一种基于区块链的EV安全充电调度方法技术

本发明专利技术属于区块链技术领域，具体涉及一种基于区块链的EV安全充电调度方法；该方法包括：构建EV充电网络模型；根据EV充电网络模型，构建EV、CS和UDC三者之间相互认证方案；EV、CS和UDC三者之间根据相互认证方案进行认证；构建EV充电推荐算法；认证成功后，EV根据EV充电推荐算法调度EV进行充电；充电过程中，对服从调度的EV进行充电币奖励，在最低负载高于预警负载时，EV与CS通过充电币进行交易，UDC将交易数据发送到区块链网络中；本发明专利技术能在保护身份隐私、防窃听、防重放攻击和防假冒攻击等方面保证交易的安全性，同时实现平衡充电站区域负载，实现充电汽车高效充电并延长充电站使用寿命，实用性高。实用性高。实用性高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链的EV安全充电调度方法


[0001]本专利技术属于区块链
，具体涉及一种基于区块链的EV安全充电调度方法。

技术介绍

[0002]在信息网络中，激励机制得到了广泛的应用，激励机制是通过设计合理的报酬形式，以一定的行为规范和奖惩措施来激励用户规范行为，如抑制节点自私，促进节点协作、提升节点贡献等，是提高服务质量、效率的有效保障。电子货币作为信息网络普遍采用的激励方式，其发行大多依赖于权威机构，如银行、政府部门等可信中心，然而这种方式存在着诸多问题。可信中心对于整个系统拥有着绝对的控制权，包括电子货币的发行和交易数据的掌握，可信中心发行、记账、维护过程不透明以及其不规范操作、防护手段不完备等行为造成了信任缺失问题，一旦被恶意攻击者攻击，将影响整个系统运行。区块链技术可被用于解决信任缺失问题。区块链具有可追溯、无须信任、去中心化、不可窜改、匿名性等特性，使用共识机制、非对称加密块链结构等技术，可在互不了解的多方间建立可靠的信任关系，实现节点间的信息交互。区块链本身的激励机制通过激励遵守规则参与记账的节点，并且惩罚不遵守规则的节点，使整个系统朝着良性循环的方向发展，基于区块链的激励方式可以增强系统的安全性。
[0003]在过去的十余年里，随着新能源的快速发展，比如太阳能、风能，相应的也带动了另一产业的迅速发展—电动汽车(Electric Vehicle,EV)，此外，EV使用量的增加对(Charging Station,CS)和电力系统的稳定运行和规划产生不可忽略的影响，特别是在大量汽车司机选择快速充电的模式下，就会使CS负荷集中化、规模化。实际上，EV充电活动是一个动态随机问题，在时间和空间上都存在不确定性，EV司机会根据自己的偏好和不同的环境因素做出不同的决定，从而影响了各个充电站负载平衡问题。所以，有必要对区域内CS规划问题和如何指导EV充电的选择问题进行深入研究，以解决大量EV充电对CS和电力设施造成的负面问题。研究者们为获得最优的任务调度方案，不断地探索，已经研究出了很多调度方案：基于图论的方法、利用价格激励、利用区块链智能合约、改进的磷虾群算法、遗传算法等等。这些方法可以很好的解决小规模的调度问题，但是当问题规模变大，EV数量较多，调度问题就会变得复杂，以前的方法往往越来越难解决现存的问题。
[0004]综上所述，亟需一种利用基于区块链的密码货币来设计激励机制，在增强系统安全性同时可调度EV充电实现区域内CS负载平衡的方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术提出了一种基于区块链的EV安全充电调度方法，该方法包括：
[0006]S1：构建EV充电网络模型；
[0007]S2：根据EV充电网络模型，构建EV、CS和UDC三者之间相互认证方案；EV、CS和UDC三者之间根据相互认证方案进行认证；
[0008]S3：构建EV充电推荐算法；
[0009]S4：认证成功后，EV根据EV充电推荐算法调度EV进行充电；
[0010]S5：充电过程中，对服从调度的EV进行充电币奖励，在最低负载高于预警负载时，EV与CS通过充电币进行交易，UDC将交易数据发送到区块链网络中；其中，EV表示电动汽车，CS表示充电站，UDC表示公共事业数据中心。
[0011]优选的，相互认证方案包括：UDC初始化系统；EV和CS在UDC上进行注册；EV、CS、和UDC之间进行相互认证。
[0012]进一步的，EV在UDC上进行注册的过程包括：
[0013]EV
i
选择一个身份ID
EVi
来代表自己的身份，同时生成一个当前的时间戳然后计算哈希EV
i
通过安全信道把哈希H1发送给UDC；其中EV
i
表示第i个电动汽车；
[0014]UDC收到EV
i
发送的哈希值H1后，提取其中的参量ID
EVi
、验证时间戳是否在允许执行的范围内，若是，则继续执行；否则注册失败；
[0015]UDC验证EV
i
的身份是否存在数据库或撤销列表中，若已经存在当前的数据库中，表明早期已经注册，否则UDC为EV
i
指定身份若存在撤销列表中，表明该EV
i
不合法，注册失败；
[0016]UDC接受EV
i
注册请求然后生成一对公私钥，公钥私钥
[0017]UDC计算并赋予EV
i
一个伪身份然后通过安全信道把私钥和发送给EV
i
；
[0018]UDC储存和EV
i
储存和
[0019]进一步的，CS在UDC上进行注册的过程包括：
[0020]CS
j
选择一个身份ID
CSj
来代表自己的身份，同时生成一个当前的时间戳然后计算哈希CS
j
通过安全信道把哈希H2发送给UDC；CS
j
表示第i个充电站；
[0021]UDC收到CS
j
发送的哈希值后，提取其中的参量ID
CSj
、验证时间戳是否在允许执行的范围内，若是，则继续执行；否则注册失败；
[0022]UDC验证CS
j
的身份是否存在数据库或撤销列表中，如果已经存在当前的数据库中，表明以前已经注册，否则UDC为CS
j
指定身份如果存在撤销列表中，表明该CS
j
不合法，注册失败；
[0023]UDC接受CS
j
注册请求然后生成一对公私钥，公钥私钥
[0024]UDC计算并赋予CS
j
一个伪身份然后通过安全信道把私钥和发送给CS
j
；
[0025]UDC储存和CS
j
储存和
[0026]进一步的，EV、CS、和UDC之间进行相互认证的过程包括：
[0027]EV
i
与CS
j
建立连接，EV
i
生成此时的时间戳T
st1
，计算并将第一消息发送给CS
j
；
[0028]CS
j
接收到第一消息M1后，验证时间戳T
st1
是否在可允许继续执行的范围内；若验证成功，CS
j
产生当前的时间戳T
st2
，计算并将第二消息发送给UDC；否则，认证失败；
[0029]UDC接收到第二消息M2后，验证T
st1
、T
st2
是否在可继续执行的范围内；若验证成功，计算判断Auth
UDC
‑
EV
＝Auth
EV
‑
UDC
，Auth
UDC
‑
CS
＝Auth
CS
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的EV安全充电调度方法，其特征在于，包括：S1：构建EV充电网络模型；S2：根据EV充电网络模型，构建EV、CS和UDC三者之间相互认证方案；EV、CS和UDC三者之间根据相互认证方案进行认证；S3：构建EV充电推荐算法；S4：认证成功后，EV根据EV充电推荐算法调度EV进行充电；S5：充电过程中，对服从调度的EV进行充电币奖励，在最低负载高于预警负载时，EV与CS通过充电币进行交易，UDC将交易数据发送到区块链网络中；其中，EV表示电动汽车，CS表示充电站，UDC表示公共事业数据中心。2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的EV安全充电调度方法，其特征在于，相互认证方案包括：UDC初始化系统；EV和CS在UDC上进行注册；EV、CS、和UDC之间进行相互认证。3.根据权利要求2所述的一种基于区块链的EV安全充电调度方法，其特征在于，EV在UDC上进行注册的过程包括：EV
i
选择一个身份ID
EVi
来代表自己的身份，同时生成一个当前的时间戳然后计算哈希EV
i
通过安全信道把哈希H1发送给UDC；其中EV
i
表示第i个电动汽车；UDC收到EV
i
发送的哈希值H1后，提取其中的参量ID
EVi
、验证时间戳是否在允许执行的范围内，若是，则继续执行；否则注册失败；UDC验证EV
i
的身份是否存在数据库或撤销列表中，若已经存在当前的数据库中，表明早期已经注册，否则UDC为EV
i
指定身份若存在撤销列表中，表明该EV
i
不合法，注册失败；UDC接受EV
i
注册请求然后生成一对公私钥，公钥私钥UDC计算并赋予EV
i
一个伪身份然后通过安全信道把私钥和发送给EV
i
；UDC储存和EV
i
储存和4.根据权利要求2所述的一种基于区块链的EV安全充电调度方法，其特征在于，CS在UDC上进行注册的过程包括：CS
j
选择一个身份ID
CSj
来代表自己的身份，同时生成一个当前的时间戳然后计算哈希CS
j
通过安全信道把哈希H2发送给UDC；CS
j
表示第i个充电站；UDC收到CS
j
发送的哈希值后，提取其中的参量ID
CSj
、验证时间戳是否在允许执行的范围内，若是，则继续执行；否则注册失败；UDC验证CS
j
的身份是否存在数据库或撤销列表中，如果已经存在当前的数据库中，表明以前已经注册，否则UDC为CS
j
指定身份如果存在撤销列表中，表明该CS
j
不合法，注册失败；UDC接受CS
j
注册请求然后生成一对公私钥，公钥私钥
UDC计算并赋予CS
j
一个伪身份然后通过安全信道把私钥和发送给CS
j
；UDC储存和CS
j
储存和5.根据权利要求2所述的一种基于区块链的EV安全充电调度方法，其特征在于，EV、CS、和UDC之间进行相互认证的过程包括：EV
i
与CS
j
建立连接，EV
i
生成此时的时间戳T
st1
，计算并将第一消息＜M1＞＝＜Auth
EV
‑
UDC
,T
st1
＞发送给CS
j
；CS
j
接收到第一消息M1后，验证时间戳T
st1
是否在可允许继续执行的范围内；若验证成功，CS
j
产生当前的时间戳T
st2
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘期烈，郇金坤，刘倩，龚俊全，屈喜龙，王毅，李松浓，方阳，胡方霞，王志昂，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：