基于CloudDPoS的电力计量数据溯源方法技术

本发明专利技术提出了一种基于DPoS的云端数据溯源区块链共识算法CloudDPoS。该共识算法将云计算资源量化为DPoS共识算法中的权益，根据权益的大小为每个节点开启一个类似于Raft共识中的有偏计时器，分散了投票的结果；结合了“一人一票”的投票方法，在提高节点选举效率的同时保证了优质云资源拥有者的当选概率；通过在共识过程中引入反馈机制，使得在共识过程中发现超过50％节点不认可的区块，立即重新开始节点选举流程，保证了区块产生的正确性。与现有技术相比，本发明专利技术能够减少BlockCloud对资源的消耗，提高共识效率以及对大量节点的支持能力。力。

【技术实现步骤摘要】
基于CloudDPoS的电力计量数据溯源方法


[0001]本专利技术属于电力计量数据溯源
，具体涉及一种基于CloudDPoS的电力计量数据溯源方法。

技术介绍
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[0002]随着智能电网的发展，配电网中的计量设备产生海量数据。在大数据时代下，数据作为重要资产，对电网的安全稳定运行起着重要作用。在数据的流通中存在恶意篡改和造假等行为，需要对数据的真伪、数据的质量进行监管和存证，即对数据的演变过程进行记录，便于日后产生异议时进行数据溯源。溯源是指记录、访问、验证数据在整个流转过程中的演变，从数据的生产源头到最终的流转结果。利用数据溯源，防止记录在流转过程中被非法篡改，保证数据的安全性、真实性和可靠性。
[0003]然而，电力计量数据溯源也往往存在安全性低、资源消耗大的问题：
[0004]1)现有技术对溯源的安全性考虑不充分，为了保护数据的产权，数据溯源往往都是在私有环境下进行，使得溯源的安全性大打折扣。而且在云环境中并不具备可扩展性，工作成本高昂且缺乏透明度。因此，在电力计量数据溯源时，如何实现提高溯源过程的安全性是一个亟待解决的问题。
[0005]2)现有技术它存在着资源消耗过大的问题，随着参与共识的云端节点增多，共识所造成的资源消耗将急剧增加，影响云端数据溯源模型对大量节点的适应性，降低溯源数据存储的效率，为云计算服务带来瓶颈。因此，如何实现计量数据溯源的资源消耗，提高共识效率是另一个亟待解决的问题。
[0006]传统的数据溯源技术，往往采取将物理或虚拟资源上执行软件而生成的记录数据与审计数据进行比较的方式进行数据溯源，安全性与扩展性不高。而且，溯源过程中存在资源消耗过大的问题。而采用基于CloudDPoS的电力计量数据溯源方法，通过量化云计算资源，投票选出拥有优质资源的节点，保证区块产生的正确性。同时，在共识过程中引入反馈机制，减少BlockCloud对资源的消耗，提高共识效率。

技术实现思路
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[0007]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种基于DPoS的云端数据溯源区块链共识算法，以减少BlockCloud对资源的消耗，提高共识效率以及对大量节点的支持能力。
[0008]为达到上述目的,本专利技术提供如下技术方案:
[0009]一种基于CloudDPoS的电力计量数据溯源方法，该方法将云计算资源量化为DPoS共识算法中的权益，根据权益的大小为每个节点开启一个类似于Raft共识中的有偏计时器，分散了投票的结果；结合了“一人一票”的投票方法，在提高节点选举效率的同时保证了优质云资源拥有者的当选概率。通过在共识过程中引入反馈机制，使得在共识过程中发现超过50％节点不认可的区块，立即重新开始节点选举流程，保证了区块产生的正确性。该方案具体包括以下步骤：
[0010]S1：确定共识节点与交易节点；
[0011]S2：计算偏向概率；
[0012]S3：确定见证者节点集合与参与者节点集合；
[0013]S4：区块的产生及共识过程。
[0014]进一步的，所述步骤S1中，将云计算资源量化为DPoS共识算法中的权益，系统根据贡献的资源量将节点排序，向排序为前l名的节点定义为共识节点，其余的确定为交易节点。
[0015]进一步的，所述步骤S2、S3中，根据节点拥有的权益量在总权益中的比重，确定其偏向概率。利用有偏计时器进行节点投票，确定见证者节点集合与参与者节点集合。
[0016]进一步的，所述步骤S3中，见证者节点生产各自的区块，系统验证区块的正确性后广播新区块。参与者节点将见证者节点产生的区块使用自身私钥签名，广播签名及自身公钥信息。系统及各节点根据新区块是否有效，决定更新区块链或系统重新执行共识节点选举算法。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:
[0018]1)本专利技术专利将云计算与区块链相结合，将云计算资源量化为PoS共识算法中权益，能够跨越多个信任边界和多个利益相关者的操作透明且防篡改，提升云计算环境中数据溯源的安全性。
[0019]2)本专利技术专利根据DPoS共识算法及raft共识算法的研究与结合，提出一种基于DPoS的云端数据溯源区块链共识算法CloudDPoS，用以减少BlockCloud对资源的消耗，提高其共识效率以及对大量节点的支持能力。
附图说明：
[0020]图1为本专利技术所述的CloudDPoS共识算法流程图；
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0022]图1为本专利技术所述的CloudDPoS共识算法流程图，具体包括以下步骤:
[0023]1)确定共识节点与交易节点
[0024]在CloudDPoS中，共识过程被分为两部分，在第一部分选出一定数量的负责生产区块的“代表”。在第二部分将“代表”生产的区块交予其它参与共识的节点加以验证。将参与到共识流程中的所有云端虚拟节点的集合定义为N，其大小为k,(k∈N
*
)，将集合N划分为两种不同的节点集合：共识节点集合N
C
，大小为l,(l∈N
*
,l<k)和交易节点集合N
T
，大小为(k
‑
l)。对于N
C
和N
T
，N
C
∪N
T
＝N，N
C
∩N
T
＝φ。每一名拥有云计算资源的用户被定义为参与区块链共识过程的节点，云用户的资源将被抵押，用于维护区块链系统的正常运转，这部分用户资源将作为传统的DPoS共识算法中用于决定节点成为区块生产者的权益量。CloudDPoS中定义一个向量用来表示一名云计算用户拥有的总资源，其中代表CPU的总核心数，是以KB为单位的内存大小，是以Kbps为单位的网络带
宽。为保证云用户的正常业务操作，将根据云计算用户N
i
已使用的资源量为其保留一定的资源大小并且为每一名云计算用户N
i
设置了贪婪因子σ
i
∈(0,1]，用户可以通过设置σ的大小来决定要将多少空闲资源作为权益投入到区块链共识过程中。贪婪因子σ的计算公式为：
[0025]公式(1)中的代表贪婪因子对应的CPU分量，代表贪婪因子对应的内存分量，代表贪婪因子所对应的网络带宽分量，公式中的w1,w2,w3为缩放参数，并且∑
k∈{1,2,3}
w
k
＝1。引入贪婪因子的目的是为了保证云计算用户不会抵押相同的资源作为权益，为共识中的投票带来异质性。因此，权益函数被定义为：f(R,R
U
,σ)＝σ(R
‑
R
U
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CloudDPoS的电力计量数据溯源方法，其特征在于，该方法将云计算资源量化为DPoS共识算法中的权益，根据权益的大小为每个节点开启一个类似于Raft共识中的有偏计时器，分散了投票的结果；结合了“一人一票”的投票方法，在提高节点选举效率的同时保证了优质云资源拥有者的当选概率；通过在共识过程中引入反馈机制，使得在共识过程中发现超过50％节点不认可的区块，立即重新开始节点选举流程，保证了区块产生的正确性。2.根据权利要求1所述的一种基于CloudDPoS的电力计量数据溯源方法，其特征在于，该方案具体包括以下步骤：S1：确定共识节点与交易节点；S2：计算偏向概率；S3：确定见证者节点集合与参与者节点集合；S4：区块的产生及共识过程。3.根据权利要求2所述的共识节点与交易节点确认方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周振宇，倪国键，于子淇，鲍瑞雨，王珂，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：