基于区块链和账户映射的智能电网电力交易隐私保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于区块链和账户映射的智能电网电力交易隐私保护方法，包括认证机构即

【技术实现步骤摘要】
基于区块链和账户映射的智能电网电力交易隐私保护方法


[0001]本专利技术涉及区块链
、
预言机
、
账户映射和隐私保护等
，具体是一种基于区块链和账户映射的智能电网电力交易隐私保护方法
。

技术介绍

[0002]随着太阳能
、
智能电网等现代能源和网络技术的进步，使得用户不仅能够在电力交易系统中购买电能，而且能够生成
、
出售电力
。
传统的电力交易系统是建立一个集中式的控制中心来处理
、
管理和交付电力交易，虽然集中式的电力交易系统易于管理和更新，但是存在单点故障
、
隐私和匿名性差等缺陷
。
[0003]区块链具有去中心化
、
透明和不可篡改的特性，利用区块链构建去中心化平台可以有效的解决集中式系统中的这些缺陷，因此，现有的很多研究将其应用于电力交易中
。
现有的区块链可以分为三类：公有链
、
联盟链
、
私有链，相比与公有链的完全公开和私有链的集中化，联盟链的特性介于两者之间，允许参与者在一定程度上保持隐私和控制权，同时又能够享受区块链的分布式特性，用在电力交易中更加灵活
。
[0004]然而，存储在联盟链上的信息仍然容易遭受隐私泄漏的风险，许多数据挖掘算法将区块链中的公开信息与其他数据集进行链接，以检测用户的身份，或者分析电力消耗的差异推断用户的生活习惯的隐私信息，例如家电的使用情况/>、
用户何时出门等，对用户的隐私造成了威胁
。
因此，需要为电力交易系统设计一个隐私保护机制
。
[0005]基于区块链的电力交易场景的隐私保护方案可以由三种方法来实现：数据加密
、
零知识证明和差分隐私
。
与其他的隐私保护方法相比，差分隐私方案具有低开销
、
易操作的特点，可以更好地解决上述问题
。
差分隐私利用随机噪声扰乱敏感数据，同时确保一些数据值或数据属性保持不变
。
为了解决上述问题，本文提出了一种基于联盟区块链和账户映射的电力交易隐私保护方法，以确保存储在区块链上的电力交易信息的隐私
。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于解决智能电网电力交易场景下的用户交易隐私泄露的问题，提出了一种基于区块链和账户映射的智能电网电力交易隐私保护方法
。
这种方法可以实现存储在区块链上的数据隐私，并抵御数据挖掘算法发起的链接攻击
。
[0007]实现本专利技术目的的技术方案是：
[0008]基于区块链和账户映射的智能电网电力交易隐私保护方法，包括认证机构
CA、
电力交易聚合商
PTA、
账户生成中心
AGC、
买方
B、
卖方
S、
预言机节点
、
电网运营商
GO
多方实体，所述方法包括如下步骤：
[0009]1)
系统初始化：该阶段为系统的初始化阶段，需要完成电力交易前所需的区块链初始化，即将
PTA
和想要参加电力交易的用户部署到联盟区块链网络中，作为联盟区块链的节点；假设
PTA
是可信实体，作为联盟链中的共识节点，链接联盟链中的卖方和买方，处理买卖双方的交易请求，对买卖双方进行匹配；交易完成后，对新生成的区块执行共识过程，而
想要参加电力交易的用户作为联盟链中的轻节点，不参与共识；
[0010]2)
身份注册：联盟链中包括
PTA
和用户节点，向
CA
提交注册请求，注册请求包含用户的个人信息，假设
CA
是一个可信实体，
CA
收到注册请求后会对用户提供的身份信息进行验证，一旦用户的身份信息通过验证，
CA
会为该用户生成一个密钥对
<PK
，
SK>
，其中，公钥
PK
是用户唯一的身份标识，私钥
SK
用于后续的身份认证，注册成功后将这个密钥对返回给用户；
[0011]3)
用户生成账户：在首次完成身份注册后，用户需要向账户生成中心
AGC
申请生成一个账户，用于在联盟区块链上进行交易，具体步骤如下：
[0012]3.1)
用户向
AGC
发送账户生成请求，请求中包含了用户的公钥
PK
，用于身份认证；
[0013]3.2)AGC
向
CA
发送用户的身份认证请求，
CA
收到请求后对用户的身份进行验证，若
PK
已经注册并且待验证的用户是真实的用户，则认证通过；否则，认证失败；
CA
向
AGC
返回认证结果；
[0014]3.3)
若返回认证通过，
AGC
为用户创建一个新的账户，并返回账户地址，创建的新的账户不包含用户的身份信息，只用于交易的结账环节；
[0015]4)
发布交易订单：卖方若有富余的电量发布出售订单，则将自己多余电量出售给买方；买方有购电的需求将会发布购买订单，从卖方购买电量；订单的结构表示为：
O
＝
<ID
，
b/s
，
E
，
Th>
，其中，
ID
是交易的唯一标识符；
b/s
为标识订单是由卖方或买方产生的；
E
表示电力出售量或者电力需求量，当订单由卖方产生时，
E
表示电力出售量，当订单由买方产生时，
E
表示电力需求量；
Th
表示订单生成者的交易历史，订单生成后将被发送给
PTA
；
[0016]5)
判断用户状态：
PTA
在收到由用户发布的订单后，引入一个约束
C
，用于判断用户是否为活跃用户；根据交易历史计算出用户最近一个月的电力交易量
E
m
，若
E
m
≥C
，则用户为活跃用户；反之，用户为不活跃用户；
PTA
将卖方的活跃用户和不活跃用户分别存放在
S
a
和
S
ia
两个集合中，将买方的活跃用户和不活跃用户分别存放在
B
a
和
B
ia
两个集合中；
[0017]6)
账户映射：对于活跃用户，
PTA
将计算出单个用户在近一个月的交易量的近似最大估计值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于区块链和账户映射的智能电网电力交易隐私保护方法，其特征在于，包括认证机构
CA、
电力交易聚合商
PTA、
账户生成中心
AGC、
买方
B、
卖方
S、
预言机节点
、
电网运营商
GO
多方实体，所述方法包括如下步骤：
1)
系统初始化：该阶段为系统的初始化阶段，需要完成电力交易前所需的区块链初始化，即将
PTA
和想要参加电力交易的用户部署到联盟区块链网络中，作为联盟区块链的节点；假设
PTA
是可信实体，作为联盟链中的共识节点，链接联盟链中的卖方和买方，处理买卖双方的交易请求，对买卖双方进行匹配；交易完成后，对新生成的区块执行共识过程，而想要参加电力交易的用户作为联盟链中的轻节点，不参与共识；
2)
身份注册：联盟链中包括
PTA
和用户节点，向
CA
提交注册请求，注册请求包含用户的个人信息，假设
CA
是一个可信实体，
CA
收到注册请求后会对用户提供的身份信息进行验证，一旦用户的身份信息通过验证，
CA
会为该用户生成一个密钥对
<PK,SK>
，其中，公钥
PK
是用户唯一的身份标识，私钥
SK
用于后续的身份认证，注册成功后将这个密钥对返回给用户；
3)
用户生成账户：在首次完成身份注册后，用户需要向账户生成中心
AGC
申请生成一个账户，用于在联盟区块链上进行交易，具体步骤如下：
3.1)
用户向
AGC
发送账户生成请求，请求中包含了用户的公钥
PK
，用于身份认证；
3.2)AGC
向
CA
发送用户的身份认证请求，
CA
收到请求后对用户的身份进行验证，若
PK
已经注册并且待验证的用户是真实的用户，则认证通过；否则，认证失败；
CA
向
AGC
返回认证结果；
3.3)
若返回认证通过，
AGC
为用户创建一个新的账户
,
并返回账户地址，创建的新的账户不包含用户的身份信息，只用于交易的结账环节；
4)
发布交易订单：卖方若有富余的电量发布出售订单，则将自己多余电量出售给买方；买方有购电的需求将会发布购买订单，从卖方购买电量；订单的结构表示为：
O
＝
<ID,b/s,E,Th>,
其中，
ID
是交易的唯一标识符；
b/s
为标识订单是由卖方或买方产生的；
E
表示电力出售量或者电力需求量，当订单由卖方产生时，
E
表示电力出售量，当订单由买方产生时，
E
表示电力需求量；
Th
表示订单生成者的交易历史，订单生成后将被发送给
PTA
；
5)
判断用户状态：
PTA
在收到由用户发布的订单后，引入一个约束
C
，用于判断用户是否为活跃用户；根据交易历史计算出用户最近一个月的电力交易量
E
m
，若
E
m
≥C,
则用户为活跃用户；反之，用户为不活跃用户；
PTA
将卖方的活跃用户和不活跃用户分别存放在
S
a
和
S
ia
两个集合中，将买方的活跃用户和不活跃用户分别存放在
B
a
和
B
ia
两个集合中；
6)
账户映射：对于活跃用户，
PTA
将计算出单个用户在近一个月的交易量的近似最大估计值
AME
，然后将这个估计值
AME
作为边界
L
，用户近一个月的实际电力交易量用表示，若用户则用现有的账户进行交易；若用户则请求用步骤
3.3)
创建的新的账户进行交易；对于不活跃用户，预设一个约束
Z
ia
，
Z
ia
>0,
用于
PTA
判定是否创建虚拟账户，
PTA
计算出不活跃账户的比例
P
ia
,
若
P
ia
≤Z
ia
,
则创建一个虚拟账户，并向虚拟账户中存入虚拟代币，虚拟账户不与真实的用户进行映射，虚拟代币不能用于交易，只用于隐藏真实账户特征；
7)
获取电价：使用预言机从国家电网获取实时的电力价格，具体的步骤如下：
7.1)
数据请求
:
编写用于从国家电网获取实时电力价格的智能合约，向预言机发送数
据请求，数据请求由预言机合约生成相应的区块链事件；
7.2)
数据获取：链下预言机节点监听链上的事件请求，在监听到事件后，预言机节点将根据数据请求任务从国家电网收集实时的电力价格
Price
；
7.3)
数据验证：为确保数据的可信性和真实性，预言机会对收集到的数据进行验证和验证签名；
7.4)
数据提交：经过验证和验证签名处理后
,
预言机将最终的数据结果提交给智能合约；
7.5)
数据使用：智能合约收到预言机提供的数据后
,
将实时的电力价格
Price
上链，用于买...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭红艳，杨毅鹏，李东城，周梁昊杰，王勇，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：