【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子安全，具体涉及一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法及系统。
技术介绍
1、拜占庭共识协议，作为区块链的基石，致力于在分布式网络中实现共识，以确保即使存在恶意节点作恶，每个地位独立的节点仍能就网络消息达成一致。然而，经典的拜占庭共识协议面临两大挑战。首先，经典拜占庭共识协议受到1/3故障容错极限的严格制约，这意味着系统需要至少3f+1个节点来容忍f个恶意节点。已有严格的数学证明表明，1/3容错极限对于任何成对通信的去中心化系统都是无法被突破的。其次，由于采用了传统的密码学方法，如公私钥密码体系，在面对量子计算的威胁时，例如量子shor算法，其安全性漏洞显得尤为严重。
2、针对以上两点，检测量子拜占庭共识协议利用构造特殊的量子纠缠态，实现了特殊的三将军问题。但是其无法拓展到多方情况以及制备并保持量子纠缠态，使其并不实用。
3、而目前，电力作为大家日常所需的必备能源，电力系统的用户涉及到家家户户。同时，由于各类使用种类的不同，电力系统也有着不同级别和种类的业务系统，电力负荷管理系统用户对全省全量高压用户负荷的进行监测控制，单次传输数据量大，安全性要求高，同时对数据传输过程中的实时性及准确性等多方面的要求更加严苛，这就需要确保系统能就传输的数据达成一致，而上述经典拜占庭共识协议不再适用。
4、近年，中国专利公开号cn114553423a公开了一种去中心化量子拜占庭共识方法，提出了一种利用量子数字签名的拜占庭共识方案，其尽管实现了无条件安全性以及突破了1/3容错极限，一定程度上满足
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术量子拜占庭共识方法，随着电力负荷管理系统参与用户的增多，通信复杂度呈指数级增长，无法实用地拓展到现实生活中大量用户参与的情况。
2、本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题的：一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法，包括以下步骤：
3、步骤1、主节点将需发送的信息进行签名并发送给备份节点；
4、步骤2、每个备份节点接收主节点发送的消息和签名并打上自己的签名，整体发送给下一个备份节点，下一个备份节点将自己收到的主节点发送的消息和签名添加上去，然后打上自己的签名，整体发送给再下一个备份节点，按照这种方式依次进行数据流转，最后一个备份节点将所有消息和签名都交给第一个备份节点，从而每个备份节点收集到其他备份节点收到的消息和签名；所述签名为量子数字签名；
5、步骤3、每个备份节点拿到所有备份节点收到的信息和签名后，将其整体发送给第三方验签机构进行验证，验证不通过，则返回执行步骤2，验证通过，则备份节点输出主节点发送的消息。
6、进一步地，所述步骤1包括：
7、假设共有n个电力子系统，从这n个电力子系统中随机选出一个作为主节点，其余的n-1个电力子系统作为备份节点，主节点将自己发送给每个备份节点的信息进行量子数字签名，将消息以及量子数字签名一同发送给对应的备份节点，所述信息指电力子系统需要传输的电力数据。
8、更进一步地，所述步骤1还包括：
9、主节点s将自己发送给备份节点ri的信息mi进行量子数字签名，签名为σi，将消息mi以及签名作为整体{mi|σi}一同发送给对应的备份节点ri，其中，i为备份节点的序号。
10、进一步地，所述步骤2中每个备份节点收集其他备份节点收到的消息和签名的顺序为顺时针收集。
11、进一步地，所述步骤2包括：
12、第一个备份节点r1将自己收到的主节点的信息m1和量子数字签名σ1作为一个整体{m1|σ1)，打上自己的量子数字签名σ1→2，然后将其整体{m1|σ1，σ1→2}发送给第二个备份节点r2，第二个备份节点r2将自己收到的主节点的消息m2和量子数字签名σ2作为整体{m2|σ2}添加上去，打上自己的量子数字签名σ2→3，将整体{m1，m2|σ1，σ2，σ1→2，σ2→3}交给第三个备份节点r3，按照这个流程，直至最后一个备份节点rn-1把其收到的来自主节点的消息和量子数字签名{mn-1|σn-1}都加上并打上自己的量子数字签名σn-1→1之后，由最后一个备份节点rn-1将所有消息和量子数字签名{m1，m2，…，mn-1|σ1，σ2，…，σn-1，σ1→2，σ2→3，…，σn-1→1}都交给第一个备份节点。
13、进一步地，所述量子数字签名的方式为使用针对长消息的一次一哈希型量子数字签名、bb84单比特gc01型量子数字签名或者sarg04单比特量子数字签名。
14、进一步地，所述步骤3包括：
15、每一个备份节点拿到所有备份节点的信息和签名后，将其作为一个整体发送给第三方验签机构，让其验证每一个签名是否正确，若每一个签名都正确，第三方验签机构将发回“正确”，则备份节点将所有消息输入到预设的决定型函数中，把输出作为最终其认为主节点发送的消息，若存在签名不正确，第三方验签机构将发回“错误”，将重新执行步骤2，直至第三方验签机构返回“正确”。
16、更进一步地，所述预设的决定型函数为majority函数或者一一映射的choice函数。
17、本专利技术还提供一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输系统，包括：
18、签名分发模块，用于主节点将需发送的信息进行签名并发送给备份节点；
19、签名交流模块，用于每个备份节点接收主节点发送的消息和签名并打上自己的签名，整体发送给下一个备份节点，下一个备份节点将自己收到的主节点发送的消息和签名添加上去，然后打上自己的签名，整体发送给再下一个备份节点，按照这种方式依次进行数据流转，最后一个备份节点将所有消息和签名都交给第一个备份节点，从而每个备份节点收集到其他备份节点收到的消息和签名；所述签名为量子数字签名；
20、结果验证模块，每个备份节点拿到所有备份节点收到的信息和签名后，将其整体发送给第三方验签机构进行验证，验证不通过，则返回执行签名交流模块，验证通过，则备份节点输出主节点发送的消息。
21、进一步地，所述签名分发模块还用于：
22、假设共有n个电力子系统，从这n个电力子系统中随机选出一个作为主节点，其余的n-1个电力子系统作为备份节点，主节点将自己发送给每个备份节点的信息进行量子数字签名，将消息以及量子数字签名一同发送给对应的备份节点，所述信息指电力子系统需要传输的电力数据。
23、更进一步地，所述签名分发模块还用于：
24、主节点s将自己发送给备份节点ri的信息mi进行量子数字签名，签名为σi，将消息mi以及签名作为整体{mi|σi}一同发送给对应的备份节点ri，其中，i为备份节点的序号本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法，其特征在于，所述步骤1包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法，其特征在于，所述步骤1还包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法，其特征在于，所述步骤2中每个备份节点收集其他备份节点收到的消息和签名的顺序为顺时针收集。
5.根据权利要求1所述的一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法，其特征在于，所述步骤2包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法，其特征在于，所述量子数字签名的方式为使用针对长消息的一次一哈希型量子数字签名、BB84单比特GC01型量子数字签名或者SARG04单比特量子数字签名。
7.根据权利要求1所述的一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法，其特征在于，所述步骤3包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法，其特征在于
9.一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输系统，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输系统，其特征在于，所述签名分发模块还用于：
...【技术特征摘要】
1.一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法，其特征在于，所述步骤1包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法，其特征在于，所述步骤1还包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法，其特征在于，所述步骤2中每个备份节点收集其他备份节点收到的消息和签名的顺序为顺时针收集。
5.根据权利要求1所述的一种基于量子拜占庭共识的电力数据传输方法，其特征在于，所述步骤2包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于量子拜占庭共识的电力数...
【专利技术属性】
技术研发人员：王品，陈曦鸣，曹有霞，郑抗震，段玉卿，黄丹，汤旭，张世康，翁晨洵，张超，朱梦雅，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司营销服务中心，
类型：发明
国别省市：
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