一种基于区块链的电力物联网设备通信方法及其网络设备技术

本申请提供了一种基于区块链的电力物联网的通信方法，本申请的通信方法包括：一组远程通讯的电力终端设备；多个服务提供商连接的点对点网络；签名设备基础设施。本申请使用的区块链主要功能是在网络节点之间提供分散的信息共享模型即服务提供商。它们通过点对点网络相互连接，当电力终端设备向网络发送消息时，选择一个节点将其封装到一个事务。将指定时间段内的多个事务打包成一个块，将其广播到网络中，以便对其他节点进行一致验证。因此，所选节点将在批准验证后在区块链上发出该区块。选节点将在批准验证后在区块链上发出该区块。选节点将在批准验证后在区块链上发出该区块。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链的电力物联网设备通信方法及其网络设备


[0001]本申请涉及互联网领域，并且更具体地，涉及一种基于区块链的电力物联网设备身份认证方法及其网络设备。

技术介绍

[0002]随着物联网技术的迅速发展，海量的泛在电力物联网终端不断接入电力系统，其引起的安全问题将带来严重挑战。目前，传统物联网仍然采取中心化服务体系架构，要求数据传输量大、稳定、节点多、覆盖区域广的应用场景，因此，中心化服务体系架构造成了建设和维护成本增高。同时，终端的数据安全依赖于中心服务器，且终端用户的信任是中心服务器能够正常运作的基本条件，一旦受到黑客恶意攻击，致使终端用户的信息丢失泄露，必然严重破坏电力物联网信任体系。为此，区块链技术以去中心化、去信任及数据加密的特点，使泛在电力物联网接入海量终端进行身份认证、解决隐私保护问题成为可能。
[0003]现有的技术方案中，李海涛等人提出一种基于区块链的电力物联网通信智能监护方法及系统，通过一个电力物联网无线通信终端判断电力物联网运行异常是否为故障无线信令，该专利技术利用区块链技术的多元化，使得监护认证的效率有显著提升，且能快速判断无线信令是否故障。刘承承提出一种基于物联网与区块链的电力管理系统，其数据不会被随意篡改和丢失，通过去中心化的共识机制提高系统的安全私密性，摆脱安全性等信任问题束缚。物联网服务提供商们可以资源共享，用户可以在全网范围内各个运营商之间直接结算，实现价值互联。
[0004]上述方法通过将区块链技术与电力设备物联网结合，实现了设备资源可信任等优势，但网络架构趋于复杂，尤其是当电力物联网设备数量较多时，容易导致区块链数据爆炸问题，限制了此类技术方案的伸缩性与扩展性。因此，在泛在物联网体系中，应综合考虑网络结构、可信建立、信息安全等因素，提高以区块链为核心的身份认证算法在泛在电力物联网的可靠性和性能。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种基于区块链的电力物联网的通信方法，能够提供电力终端设备和服务提供商之间安全通信的安全方法。
[0006]一方面，提供了一种基于区块链的电力物联网的通信方法，所述通信方法应用的区块链网络系统包括第一SPN和SDI，所述第一SPN包括M个SP，所述SP
i
为所述M个SP之外的一个，所述SP
i
所管理的SM数量N，其中，M为大于或等于4的正整数，N为正整数，所述方法包括：所述SP
i
生成所述SP
i
的密钥和所述SP
i
的身份信息M
ident
，其中，所述SP
i
的密钥包括私钥SK
SPi
和公钥PK
SPi
，ID
SPi
为所述SP
i
的身份标识ID
SPi
，Am为所述SP
i
的许可协议信息，h(Am)是对所述Am进行哈希运算后的值，是使用所述SK
SPi
对Am的签名进行加密；所述SP
i
向SDI发送所述SP
i
的密钥和所述SP
i
的身份标识ID
SPi
；所述第一SPN根据所述M
ident
确定所述SP
i
加入所述第一SPN，构成第二SPN；所述SM
ij
向所述SP
i
注册，所述第二SPN获得所述SM
ij
的身份标识ID
SMij
和所述SP
i
的身份标识ID
SPi
，确定所述SM
ij
为所述SP
i
所管理的N个SM中的一个，1≤j≤N；所述SDI根据所述SP
i
的身份标识ID
SPi
，为所述SP
i
所管理的N个SM生成第一散列链{v1,v2,...,v
n
}，并计算所述第一散列链的Merkle树根r；所述SDI向所述第二SPN发送所述SM
ij
的身份标识ID
SMij
和所述SP
i
的身份标识ID
SPi
，所述SP
i
获取所述SM
ij
的身份标识ID
SMij
；所述SDI向所述SM
ij
发送第二消息，所述第二消息包括所述第一散列链和所述SDI的标识信息、所述第一散列链的Merkle树根r，所述第二消息用于指示所述SM
ij
将所述第一散列链、所述SDI的标识信息和所述第一散列链的Merkle树根r写入所述SM
ij
的物理介质中；所述SM
ij
向所述第二SPN发送所述第三消息，所述第三消息包括{q,v0,ID
SMij
}，其中，q＝h(p,v
s
)，h是计算哈希函数，p为所述SM
ij
收集的消息，v0＝Bin(ID
SPi
)，v
s
∈{v1,v2,...,v
n
}，1＜s≤N；第二SP
leader
从所述第二SPN中获取所述第三消息，所述第二SP
leader
为所述第二SPN中的主节点；所述第二SP
leader
确定所述第三消息中的ID
SMij
是属于所述SP
i
的，并生成时间戳Ts，所述第二SP
leader
向所述SM
ij
发送所述Ts和所述SP
i
的公钥PK
SPi
；所述SM
ij
在接收到{T
S
,PK
SPi
}之后，生成事务信息Trans＝{En(q)PK
SPi
,Sig
m
,M
r
}，其中，所述Sig
m
＝{ID
SMij
,T
S
,v
s
,s}，所述En(q)PK
SPi
为通过所述公钥PK
SPi
对截获的消息q进行加密后的信息，所述M
r
为根消息M
r
＝{v0,v1,r,t0,ID
SDI
}，其中，v0＝Bin(ID
SPi
)，v1为第一散列链的第1个值，r为第一散列链的Merkle树根的值，所述t0所述第一散列生效后的有效时间；所述SM
ij
向所述第二SP
leader
发送所述事务信息；所述第二SP
leader
生成新区块并向所述第二SPN广播所述新区块，其中，所述新区块包括所述事务信息；所述第二SPN中的每个SP对所述新区块校验区块，校验成功后更新所述每个SP的区块链。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的电力物联网的通信方法，其特征在于，所述通信方法应用的区块链网络系统包括第一SPN和SDI，所述第一SPN包括M个SP，所述SP
i
为所述M个SP之外的一个，所述SP
i
所管理的SM数量N，其中，M为大于或等于4的正整数，N为正整数，所述方法包括：所述SP
i
生成所述SP
i
的密钥和所述SP
i
的身份信息M
ident
，其中，所述SP
i
的密钥包括私钥SK
SPi
和公钥PK
SPi
，M
ident
＝{ID
SPi
,h(Am),Sig(Am)
SKSPi
,PK
SPi
}，ID
SPi
为所述SP
i
的身份标识ID
SPi
，Am为所述SP
i
的许可协议信息，h(Am)是对所述Am进行哈希运算后的值，Sig(Am)
SKSPi
是使用所述SK
SPi
对Am的签名进行加密；所述SP
i
向SDI发送所述SP
i
的密钥和所述SP
i
的身份标识ID
SPi
；所述第一SPN根据所述M
ident
确定所述SP
i
加入所述第一SPN，构成第二SPN；所述SM
ij
向所述SP
i
注册，所述第二SPN获得所述SM
ij
的身份标识ID
SMij
和所述SP
i
的身份标识ID
SPi
，确定所述SM
ij
为所述SP
i
所管理的N个SM中的一个，1j≤N；所述SDI根据所述SP
i
的身份标识ID
SPi
，为所述SP
i
所管理的N个SM生成第一散列链{v1,v2,...,v
n
}，并计算所述第一散列链的Merkle树根r；所述SDI向所述第二SPN发送所述SM
ij
的身份标识ID
SMij
和所述SP
i
的身份标识ID
SPi
，所述SP
i
获取所述SM
ij
的身份标识ID
SMij
；所述SDI向所述SM
ij
发送第二消息，所述第二消息包括所述第一散列链和所述SDI的标识信息、所述第一散列链的Merkle树根r，所述第二消息用于指示所述SM
ij
将所述第一散列链、所述SDI的标识信息和所述第一散列链的Merkle树根r写入所述SM
ij
的物理介质中；所述SM
ij
向所述第二SPN发送所述第三消息，所述第三消息包括{q,v0,ID
SMij
}，其中，q＝h(p,v
s
)，h是计算哈希函数，p为所述SM
ij
收集的消息，v0＝Bin(ID
SPi
)，v
s
∈{v1,v2,...,v
n
}，1s≤N；第二SP
leader
从所述第二SPN中获取所述第三消息，所述第二SP
leader
为所述第二SPN中的主节点；所述第二SP
leader
确定所述第三消息中的ID
SMij
是属于所述SPi的，并生成时间戳Ts，所述第二SP
leader
向所述SM
ij
发送所述Ts和所述SPi的公钥PK
SPi
；所述SM
ij
在接收到{T
S
,PK
SPi
}之后，生成事务信息Trans＝{En(q)PK
SPi
,Sig
m
,M
r
}，其中，所述Sig
m
＝{ID
SMij
,T
S
,v
s
,s}，所述En(q)PK
SPi
为通过所述公钥PK
SPi
对截获的消息q进行加密后的信息，所述M
r
为根消息M
r
＝{v0,v1,r,t0,ID
SDI
}，其中，v0＝Bin(ID
SPi
)，v1为第一散列链的第1个值，r为第一散列链的Merkle树根的值，所述t0所述第一散列生效后的有效时间；所述SM
ij
向所述第二SP
leader
发送所述事务信息；所述第二SP
leader
生成新区块并向所述第二SPN广播所述新区块，其中，所述新区块包括所述事务信息；所述第二SPN中的每个SP对所述新区块校验区块，校验...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹旭，张镇，杨扬，李帆，
申请(专利权)人：山东新一代标准化研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：