CN111581224B - 一种基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法及系统，电力物联网服务商利用各自的计算资源，基于预设的智能合约在区块链上构建交易平台；用户节点及服务节点在交易平台上发起注册请求，服务商对用户及服务节点进行身份认证；认证后用户通过交易平台向服务提供商提出服务需求；交易平台基于服务节点的历史行为分析其可信度，向用户推荐可信等级高的服务节点；交易完成后，交易平台获取用户节点的对服务节点的评价信息，更新服务节点的可信等级。本发明通过区块链对交易历史摘要进行可信存证，保证了数据源的可靠性；利用机器学习方法对交易历史数据进行分析，对服务提供方的服务做出了可信评估。

Description

一种基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法及系统
技术领域
本发明涉及电力物联网技术领域，具体涉及一种基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法及系统。
背景技术
随着电力物联网的发展，用户的需求变得更加复杂。依靠独立的子系统难以满足复杂的业务需求，需要展开广泛的合作。目前对服务可信评估的研究较少，引入外部服务的可靠性难以保证。一方面，服务方直接共享各自的交易数据有可能造成隐私泄露进而导致商业利益损失，另一方面，有保留的共享将导致数据不透明进而合作难以维系。因此，构造可信的数据共享环境以确认服务可信是必要的。
目前针对信任评估方式数据维度多样、指标复杂、具有巨大的计算开销，大部分局限在独立系统的特定场景中，对数据源及场景具有极强的依赖性，难以推广到多样化的电力物联网场景中。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有电力物联网服务的数据源及场景局限性大、数据源可靠性差及可信评估方式复杂的缺陷，从而提供一种基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法及系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法，包括如下步骤：
电力物联网服务商利用各自的计算资源，基于预设的智能合约在区块链上构建交易平台；
用户节点及服务节点在交易平台上发起注册请求，服务商对用户节点及服务节点进行身份认证，得到各自可信的身份及密钥；
认证完成后，用户节点通过交易平台向服务提供商提出服务需求；
交易平台基于服务节点的历史行为分析服务节点的可信度，向用户节点推荐可信等级高的服务节点进行交易；
在交易完成后，交易平台获取用户节点的对服务节点的评价信息，并更新服务节点的可信等级。
在一实施例中，所述电力物联网服务商利用各自的计算资源，基于智能合约在区块链上构建交易平台的步骤，包括：
服务提供商将各自的公钥写入创世区块，基于预设的智能合约达成服务共识后形成区块链作为交易平台，服务商使用自己的私钥对其管辖的用户节点和服务节点签发密钥，将用户节点和服务节点身份及公钥写入区块链上；在用户节点有服务需求时，基于预设的智能合约发布电力物联网服务合约。
在一实施例中，在用户节点有服务需求时，基于预设的智能合约发布电力物联网服务合约，包括：需求发布合约，服务响应合约，服务查询合约，服务评价合约，其中：
需求发布合约，由用户节点发起，服务提供商确认用户节点可以完成交易需求并达成共识后，将交易需求写入区块链，交易平台根据需求内容所产生的费用，冻结用户节点对应的资产，并分配交易号；
服务响应合约，由服务节点发起，服务提供商确认服务节点可以完成交易需求后，将服务节点与所述交易号关联；
服务启动合约，由用户节点发起，表征服务节点已开始服务，并更改交易状态为服务中，服务到期后将交易状态自动更新为已完成；
服务查询合约，在已知交易号情况下，用于查询交易详情信息，包括：目前执行阶段、发起方及承接方；
服务评价合约，在交易服务已完成的情况下，将冻结用户节点对应的资产划转至服务商，并获取用户节点对服务节点进行的评价信息。
在一实施例中，在区块链上保存服务节点的信息包括：服务节点的唯一标识符、签发该服务节点身份的主体、服务节点的公钥、服务节点的有效期、服务节点描述、服务节点当前状态、服务节点的可信等级、服务的不可信等级，服务节点所处的服务领域及服务节点最近一次完成服务的时间。
在一实施例中，在区块链上保存的交易信息包括：交易的唯一标识符、交易的发起者、交易的完成者、交易金额、交易的起止时间、交易当前状态及交易发起者对本次交易的评价。
在一实施例中，更新服务节点的可信等级的步骤包括：
每完成一次服务交易后，更新最后一次完成时间为当前时间；
当用户节点给的评价为交易可信时，则服务节点可信级别上升，不可信状态清零；
当用户节点给的评价为交易不可信时，则可信状态清零，不可信等级上升。
在一实施例中，交易平台基于服务节点的历史行为分析服务节点的可信度的步骤，包括：
获取各个服务节点的可信变量；
综合可信变量及交易服务节点的最近一次完成服务的时间，采用机器学习方法对服务节点进行可信评估。
在一实施例中，所述可信变量通过以下公式得到：
R＝TRUST COUNT-UNTRUST COUNT，
其中，R为可信变量，RTRUST COUNT为服务节点的可信等级，UNTRUST COUNT为服务节点的不可信等级。
第二方面，本发明实施例提供一种基于智能合约的电力物联网服务可信评估系统，包括：电力物联网服务商、服务节点、用户节点及区块链交易平台，其中，电力物联网服务商利用各自的计算资源，基于预设的智能合约在区块链上构建交易平台；
用户节点及服务节点在交易平台上发起注册请求，服务商对用户节点及服务节点进行身份认证，得到各自可信的身份及密钥；认证完成后，用户节点通过交易平台向服务提供商提出服务需求；交易平台基于服务节点的历史行为分析服务节点的可信度，向用户节点推荐可信等级高的服务节点进行交易；
在交易完成后，交易平台获取用户节点的对服务节点的评价信息，并更新服务节点的可信等级。
本发明技术方案，具有如下优点：
1、本发明提供的基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法及系统，电力物联网服务商利用各自的计算资源，基于预设的智能合约在区块链上构建交易平台，通过多中心的账本维护的方式实现多方的数据可信共享，交易数据摘要上链，确保了用于信任分析的数据源的可靠性。
2、本发明提供的基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法及系统，考虑到区块链存储只增不减的设计，对交易数据做了充分的简化，以尽可能少的资源维护交易历史数据，提高了查找计算效率。
3、本发明提供的基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法及系统，根据链上的交易数据，交易平台侧可对交易历史数据进行抓取进而通过学习方式评价该节点是否可信，相对于现有的评价方式数据维度多样，指标复杂，具有巨大的计算开销的方式，可信评估效果更高，结果更加客观准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中基于智能合约的电力物联网服务可信评估系统的模块组成及模块间交互的示意图；
图2为本发明实施例中基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法的一个具体示例的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
电力物联网中存在不同的主体，各自运营隶属于自身的物联网资源。由于这些主体针对的领域或地域不同，因而具备的能力不同，出于合作的目的以及部署成本的限制，需要展开合作以实现可信的交易。
区块链是一种用于保障可信的分布式账本技术，通过多中心的账本维护，实现多方的数据可信共享，进而达成合作。通过智能合约，形成规范化的自动执行脚本，确保合作在安全的环境中可信实施。本发明实施例中利用区块链对物联网中各主体的身份进行可信认证，而后利用链上代码提供交易合约，实现可信的交易市场，通过利用交易中产生的数据，为交易对象选择提供了可靠的依据。
为了构造可信的数据共享环境以确认服务可信，本发明实施例提供一种基于智能合约的电力物联网服务可信评估系统，如图1所示，包括：电力物联网服务商、服务节点、用户节点及区块链交易平台，其中，电力物联网服务商利用各自的计算资源，基于预设的智能合约在区块链上构建交易平台；用户节点及服务节点在交易平台上发起注册请求，服务商对用户节点及服务节点进行身份认证，得到各自可信的身份及密钥；认证完成后，用户节点通过交易平台向服务提供商提出服务需求；交易平台基于服务节点的历史行为分析服务节点的可信度，向用户节点推荐可信等级高的服务节点进行交易；在交易完成后，交易平台获取用户节点的对服务节点的评价信息，并更新服务节点的可信等级。
由于每个服务提供商均运营有隶属于自己的设备为物联网用户提供服务。为提供广泛合作，本发明实施例提供的电力物联网服务可信评估系统，可以提供各个服务提供商运用各自的计算资源在区块链上构建基于智能合约的交易平台，用户节点的服务需求发布及服务节点的服务响应均通过智能合约完成，服务过程在链上可见，构造了可信的数据共享环境以确认服务可信的交易市场。
基于上述电力物联网服务可信评估系统，本发明实施例提供一种基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法，如图2所示，包括如下步骤：
步骤S1：电力物联网服务商利用各自的计算资源，基于预设的智能合约在区块链上构建交易平台。
本发明实施例中，采用非对称加密方式，服务提供商将各自的公钥写入创世区块，基于预设的智能合约达成服务共识后形成最初的区块链作为交易平台，服务商使用自己的私钥对其管辖的用户节点和服务节点签发密钥，将用户节点和服务节点身份及公钥写入区块链上；在用户节点有服务需求时，基于预设的智能合约发布电力物联网服务合约。预设的智能合约为规范化的自动执行脚本，确保合作在安全的环境中可信实施；在服务交易需求时，根据各节点输入的参数生成对应的服务合约。
在本发明实施例中，在用户节点有服务需求时，基于预设的智能合约发布电力物联网服务合约，包括：需求发布合约，服务响应合约，服务查询合约，服务评价合约，其中：
需求发布合约，由用户节点发起，服务提供商确认用户节点可以完成交易需求并达成共识后，将交易需求写入区块链，交易平台根据需求内容所产生的费用，冻结用户节点对应的资产，并分配交易号；
服务响应合约，由服务节点发起，服务提供商确认服务节点可以完成交易需求后，将服务节点与所述交易号关联；
服务启动合约，由用户节点发起，表征服务节点已开始服务，并更改交易状态为服务中，服务到期后将交易状态自动更新为已完成；
服务查询合约，在已知交易号情况下，用于查询交易详情信息，包括：目前执行阶段、发起方及承接方；
服务评价合约，在交易服务已完成的情况下，将冻结用户节点对应的资产划转至服务商，并获取用户节点对服务节点进行的评价信息。
步骤S2：用户节点及服务节点在交易平台上发起注册请求，服务商对用户节点及服务节点进行身份认证，得到各自可信的身份及密钥。
本发明实施例中，服务节点或用户节点向交易平台提交身份信息发起注册请求；交易平台后台的服务提供商确认节点身份后，用自己的私钥对服务节点或用户节点的身份进行签名表示确认。其余的服务提供商收到含有效签名的信息后，达成共识。此时区块链会随之增加服务节点或用户节点的有效身份确认信息：XX节点是由X服务提供商确认的身份。服务节点基于可信的身份及密钥对用户的发起的服务需求进行服务交易。
步骤S3：认证完成后，用户节点通过交易平台向服务提供商提出服务需求。
本发明实施例中，用户节点基于可信的身份在交易平台发起服务请求，各个服务提供商均收到其需求内容。
步骤S4：交易平台基于服务节点的历史行为分析服务节点的可信度，向用户节点推荐可信等级高的服务节点进行交易。
实际应用中，例如：A与B的交易中，B评价A为可信，则该交易结论包括：A提供了一次可信的服务。在多次交易过程中，逐渐累积了A的历史行为。交易平台可以利用机器学习分析A的历史行为，推测A是否为可信的服务提供方。交易平台对服务节点进行信用评级，将评级高的服务节点A推荐给用户，可供参照预估决定是否选择A执行本次交易。
步骤S5：在交易完成后，交易平台获取用户节点的对服务节点的评价信息，并更新服务节点的可信等级。
在区块链上增加需要存储的数据将带来巨大的查询及更新负担。本实施例简化了数据量，仅保留了双方数据的最简化版本：交易内容、交易双方身份及交易的发起和结束时间以及交易结果，而具体的细节如议价过程、服务方式等等，均不上链。
在区块链上保存以下表中的服务节点信息可供查询：
Figure BDA0002484266650000101
在区块链上保存以下表中的交易信息可供查询:
Figure BDA0002484266650000111
基于区块链上保存的数据，本实施例中更新可信等级及不可信等级方法为：每完成一次交易后，更新last time记录当前时间；
当用户节点给出交易可信的评价，则：
TRUST COUNT＝TRUST COUNT+1，可信级别上升；
UNTRUST COUNT＝0，不可信状态清零；
当用户节点给出交易不可信的评价，则：
TRUST COUNT＝0，可信状态清零；
UNTRUST COUNT＝UNTRUST COUNT+1，不可信等级上升；
通过以上更新方式可以维护各个服务节点记载于区块链上的信誉，实现对信誉的奖惩。
本发明实施例中，交易平台基于TRUST COUNT及UNTRUST COUNT的历史数据，利用机器学习为用户节点推荐可信度高的节点。机器学习作为一种利用历史数据对未来进行预测的算法，可有效用于分析此类数据。考虑到TRUST COUNT和UNTRUST COUNT之间强烈的相关性，本实施例引入可信变量R＝TRUST COUNT-UNTRUST COUNT，综合R和LT＝last time，采用机器学习方法，完成可信与否的分类。
实际应用中，可采用的机器学习方法包括：
1)KNN算法
从训练数据集中选取k个与当前样本的(R,LT)欧式距离最小的样本，这k个样本中可信多则该样本可信，否则不可信。
2)SVM算法
利用核函数，将训练数据集映射到高维空间中，利用平面将样本集尽可能按照可信和不可信一个平面划分开，根据测试样本在空间中对应的点判断其在可信一侧或非可信一侧。
3)决策树算法
根据训练数据集，计算R及LT相对于是否可信的信息增益，选取信息增益较大的变量对节点进行分类，而后根据另一变量再次分类，直到所有情况都被考虑到，最终形成决策树。测试样本按照决策树一直判断直到叶子节点得到是否可信的结论。
4)贝叶斯算法
根据训练数据集，计算LT值为某值时可信的概率以及R值为某值时可信的概率。根据测试样本的LT值和R值推算，若可信概率高于不可信概率，则判断该样本为可信。
在一具体实施例中，以用户发起电动汽车充电的服务需求为例，假定服务商A管理的车主，租用服务商B管理的充电桩资源，服务交易流程如下：
1)车主发布服务需求到区块链交易平台上；
2)服务商A在校验车主在链上资产、权限、身份均允许交易情况下共识通过，该需求生效，服务商A、B、C均可查到该交易需求；
3)交易平台向用户节点推荐可信等级高的充电桩，并且充电桩认为可以接受该充电需求时，发布响应到交易平台上，校验充电桩的身份等均允许交易情况下共识通过，该响应生效。在服务商A、B、C均可查到该交易需求；
4)车主同意与充电桩进行交易后，冻结在链上的账户中服务所需要的费用，并与充电桩建立通讯。
5)充电桩为车主开始服务，车主宣称服务已开始。
5)服务完成后，车主被冻结的费用将被自动划转，此时车主对该充电桩进行评价。
如其他情况发生，由各自主管服务商A、B介入协商达成一致后写入区块链。
本发明实施例提供的电力物联网服务可信评估方法，电力物联网服务商利用各自的计算资源，基于预设的智能合约在区块链上构建交易平台，通过多中心的账本维护的方式实现多方的数据可信共享，交易数据摘要上链，确保了用于信任分析的数据源的可靠性；考虑到区块链存储只增不减的设计，对交易数据做了充分的简化，以尽可能少的资源维护交易历史数据，提高了查找计算效率；根据链上的交易数据，交易平台侧可对交易历史数据进行抓取进而通过学习方式评价该节点是否可信，相对于现有的评价方式数据维度多样，指标复杂，具有巨大的计算开销的方式，可信评估效果更高，结果更加客观准确。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
电力物联网服务商利用各自的计算资源，基于预设的智能合约在区块链上构建交易平台，包括：
服务提供商将各自的公钥写入创世区块，基于预设的智能合约达成服务共识后形成区块链作为交易平台，服务商使用自己的私钥对其管辖的用户节点和服务节点签发密钥，将用户节点和服务节点身份及公钥写入区块链上；在用户节点有服务需求时，基于预设的智能合约发布电力物联网服务合约，包括：需求发布合约，服务响应合约，服务查询合约，服务评价合约，其中：
需求发布合约，由用户节点发起，服务提供商确认用户节点可以完成交易需求并达成共识后，将交易需求写入区块链，交易平台根据需求内容所产生的费用，冻结用户节点对应的资产，并分配交易号；
服务响应合约，由服务节点发起，服务提供商确认服务节点可以完成交易需求后，将服务节点与所述交易号关联；
服务启动合约，由用户节点发起，表征服务节点已开始服务，并更改交易状态为服务中，服务到期后将交易状态自动更新为已完成；
服务查询合约，在已知交易号情况下，用于查询交易详情信息，包括：目前执行阶段、发起方及承接方；
服务评价合约，在交易服务已完成的情况下，将冻结用户节点对应的资产划转至服务商，并获取用户节点对服务节点进行的评价信息；
用户节点及服务节点在交易平台上发起注册请求，服务商对用户节点及服务节点进行身份认证，得到各自可信的身份及密钥；
认证完成后，用户节点通过交易平台向服务提供商提出服务需求；
交易平台基于服务节点的历史行为分析服务节点的可信度，向用户节点推荐可信等级高的服务节点进行交易；
在交易完成后，交易平台获取用户节点的对服务节点的评价信息，并更新服务节点的可信等级。
2.根据权利要求1所述的基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法，其特征在于，在区块链上保存服务节点的信息包括：服务节点的唯一标识符、签发该服务节点身份的主体、服务节点的公钥、服务节点的有效期、服务节点描述、服务节点当前状态、服务节点的可信等级、服务的不可信等级，服务节点所处的服务领域及服务节点最近一次完成服务的时间。
3.根据权利要求1所述的基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法，其特征在于，在区块链上保存的交易信息包括：交易的唯一标识符、交易的发起者、交易的完成者、交易金额、交易的起止时间、交易当前状态及交易发起者对本次交易的评价。
4.根据权利要求3所述的基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法，其特征在于，更新服务节点的可信等级的步骤包括：
每完成一次服务交易后，更新最后一次完成时间为当前时间；
当用户节点给的评价为交易可信时，则服务节点可信级别上升，不可信状态清零；
当用户节点给的评价为交易不可信时，则可信状态清零，不可信等级上升。
5.根据权利要求4所述的基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法，其特征在于，交易平台基于服务节点的历史行为分析服务节点的可信度的步骤，包括：
获取各个服务节点的可信变量；
综合可信变量及交易服务节点的最近一次完成服务的时间，采用机器学习方法对服务节点进行可信评估。
6.根据权利要求5所述的基于智能合约的电力物联网服务可信评估方法，其特征在于，所述可信变量通过以下公式得到：
R＝TRUST COUNT-UNTRUST COUNT，
其中，R为可信变量，RTRUST COUNT为服务节点的可信等级，UNTRUST COUNT为服务节点的不可信等级。
7.一种基于智能合约的电力物联网服务可信评估系统，其特征在于，包括：电力物联网服务商、服务节点、用户节点及区块链交易平台，其中，
电力物联网服务商利用各自的计算资源，基于预设的智能合约在区块链上构建交易平台，包括：
服务提供商将各自的公钥写入创世区块，基于预设的智能合约达成服务共识后形成区块链作为交易平台，服务商使用自己的私钥对其管辖的用户节点和服务节点签发密钥，将用户节点和服务节点身份及公钥写入区块链上；在用户节点有服务需求时，基于预设的智能合约发布电力物联网服务合约，包括：需求发布合约，服务响应合约，服务查询合约，服务评价合约，其中：
需求发布合约，由用户节点发起，服务提供商确认用户节点可以完成交易需求并达成共识后，将交易需求写入区块链，交易平台根据需求内容所产生的费用，冻结用户节点对应的资产，并分配交易号；
服务响应合约，由服务节点发起，服务提供商确认服务节点可以完成交易需求后，将服务节点与所述交易号关联；
服务启动合约，由用户节点发起，表征服务节点已开始服务，并更改交易状态为服务中，服务到期后将交易状态自动更新为已完成；
服务查询合约，在已知交易号情况下，用于查询交易详情信息，包括：目前执行阶段、发起方及承接方；
服务评价合约，在交易服务已完成的情况下，将冻结用户节点对应的资产划转至服务商，并获取用户节点对服务节点进行的评价信息；
用户节点及服务节点在交易平台上发起注册请求，服务商对用户节点及服务节点进行身份认证，得到各自可信的身份及密钥；认证完成后，用户节点通过交易平台向服务提供商提出服务需求；交易平台基于服务节点的历史行为分析服务节点的可信度，向用户节点推荐可信等级高的服务节点进行交易；
在交易完成后，交易平台获取用户节点的对服务节点的评价信息，并更新服务节点的可信等级。
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