物资合同签署的安全与有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PBFT联盟链的电力物资管理系统
本专利技术属于区块链
，具体涉及一种基于PBFT联盟链的电力物资管理系统。
技术介绍
在当下的互联网时代，电网公司是国民经济发展的重要支撑，其中的电力物资管理工作更是直接影响电力生产的安全稳定与经济运行。电力物资管理指的是在电网公司中电力物资整个流通过程的管理，一般包括选购安装、运行维护、仓储记录、维修改造等。其中的选购安装部分主要指的是与供应商之间签署电力物资合同。电力物资管理的主要任务是根据存储信息及时对各类电力物资进行评估、调配，保证电力物资设备的利用率和成本控制，进而降低电网公司的运营成本，提高经济效益。虽然电网公司近些年蓬勃发展，但相应的电力物资管理系统仍不完善，故现有的电力物资管理水平还需进一步提高。电力物资管理现状：1、电力物资仓储管理信息化程度低在现代化信息网络的快速发展下，电力物资的储备量及其流动性都爆炸式增加。但传统的电力物资管理模式并不能解决快速发展下带来的问题，导致电力物资仓储管理的工作效率低下。在常规的仓储管理系统中，电力物资设备的信息以离散的数据行记录在数据库中，存储的电力物资信息不能进行回溯，并且数据库中的内容可以由任意方更改，无法保障电力物资信息的真实性，这些问题都会带给电网公司一些不必要的问题及损失。虽然目前电网公司引进了自动化信息系统的使用，但其在电力物资仓储管理方面的作用还十分有限，并不能实时对电力物资设备的信息进行评估统计。2、电力物资合同签署的不便性目前，电力物资的采购合同仍以纸质形式为主，少量是电子合同的形式。但电网公司的供应商众多而且分布各地，合同的签署及安全问题便尤为重要。纸质合同的签署又可分为当面签署、快递签署、扫描件签署。当面签署虽然安全性高，但便捷性差、效率低；快递签署不仅耗时较长而且还需支付额外的快递费用，同时有伪造签名的风险；扫描件签署需要双方有相应设备的支持，并且也存在伪造签名的风险。电子合同虽然比纸质合同更加方便，但其存储模式为中心化存储，使得存储设备的故障和非法人士的攻击都容易造成合同数据的丢失或篡改，存在安全隐患，并且在验证方式上也存在一定的安全问题。综上所述电网公司当前的电力物资合同不管是纸质形式还是电子形式，都存在着一定的不便性及安全问题，这种困境亟需改善。区块链技术的现状：区块链是由多个独立节点参与的分布式数据库系统，能安全地存储比特币交易或其他数据，并保证这些数据或信息的安全，防止被篡改和伪造。区块链一般部署在P2P网络中，与一般数据库不同，区块链使用数字签名、分布式共识机制、非对称加密和哈希函数等加密算法技术，保证区块链数据不可篡改和不可伪造，具有较高的安全性。按照参与者的不同来划分，区块链又可以分为公有链、联盟链和私有链。公有链的参与者可以是任何人，所有想参与到公有链维护的人都可以加入，服务于比特币的区块链即是一种公有链。私有链指的是一个实体内部使用，信息不公开的区块链。这里的实体可以是公司、银行、医院等，目前国内各银行所研究的区块链多为私有链。联盟链指的是一种由多个实体构成，并且带有准入限制的区块链。联盟链相对于公有链，并不是想加入就可以加入，而是需要得到一定许可，才可以加入，并且其所存储的信息访问权限受到这些实体的约束，仅在一定条件下才可以向外界公开。联盟链相对于私有链，其区别在于参与的实体是多家不同的公司或集团，这些实体共同维护区块链，并共享区块链中的信息。拜占庭容错算法(PBFT)，是由Castro和Liskov于1999年提出，通过多轮确认达成多数节点一致的共识机制，可以用来解决原始拜占庭容错算法效率不高的问题。该算法相较于原始拜占庭容错算法，复杂度由指数级降低到多项式级，使得拜占庭容错算法能用于实际应用中。由于区块链独特的技术，使其具有去中心化、防篡改、可追溯等特点，吸引了社会各界的关注。目前区块链技术主要应用于金融行业，包括金融交易支付、结算、清算等，同时在公共服务、供应链服务以及物联网方面也进行了相关应用尝试，具有极大的潜在价值。在物联网方面，区块链技术的应用可以进行物品的溯源、追踪、防伪、认证等，故提出区块链技术应用于电力物资管理系统环境中也是可行的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于PBFT联盟链的电力物资管理系统，该联盟链在供应商、电网公司及其下属单位之间搭建，以解决上述
技术介绍
中存在的技术问题。本专利技术的目的之一在于基于区块链独特的根据时间顺序的链式结构和分布式记账特点进行存储电力物资数据，解决电力物资仓储管理信息化程度低的问题。区块链的链式结构保证了任意一条电力物资数据都可通过链式区块结构追溯到其本源，使存储的电力物资数据具有了可追溯性，由多个节点参与的分布式数据存储系统，允许链中不同参与节点同时存储大量数据，并以密码学的方式保证数据的安全，防止篡改和伪造。本专利技术的目的之一在于基于区块链中智能合约的应用，对传统的纸质合同实现了规范化和数字化，解决了电力物资合同签署的不便性的问题。根据电网公司所需设计智能合约，将电力物资合同以代码形式写入区块链，并且由于共识机制的存在无须第三方介入对电力物资合同进行公证，电力物资合同将以代码形式储存于分布式账本中，保证了其真实性和不可篡改性。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：本专利技术提供一种基于PBFT算法的联盟式区块链，该链由数据层、网络层、共识层、合约层及应用层构成。数据层主要负责电力物资数据及电力物资合同的存储。联盟链中的参与节点，包括供应商节点、电网公司及其下属单位节点，它们上传相关电力物资数据及电力物资合同，将通过哈希算法生成固定长度输出串，再生成相应的Merkle树并封装到一个带有时间戳的数据区块中，当经过其它参与节点验证有效后，这个新的数据区块会在所有参与节点处链接到当前最长的区块链上，形成链式结构，可以快速定位被篡改的电力物资数据或电力物资合同。网络层主要通过p2p分布式网络，传播协议及数据验证机制，使得上述参与联盟链中的各地供应商节点，电网公司及其下属单位节点都能参与数据区块中数据的校验和记账过程。共识层主要负责数据层的参与节点维护数据区块的一致性问题，本联盟链采用了PBFT共识机制，保证了即便有少数参与节点宕机或被侵入，系统依然能正常运行。上述网络层所述的参与节点校验过程主要负责对供应商节点及电网公司及其下属单位节点发来的电力物资数据和电力物资合同进行验证，校验完成后，主节点则生成预准备消息，将验证内容加入到预准备消息中并广播给各副本节点，再经过PBFT三阶段过程后，各参与节点接受该验证内容，并将发来的电力物资信息和电力物资合同存储到各自的数据库中。所述的PBFT共识机制是一种状态机副本复制算法，每个状态机的副本都保存了服务的状态。该共识机制中的参与节点分为主节点和副本节点，主节点负责将待验证内容进行排序，并发送给副本节点，副本节点负责转发消息和验证。主节点和副本节点之间可以相互转化。PBFT共识机制在实现所有合法请求的操作时，能够保证在满足分布式系统活性和安全性的前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PBFT联盟链的电力物资管理系统，包括数据层、网络层、共识层、合约层及应用层,其特征在于，/n所述数据层主要负责电力物资数据及电力物资合同的存储；联盟链中的参与节点，包括供应商节点、电网公司及其下属单位节点，它们上传相关电力物资数据及电力物资合同，将通过哈希算法生成固定长度输出串，再生成相应的Merkle树并封装到一个带有时间戳的数据区块中，当经过其它参与节点验证有效后，这个新的数据区块会在所有参与节点处链接到当前最长的区块链上，形成链式结构，快速定位被篡改的电力物资数据或电力物资合同；/n所述网络层主要通过p2p分布式网络，传播协议及数据验证机制，使得上述参与联盟链中的各地供应商节点，电网公司及其下属单位节点都能参与数据区块中数据的校验和记账过程；/n所述共识层主要负责数据层的参与节点维护数据区块的一致性问题，本联盟链采用了PBFT共识机制，网络层所述的参与节点校验过程主要负责对供应商节点及电网公司及其下属单位节点发来的电力物资数据和电力物资合同进行验证，校验完成后，主节点则生成预准备消息，将验证内容加入到预准备消息中并广播给各副本节点，再经过PBFT三阶段过程后，各参与节点接受该验证内容，并将发来的电力物资信息和电力物资合同存储到各自的数据库中；/n所述合约层主要用于封装各种脚本、算法并由此生成所需的智能合约，是实现区块链系统灵活编程和操作数据的基础；供应商与电网公司的下属单位通过所述智能合约进行电力物资合同的签订；/n所述应用层主要用于封装联盟链在电力物资管理系统中的各种应用场景，实现查询电力物资的数据信息、在线签署、存储、查询相关电力物资合同功能。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于PBFT联盟链的电力物资管理系统，包括数据层、网络层、共识层、合约层及应用层,其特征在于，
所述数据层主要负责电力物资数据及电力物资合同的存储；联盟链中的参与节点，包括供应商节点、电网公司及其下属单位节点，它们上传相关电力物资数据及电力物资合同，将通过哈希算法生成固定长度输出串，再生成相应的Merkle树并封装到一个带有时间戳的数据区块中，当经过其它参与节点验证有效后，这个新的数据区块会在所有参与节点处链接到当前最长的区块链上，形成链式结构，快速定位被篡改的电力物资数据或电力物资合同；
所述网络层主要通过p2p分布式网络，传播协议及数据验证机制，使得上述参与联盟链中的各地供应商节点，电网公司及其下属单位节点都能参与数据区块中数据的校验和记账过程；
所述共识层主要负责数据层的参与节点维护数据区块的一致性问题，本联盟链采用了PBFT共识机制，网络层所述的参与节点校验过程主要负责对供应商节点及电网公司及其下属单位节点发来的电力物资数据和电力物资合同进行验证，校验完成后，主节点则生成预准备消息，将验证内容加入到预准备消息中并广播给各副本节点，再经过PBFT三阶段过程后，各参与节点接受该验证内容，并将发来的电力物资信息和电力物资合同存储到各自的数据库中；
所述合约层主要用于封装各种脚本、算法并由此生成所需的智能合约，是实现区块链系统灵活编程和操作数据的基础；供应商与电网公司的下属单位通过所述智能合约进行电力物资合同的签订；
所述应用层主要用于封装联盟链在电力物资管理系统中的各种应用场景，实现查询电力物资的数据信息、在线签署、存储、查询相关电力物资合同功能。


2.根据权利要求1所述的基于PBFT联盟链的电力物资管理系统，其特征在于：所述的PBFT共识机制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明媚，袁洢苒，郭金金，文成林，徐晓滨，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33