CN113537986B - 一种基于区块链和密码技术的电力交易方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链和密码技术的电力交易方法及系统，撤销过程包括以下步骤：根据撤销交易用在所述撤销时限内发起的撤销请求，生成撤销令牌，并将撤销请求发送至交易相对方，将撤销令牌发送至调度中心；所述调度中心根据交易相对方的确认撤销操作，检验撤销令牌的合法性；根据撤销令牌的合法性，将该笔交易标记为失效，并在网络内广播；对所述撤销令牌和所述交易信息打包；生成新的区块。本发明，通过交易发起方将撤销请求和撤销令牌发送给交易相对方，经交易相对方确认，即可对该笔交易进行撤销。不需要在原有的区块链上不断增加交易信息，降低了设备的吞吐量和计算压力。引入基于密码技术的撤销令牌，提高了交易系统数据的安全性。

Description

一种基于区块链和密码技术的电力交易方法及其系统

技术领域

本发明涉及电力交易领域，具体涉及一种基于区块链和密码技术的电力交易方法及其系统。

背景技术

分布式供电是相对于传统的集中式供电方式而言，将发电系统以小规模、分散式的方式布置在用户附近，这一概念从从1978年美国公共事业管理政策法(PURRA)公布后正式先在美国推广，然后被其它先进国家接受的。随着分布式电力交易技术日渐成熟，传统的集中式电力交易系统遇到诸多瓶颈。

首先，传统电力交易高度依赖交易平台，容易发生单点瓶颈，一旦交易平台发生故障或受到攻击，交易被迫中止，无法保证交易的安全性；其次，传统电力交易无法实现公开透明，交易平台作为唯一的交易中心，容易发生数据篡改的现象，无法保证用户的交易公平性与隐私保护；最后，传统的电力交易需要集中管理，导致高昂的运营成本，各个步骤都需要管理人员的参与，以实现用户的身份认证、交易的达成与撤销等。

区块链技术为分布式电力交易注入新的活力。区块链中多个节点共享交易数据，即使单个节点受到攻击，其他节点的交易也能够顺利进行，有效避免单点故障；交易数据一旦上传到区块链中，所有节点都同步区块链中数据，无法篡改链上数据；基于区块链的分布式电力交易，节点能够实现点对点通信，自发达成交易，无需第三方的接入。

中国发明专利CN10696200A公开了一种基于区块链技术的分布式光伏电力交易平台,包括区块链数据库节点模块,所述区块链数据库在多个节点保存光伏电力数据库副本；(2)区块模块,区块链数据库被划分为多个与光伏电力交易相关的区块,每个区块包括交易详细信息；(3)加密和验证模块,通过将共有交易详情及双方或多方独有签名合并加密获得全网验证；(4)判定模块,在强制信任机制下,如果所有节点对应的加密记录一致,则交易有效。并加入历史交易链；如果区块无效，节点的“一致意见”将更改节点的信息。该方案可以建立充分信任和互动的光伏电力交易，实现能源的数字化精准管理，降低了运维成本。

中国发明专利CN110223062A提供了一种基于区块链的分布式电力交易系统及方法,系统包括:分布式电力交易平台和多个分布式电力交易用户节点,分布式电力交易用户节点的类型包括供电用户节点和购电用户节点,供电用户节点用于向分布式电力交易平台提交报价信息,购电用户节点用于根据自身的购电需求和报价信息自由选定供电用户节点,并与所选定的供电用户节点达成电力交易；分布式电力交易平台用于基于区块链对分布式电力交易用户节点的身份信息进行管理,对供电用户节点提交的报价信息进行审核和公布,将购电用户节点与供电用户节点之间的电力交易进行验证并生成聚合签名后上传至区块链.该发明可以实现电力生产者与用户之间可靠的分布式电力自主交易。

但是上述基于区块链的分布式电力交易系统中,区块链数据无法删除或修改,用户如果想要变更或撤销交易,只能通过在链上不断附加新的交易数据的方式对交易情况进行更改,以实现对现实交易情况的撤销和更改.但是随着交易数据的不断累加,区块链的存储和计算压力加重,对系统吞吐量和并发处理的要求加大,因此,通过附加数据实现交易撤销不适用于分布式电力交易的性能要求。

有鉴于此，急需对现有的基于区块链的分布式电力交易系统及方法进行改进，以降低交易撤销时分布式电力交易系统的计算压力、满足对分布式交易系统的性能需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有基于区块链的分布式电力交易系统在撤销交易时计算压力、不满足分布式电力交易系统的性能需求的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于区块链和密码技术的电力交易方法，其特征在于，交易过程包括以下步骤：

根据购电用户和售电用户的交易请求申报并确认交易；

检验该笔交易信息的合法性；

根据该笔交易信息的合法性，将该笔交易标记为合法，加盖时间戳，并在网络内广播；

在撤销期限过期后对该笔交易信息打包，生成新的区块；

撤销过程包括以下步骤：

根据撤销交易用户在所述撤销期限内发起的撤销请求，生成撤销令牌，并将撤销令牌发送至交易相对方；

所述交易相对方检验撤销令牌的合法性；

根据撤销令牌的合法性，将该笔交易标记为失效，并在网络内广播；

对所述撤销令牌和所述交易信息打包，生成新的区块。

在本方案中，所述该笔交易信息的合法性验证包括以下步骤：

通过密钥生成算法生成公私钥对；

通过签名算法，利用私钥对交易信息签名，获得签名值；

通过验证算法，验证签名值和公钥的一致性。

在本方案中，所述撤销令牌的生成包括以下步骤：

通过令牌采样算法选择本次撤销令牌的原值R；

对本次撤销令牌的原值R进行哈希运算，获得令牌掩码h＝H(R)；

通过签名算法，利用私钥对令牌掩码签名，获得签名值。

在本方案中，所述撤销令牌的合法性验证包括以下步骤：

通过验证算法，验证签名值和公钥的一致性；

对接收到的令牌原码R进行哈希运算，验证令牌原码R与接收到的令牌掩码H(R)的一致性；

对签名值与公钥的一致性结果和令牌原码R与接收到的令牌掩码H(R)的一致性结果进行与运算，其结果为1，判定为所述撤销令牌具有合法性。

在本方案中，所述撤销令牌包括：令牌掩码h＝H(R)、令牌签名值以及本次撤销令牌的原值R。

在本方案中，所述撤销时限为24h。

在本方案中，所述撤销交易发起方为购电用户或售电用户。

一种基于区块链和密码技术的电力交易系统，包括：

用户端，用于发送和接收交易请求或撤销请求，生成公私对钥和撤销令牌，验证所述撤销令牌的合法性；

调度中心，用于对交易信息的合法性验证，根据所述交易信息和撤销令牌的合法性标记所述交易信息，加盖时间戳并在网络内广播；

交易中心，根据所述网络内的广播对所述交易信息和所述撤销令牌进行打包，生成新的区块。

与现有技术相比，本发明提供的基于区块链和密码技术的电力交易方法及系统，通过交易发起方将撤销请求和撤销令牌及其信息发送给交易相对方，经交易相对方的单方确认，即可对该笔交易进行撤销。在本方案中，撤销交易的双方不需要在原有的区块链上不断增加交易信息，降低了区块管理中心的吞吐量和计算压力，降低了对区块管理中心设备的要求，提高了交易的记账效率。引入基于密码技术的撤销令牌，提高了交易平台数据的安全性。

附图说明

图1为本发明中基于区块链和密码技术的电力交易系统的示意图；

图2为本发明中基于区块链和密码技术的电力交易系统的示意图；

图3为本发明中生成撤销令牌的流程图；

图4为本发明中撤销令牌的合法性验证的流程图。

具体实施方式

本发明提供的基于区块链和密码技术的电力交易方法及系统，通过交易发起方将撤销请求和撤销令牌及其信息发送给交易相对方，经交易相对方的单方确认，即可对该笔交易进行撤销，提高了交易撤销的效率。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。

如图1所示，本发明提供的基于区块链和密码技术的电力交易系统包括调度中心30、交易中心40以及至少两个用户端10和20。用户端10和20分别为购电用户和售电用户，用于发送和接收交易请求或撤销请求，生成公私对钥和撤销令牌，验证撤销令牌的合法性。调度中心30用于对交易信息的合法性验证，根据交易信息和撤销令牌的合法性标记所述交易信息，加盖时间戳并在网络内广播。交易中心40根据网络内的广播对交易信息和撤销令牌进行打包，生成新的区块。

如图2、图3和图4所示，本发明提供的基于区块链和密码技术的电力交易方法，交易过程包括以下步骤：

S11、根据购电用户和售电用户的交易请求并确认交易；

购电用户或售电用户根据当地的电力市场交易规范提出交易请求，其交易相对方接收该交易请求后对该交易请求进行确认；用户端10生成交易信息M，通过密钥生成算法Gen()生成公私钥对(pk,sk)，公钥pk在网络内广播，签名后将签名值和交易信息M发送至调度中心30。

S12、检验该笔交易信息的合法性；

调度中心30通过验证算法Ver()和公钥pk，对签名值与公钥的一致性进行验证，一致性成立，则判定该笔交易信息为合法。

S13、根据该笔交易信息的合法性，将该笔交易标记为合法，加盖时间戳，并在网络内广播；

调度中心30根据该笔交易信息的合法性，将交易信息标记为合法，并加盖时间戳，在网络内广播。

S14、在撤销时限过期后对该笔交易信息打包，生成新的区块。

交易中心40根据时间戳，在撤销时限过期后对该笔交易的交易信息打包，生成新的区块，并将新的区块添加到区块链上。其中撤销时限为24h。

撤销过程包括以下步骤：

S21、根据撤销交易发起方在撤销时限内发起的撤销请求，生成撤销令牌，并将撤销令牌发送至交易相对方；

撤销交易用户通过用户端10向其交易相对方的用户端20发送撤销请求，用户端10根据撤销请求生成撤销令牌并发送至交易相对方的用户端20，其中，撤销令牌的产生包括以下步骤：

S211、通过令牌采样算法选择本次撤销令牌的原值R；

撤销交易发起方的用户端10根据撤销请求，在函数定义域{S}中随机选取一点R，作为本次令牌，记为R←{S}；

S212、对本次撤销令牌的原值R进行哈希运算，获得令牌掩码h＝H(R)；

用户端10对采样值R进行哈希处理，得到输出令牌掩码h，记为h＝H(R)。

S213、通过签名算法，利用私钥对令牌掩码签名，获得签名值；

用户端10通过秘钥生成算法Gen()生成的公私钥对(pk,sk)，利用私钥sk，通过签名算法Sign()对令牌掩码h＝H(R)进行签名，输出令牌掩码的签名值σ，记为σ←Sign_s(M||H(R))。

其中，当撤销交易发起方为购电用户时，其交易相对方为售电用户；当撤销交易发起方为售电用户时，其交易相对方为购电用户。

撤销令牌包括：令牌掩码h＝H(R)、令牌签名值σ以及本次撤销令牌的原值R。

S22、根据交易相对方的确认撤销操作，检验撤销令牌的合法性；

交易相对方通过用户端20对接收到的撤销请求进行确认并检验撤销令牌的合法性，具体包括以下步骤：

S221、通过验证算法，验证签名值和公钥的一致性；

用户端20通过验证算法Ver()和公钥pk，对撤销令牌、签名值与公钥的一致性进行判定，记为Ver(M||H(R)，σ)，当一致性成立时，输出B₁＝1，否则，输出B₁＝0；

S222、对接收到的令牌原码R进行哈希运算，验证令牌原码R与接收到的令牌掩码H(R)的一致性

用户端20对接收到的令牌原码R进行哈希运算得到h′＝H′(R)，对h′与令牌掩码H(R)的一致性进行判定，当一致性成立时，输出B₂＝1，否则，输出B₂＝0；

S223、对签名值和公钥的一致性以及令牌原码R与接收到的令牌掩码H(R)的一致性进行与运算。

用户端20对B₁和B₂进行与运算，当B₁∩B₂＝1时，判定合法性成立，否则，中止撤销操作。

S23、根据撤销令牌的合法性，将该笔交易标记为失效，并在网络内广播；

调度中心30根据撤销令牌的合法性，将该笔交易标记为失效，并在网络内广播；

S24、对所述撤销令牌和所述交易信息打包，生成新的区块。

交易中心40将撤销令牌和交易信息打包，生成新的区块，并将新的区块添加到区块链上。

与现有技术相比，本发明提供的基于区块链和密码技术的电力交易方法及系统，通过交易发起方将撤销请求和撤销令牌及其信息发送给交易相对方，经交易相对方的单方确认，即可对该笔交易进行撤销。撤销令牌的生成和校核，引入哈希算法和公私对钥的校核算法，具有很强的安全性。在本方案中，撤销交易的双方不需要在原有的区块链上不断增加交易信息，降低了区块管理中心的吞吐量和计算压力，降低了对区块管理中心设备的要求，提高了交易撤销的效率。引入基于密码技术的撤销令牌，提高了交易系统数据的安全性。

在本方案中，对撤销令牌的合法性验证包括对令牌签名值的验证以及对接收到的令牌原码与令牌掩码一致性的验证，以保证调度中心接收到的撤销令牌的真实合法性，提高了撤销令牌的安全可靠性。

本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于区块链和密码技术的电力交易方法，其特征在于，交易过程包括以下步骤：

根据购电用户和售电用户的交易请求申报并确认交易；

调度中心检验该笔交易信息的合法性；

根据该笔交易信息的合法性，将该笔交易标记为合法，加盖时间戳，并在网络内广播；

在撤销时限过期后对该笔交易信息打包，生成新的区块；

撤销过程包括以下步骤：

根据撤销交易发起方在所述撤销时限内发起的撤销请求，生成撤销令牌，并将撤销令牌发送至交易相对方，所述撤销令牌包括令牌掩码h＝H(R)、令牌签名值以及本次撤销令牌的原值R；

所述交易相对方检验撤销令牌的合法性；

根据撤销令牌的合法性，将该笔交易标记为失效，并在网络内广播；

对所述撤销令牌和所述交易信息打包，生成新的区块；

其中，所述该笔交易信息的合法性验证包括以下步骤：

通过密钥生成算法生成公私钥对；

通过签名算法，利用私钥对交易信息签名，获得签名值；

通过验证算法，验证签名值和公钥的一致性；

所述撤销令牌的合法性验证还包括以下步骤：

通过验证算法，验证签名值和公钥的一致性；

对接收到的令牌原码R进行哈希运算，验证令牌原码R与接收到的令牌掩码H(R)的一致性；

对签名值与公钥的一致性结果和令牌原码R与接收到的令牌掩码H(R)的一致性结果进行与运算，其结果为1，判定为所述撤销令牌具有合法性。

2.根据权利要求1所述的基于区块链和密码技术的电力交易方法，其特征在于，所述撤销令牌的生成包括以下步骤：

通过令牌采样算法选择本次撤销令牌的原值R；

对本次撤销令牌的原值R进行哈希运算，获得令牌掩码h＝H(R)；

通过签名算法，利用私钥对令牌掩码签名，获得签名值。

3.根据权利要求1所述的基于区块链和密码技术的电力交易方法，其特征在于，所述撤销时限为24h。

4.根据权利要求1所述的基于区块链和密码技术的电力交易方法，其特征在于，所述撤销交易发起方为购电用户或售电用户。

5.一种用于实现如权利要求1所述的基于区块链和密码技术的电力交易方法的基于区块链和密码技术的电力交易系统，其特征在于，包括：

用户端，为至少两个，用于发送和接收交易请求或撤销请求，生成公私对钥和撤销令牌，验证所述撤销令牌的合法性；

调度中心，用于对交易信息的合法性验证，根据所述交易信息和撤销令牌的合法性标记所述交易信息，加盖时间戳并在网络内广播；

交易中心，根据所述网络内的广播对所述交易信息和所述撤销令牌进行打包，生成新的区块。