【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力网络安全，具体涉及一种基于区块链技术的电网数据隐私保护与共享系统、方法。
技术介绍
1、目前，电力行业中的大部分单位仍在使用传统方式来存储电力数据，这种运行模式存在诸多问题。例如：数据存储中心存在单点失效的风险；数据可能被窃取、篡改；数据中可能存在虚假信息等。为了解决上述问题，中国专利技术专利cn 201910382385.5，公开一种基于主从智能合约的微电网电能交易方法，将微电网物理拓扑和交易云平台高效互联，结合物理基础设施、互联网通信技术、云计算技术和区块链底层技术，实现对微电网用户侧各电力量的实时监控和云计算。但是这种方法依然存在以下问题：1)数据从产生到存储需要经由多个节点。在此过程中，攻击者各种方式的攻击，可能会导致终端设备收到虚假、不完整的数据信息。2)在传输过程中，数据可能被攻击者窃取。这将有可能造成用户隐私的泄露。3)现有智能电表加密方式简单，容易被破解。同时，电表计算能力较弱，现有加密组件因协议多、体量大而难以嵌入。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于区块链技术的电网数据隐私保护与共享系统、方法。
2、本专利技术的技术方案为：
3、一种基于区块链技术的电网数据隐私保护与共享系统，包括如下组成部分：
4、电网云服务器，为集中式的数据处理和分析中心，用于收集来自智能电表和智能终端的数据，并进行存储和分析；
5、用户层，将电网云服务器覆盖的区域划分为m个台区，
6、智能终端，部署在电网云服务器的边缘，用于实现台区内用电总量的采集，完成在边缘进行的数据聚合、动态定价、电量计费、异常分析，以降低传统中心式数据计算的资源开销；在每个台区内部署一台智能终端；
7、电力联盟链，包括公钥基础设施，用于负责生成和管理整个系统中的所有公共参数、公私密钥、电表假名，并分发相关证书；公钥基础设施通过返回数据中用户的假名来验证、核对智能电表的身份，在接收到智能电表或智能终端发起的交易后，公钥基础设施对交易进行排序、打包、执行，然后在经过多方共识之后上链存储。
8、整个系统采用分布式身份认证方式，通过电力联盟链对交易进行排序、打包、执行和上链存储，保证了数据的安全性和可信度；通过公钥基础设施返回数据中用户的假名来验证、核对智能电表的身份；通过智能终端在边缘进行的数据聚合、动态定价、电量计费和异常分析等功能，降低了传统中心式数据计算的资源开销，提高了数据处理效率。本专利技术可以使电力行业更好地提高电力数据处理效率、增强安全性、可信度和便利性，推动行业的发展和进步。
9、在其中一些实施例中，所述用户层中，在台区j中，第i个智能电表实时记录用户的用电情况，每隔5min将用电数据加密，在计算加密数据的哈希值后利用公钥进行签名，智能电表将密文数据发送到智能终端，同时将计算得到的哈希值通过多方共识后添加到电力联盟链上进行存储。
10、本技术方案中，智能电表与智能终端之间存在数据交互、存储的过程，基础设施进行多方共识后将数据添加到电力联盟链上，可以保证数据的不可篡改性和永久性存储；不仅可以实现台区内用电总量的采集和异常分析等功能，还降低了传统中心式数据计算的资源开销，提高了数据处理效率。
11、在其中一些实施例中，所述用户层中，智能电表在数据加密、签名、上链存储的在处理过程中，智能电表的身份将始终以假名的形式存在。
12、本技术方案中，使用假名可以保护智能电表的真实身份，使得系统操作和数据不会被恶意攻击者追踪和攻击，增加了系统的安全性。另外，采用假名的形式，在多方达成共识过程中，因为每个智能电表的身份都是匿名的，环境更加公正、公平，这有助于建立各方对系统的信任。
13、在其中一些实施例中，所述智能终端收到来自智能电表发送的电力数据之后，对电力数据进行签名认证，即将待验证数据的哈希值与链上记录的哈希值进行比对；如果校验通过，则说明在通信过程中电力数据没有被攻击者篡改。
14、本技术方案中，通过快速比对哈希值，可以减少智能终端对电力数据的验证时间，提高系统的效率。通过比对链上记录的哈希值与待验证数据的哈希值，可以验证数据的完整性，即数据在传输过程中是否被篡改或伪造。
15、在其中一些实施例中，所述智能终端对接收到的电力数据进行聚合，计算聚合后电力数据的哈希值，通过共识机制进行上链存储，最终将聚合后的电力数据以及聚合后电力数据的哈希值上传到电网云服务器中，供电网云服务器进行业务操作。
16、本技术方案中，通过对电力数据进行整理和归类，使得电力数据更加集中和有序，方便得到哈希值；将聚合后的电力数据及其哈希值上传到电网云服务器进行业务操作，可以减少智能终端的处理负担，提高系统的效率。
17、本专利技术的技术方案为：
18、一种基于联盟链的分布式身份认证方法，包括如下步骤：
19、s1、联盟链的构建及部署，包括如下小步：
20、s11、建立区块链网络：公共基础设施提供区块链网络功能，邀请分布式身份认证系统相关的电网云服务器、用户层、智能终端加入电力联盟链；
21、s12、部署与配置：根据电网的实际情况，部署智能电表和智能终端，配置后的智能电表、智能终端与电网云服务器和电力联盟链进行通信；
22、s2、电力数据的加密及传输，包括如下小步：
23、s21、数据加密传输：在智能电表端，对电力数据进行加密处理，以防数据被恶意窃听；将加密后的数据上传至智能终端；
24、s22、数据聚合与上传：智能终端对电力数据进行签名认证，即将待验证数据的哈希值与链上记录的哈希值进行比对；如果校验通过，则说明在通信过程中电力数据没有被攻击者篡改；
25、s3、电力数据的处理与分析，包括如下小步：
26、s31、数据存储与分析：智能终端对接收到的电力数据进行聚合，计算聚合后电力数据的哈希值，通过共识机制进行上链存储，最终将聚合后的电力数据以及聚合后电力数据的哈希值上传到电网云服务器中，电网云服务器收集来自智能电表和智能终端的数据，进行存储和分析；通过分析电力数据，提取出有用的信息，包括电力调度模式、需求预测；
27、s32、决策制定与控制：根据电网云服务器的分析结果，制定相应的决策，并通过电力联盟链通知相关的参与方，根据电力调度模式调整电力分配、进行预防性维护；
28、s4、数据共享与交易阶段，包括如下小步：
29、s41、数据隐私保护：通过电力联盟链，参与方在保证数据隐私的前提下进行数据交换和价值转移，电力公司将电力使用数据共享给监管机构并与其他公司进行电力交易；
30、s42、数据加解密与访问控制：为了保护用户的隐私，需要对电力数据进行加解密处理，并需要对访问控制进行管理，确保只有合法的参与方能够访问和操作相应的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于区块链技术的电网数据隐私保护与共享系统，其特征在于，包括如下组成部分：
2.如权利要求1所述的基于区块链技术的电网数据隐私保护与共享系统，其特征在于，所述用户层中，在台区j中，第i个智能电表实时记录用户的用电情况，每隔5min将用电数据加密，在计算加密数据的哈希值后利用公钥进行签名，智能电表将密文数据发送到智能终端，同时将计算得到的哈希值通过多方共识后添加到电力联盟链上进行存储。
3.如权利要求1所述的基于区块链技术的电网数据隐私保护与共享系统，其特征在于，所述用户层中，智能电表在数据加密、签名、上链存储的在处理过程中，智能电表的身份将始终以假名的形式存在。
4.如权利要求1所述的基于区块链技术的电网数据隐私保护与共享系统，其特征在于，所述智能终端收到来自智能电表发送的电力数据之后，对电力数据进行签名认证，即将待验证数据的哈希值与链上记录的哈希值进行比对；如果校验通过，则说明在通信过程中电力数据没有被攻击者篡改。
5.如权利要求1所述的基于区块链技术的电网数据隐私保护与共享系统，其特征在于，所述智能终端对接收到的电力数据
6.一种基于联盟链的分布式身份认证方法，采用如权利要求1-5任意一项所述的基于区块链技术的电网数据隐私保护与共享系统，其特征在于，包括如下步骤：
7.如权利要求6所述的基于联盟链的分布式身份认证方法，其特征在于，所述步骤S2中，数据加密传输采用优化了AES的加解密轮函数的加密算法，用于实现加解密过程中大空间下的模指数运算的分解，提高了算法的解密速度，电力数据全程以密文的形式传输；对密文数据进行Hash计算，并将值上链存储。
8.如权利要求7所述的基于联盟链的分布式身份认证方法，其特征在于，所述步骤S2中，数据加密传输的密钥长度根据电力联盟链各方需求和资源情况来选择，通过特定的文本模型控制密钥长度以适当调整计算的开销。
...【技术特征摘要】
1.一种基于区块链技术的电网数据隐私保护与共享系统，其特征在于，包括如下组成部分：
2.如权利要求1所述的基于区块链技术的电网数据隐私保护与共享系统，其特征在于，所述用户层中，在台区j中，第i个智能电表实时记录用户的用电情况，每隔5min将用电数据加密，在计算加密数据的哈希值后利用公钥进行签名，智能电表将密文数据发送到智能终端，同时将计算得到的哈希值通过多方共识后添加到电力联盟链上进行存储。
3.如权利要求1所述的基于区块链技术的电网数据隐私保护与共享系统，其特征在于，所述用户层中，智能电表在数据加密、签名、上链存储的在处理过程中，智能电表的身份将始终以假名的形式存在。
4.如权利要求1所述的基于区块链技术的电网数据隐私保护与共享系统，其特征在于，所述智能终端收到来自智能电表发送的电力数据之后，对电力数据进行签名认证，即将待验证数据的哈希值与链上记录的哈希值进行比对；如果校验通过，则说明在通信过程中电力数据没有被攻击者篡改。
5.如权利要求1所述的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱莹，王心妍，杜嘉程，孟昭泰，牛亚杰，周政，田钊，古明，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司信息通信分公司，
类型：发明
国别省市：
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