CN114661477A - 一种低能耗的区块资源证明方法、装置和电子设备 - Google Patents

一种低能耗的区块资源证明方法、装置和电子设备 Download PDF

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Abstract

本说明书实施例提供一种低能耗的区块资源证明方法，通过创建证明留置释放器,并将其部署于区块链中，区块节点生成资源证明信息，证明留置释放器接收并留置区块节点生成的资源证明信息,并在对象留置释放器的状态满足预设条件时将留置的多个资源证明信息一并释放至区块链进行公布，业务需求方根据公布的多个资源证明信息组合验证，得到区块节点的资源状态验证结果。通过积累到多个资源证明信息然后再释放的方式，可以进行组合验证，资源证明信息可以共用程序，减少了程序的创建次数，因而减小了计算量，降低了能耗。

Description

一种低能耗的区块资源证明方法、装置和电子设备
技术领域
本申请涉及计算机领域，尤其涉及一种低能耗的区块资源证明方法、装置和电子设备。
背景技术
区块链共识协议中，通常需要节点在时间算力和空间存储上耗费大量的算力(CPU、GPU)和存储空间(Storage)来证明节点花费了若干周期，一般来说有效算力越大，占全网算力占比越高，则获取出块打包权力越大，从而获得区块奖励也就越多。典型的例子是PoW共识机制中，证明人消耗了工作量，产生了哈希值；空间证明(Proofs of Space)算法，证明消耗了自己的存储空间，采用复杂的算法耗费CPU/GPU和硬盘性能，向其他节点提供复本证明。
然而，目前常用的方式计算量较大耗能较大，这对于有一些需求小的业务方无疑是个负担，因此，有必要提供一种低能耗的区块资源证明方法。
发明内容
本说明书实施例提供一种低能耗的区块资源证明方法、装置和电子设备，用以降低能耗。
本说明书实施例提供一种低能耗的区块资源证明方法,包括:
创建证明留置释放器,并将其部署于区块链中；
区块节点生成资源证明信息，所述证明留置释放器接收并留置区块节点生成的资源证明信息,并在所述对象留置释放器的状态满足预设条件时将留置的多个资源证明信息一并释放至区块链进行公布；
业务需求方根据公布的多个资源证明信息组合验证，得到所述区块节点的资源状态验证结果。
可选地，所述区块节点生成资源证明信息，包括：
通过所述证明留置释放器接收用于触发区块节点生成证明的对象，在所述对象留置释放器的状态满足预设条件时将留置的多个对象释放至对应的区块节点，使所述多个对象共用区块节点创建的证明生成任务，以生成多个证明。
可选地，还包括：
确定证明留置释放器记录的初始区块高度及当前区块高度，计算高度差，根据所述高度差是否达到阈值判断所述对象留置释放器的状态满足条件。
可选地，所述资源包括：时间算力资源和空间存储资源中的至少一个。
可选地，所述区块节点生成资源证明信息，包括：
在区块的内置指令空间中部署扩展引擎；
通过扩展引擎调用外置合约创建证明生成任务，执行所述证明生成任务生成多个证明，并将生成的多个证明回传至所述区块节点的堆栈。
可选地，所述区块节点生成资源证明信息，包括：
接收异步交易请求，根据前序资源的哈希信息生成叶子节点，构建默克尔哈希树，根据所述默克尔哈希树的根路径生成资源证明信息。
可选地，所述根据公布的多个资源证明信息组合验证，包括：
不同的区块节点根据公布的多个资源证明信息分别创建验证任务进行验证并共识投票，得到验证结果。
本说明书实施例还提供一种低能耗的区块资源证明装置,包括:
留置释放器模块，创建证明留置释放器,并将其部署于区块链中；
证明信息模块，区块节点生成资源证明信息，所述证明留置释放器接收并留置区块节点生成的资源证明信息,并在所述对象留置释放器的状态满足预设条件时将留置的多个资源证明信息一并释放至区块链进行公布；
验证模块，业务需求方根据公布的多个资源证明信息组合验证，得到所述区块节点的资源状态验证结果。
本说明书实施例还提供一种电子设备，其中，该电子设备包括：
处理器；以及，
存储计算机可执行程序的存储器，所述可执行程序在被执行时使所述处理器执行上述任一项方法。
本说明书实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被处理器执行时，实现上述任一项方法。
本说明书实施例提供的各种技术方案通过创建证明留置释放器,并将其部署于区块链中，区块节点生成资源证明信息，证明留置释放器接收并留置区块节点生成的资源证明信息,并在对象留置释放器的状态满足预设条件时将留置的多个资源证明信息一并释放至区块链进行公布，业务需求方根据公布的多个资源证明信息组合验证，得到区块节点的资源状态验证结果。通过积累到多个资源证明信息然后再释放的方式，可以进行组合验证，资源证明信息可以共用程序，减少了程序的创建次数，因而减小了计算量，降低了能耗。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本说明书实施例提供的一种低能耗的区块资源证明方法的原理示意图；
图2为本说明书实施例提供的一种低能耗的区块资源证明方法的原理示意图；
图3为本说明书实施例提供的一种低能耗的区块资源证明装置的结构示意图；
图4为本说明书实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
图5为本说明书实施例提供的一种计算机可读介质的原理示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述本发明的示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为本发明仅限于在此阐述的实施例。相反，提供这些示例性实施例能够使得本发明更加全面和完整，更加便于将发明构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的元件、组件或部分，因而将省略对它们的重复描述。
在符合本发明的技术构思的前提下，在某个特定的实施例中描述的特征、结构、特性或其他细节不排除可以以合适的方式结合在一个或更多其他的实施例中。
在对于具体实施例的描述中，本发明描述的特征、结构、特性或其他细节是为了使本领域的技术人员对实施例进行充分理解。但是，并不排除本领域技术人员可以实践本发明的技术方案而没有特定特征、结构、特性或其他细节的一个或更多。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/ 步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
术语“和/或”或者“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个或多者的所有组合。
现有技术对于资源的验证，是每当接收到一个资源证明信息时便临时创建一个程序任务(比如线程或进程)，有时还需要排队，这就导致，排队的时间有时甚至大于验证本身所耗的时间，因此执行起来消耗的计算量大，而如果能一次性处理多个证明信息，就能够减少程序的创建次数，减少计算量。
图1为本说明书实施例提供的一种低能耗的区块资源证明方法的原理示意图，该方法可以包括：
S101:创建证明留置释放器,并将其部署于区块链中。
具体的，证明留置释放器可以是堆栈或者队列的形式，通过设置堆栈或者队列实现资源证明信息的留置，这里的留置，是指停留一段时间后再发出。
可以将其部署到区块链的智能合约中。
S102:区块节点生成资源证明信息，所述证明留置释放器接收并留置区块节点生成的资源证明信息,并在所述对象留置释放器的状态满足预设条件时将留置的多个资源证明信息一并释放至区块链进行公布。
在本说明书实施例中，所述资源包括：时间算力资源和空间存储资源中的至少一个。
而资源证明信息，则可以包括时间证明和空间证明，时间证明和空间证明本身属于现有技术，在此不做详细阐述。
对于释放的条件，可以根据证明留置释放器来确定，比如，证明留置释放器能存储10个内容，那么，可以在存满的时候释放。
也可以直接根据区块高度来确定是否释放，比如，每接收10个区块的资源证明信息就进行释放。
因此，在本说明书实施例中，还可以包括：
确定证明留置释放器记录的初始区块高度及当前区块高度，计算高度差，根据所述高度差是否达到阈值判断所述对象留置释放器的状态满足条件。
当然，还可以对一些交易请求进行留置，延迟生成证明的时间，这些交易请求是用于触发区块节点生成证明的对象，但是用于触发区块节点生成证明的对象也可以是定时事件等，在此不作具体阐述和限制。
因此，在本说明书实施例中，所述区块节点生成资源证明信息，可以包括：
通过所述证明留置释放器接收用于触发区块节点生成证明的对象，在所述对象留置释放器的状态满足预设条件时将留置的多个对象释放至对应的区块节点，使所述多个对象共用区块节点创建的证明生成任务，以生成多个证明。
考虑到区块链合约数量优先且无法扩展内置合约，因此，我们可以通过代理引擎的方式来扩展外置合约，提高可扩展性。
因此，在本说明书实施例中，所述区块节点生成资源证明信息，包括：
在区块的内置指令空间中部署扩展引擎；
通过扩展引擎调用外置合约创建证明生成任务，执行所述证明生成任务生成多个证明，并将生成的多个证明回传至所述区块节点的堆栈。
在本说明书实施例中，所述区块节点生成资源证明信息，包括：
接收异步交易请求，根据前序资源的哈希信息生成叶子节点，构建默克尔哈希树，根据所述默克尔哈希树的根路径生成资源证明信息。
S103:业务需求方根据公布的多个资源证明信息组合验证，得到所述区块节点的资源状态验证结果。
该方法通过创建证明留置释放器,并将其部署于区块链中，区块节点生成资源证明信息，证明留置释放器接收并留置区块节点生成的资源证明信息,并在对象留置释放器的状态满足预设条件时将留置的多个资源证明信息一并释放至区块链进行公布，业务需求方根据公布的多个资源证明信息组合验证，得到区块节点的资源状态验证结果。通过积累到多个资源证明信息然后再释放的方式，可以进行组合验证，资源证明信息可以共用程序，减少了程序的创建次数，因而减小了计算量，降低了能耗。
在本说明书实施例中，所述根据公布的多个资源证明信息组合验证，包括：
不同的区块节点根据公布的多个资源证明信息分别创建验证任务进行验证并共识投票，得到验证结果。
在实施部署区块链时，可以部署的主要模块包括：区块链主链集群和智能合约扩展引擎，部署零知识证明合约和共识验证合约。
其中，区块链主链集群，用于运行PoS共识协议的区块链系统，集群下的区块节点用于提供系统输入的区块高度H、区块哈希BlockHashi和信标哈希BeaconHashi；
智能合约扩展引擎则负责智能合约的指令执行，该扩展引擎支持zkSnark 的零知识证明库，包括对于默克尔树MerkleTree完整结构、树根哈希RootHash，随机节点RandLeafID、输入的Beaconhash，输出路径零知识证明π(path)；上传πblock_hash,root_hash和随机证明，记作verify_hash。
其中，verify_hash＝sha3(block_hashi,beaconHash)。
其中，sha3是一种哈希函数。
零知识证明合约是运行在区块链上的智能合约，负责调用智能合约扩展引擎，判断资源证明信息是否满足条件；
共识验证合约则负责VDF(延迟验证)最后阶段，公开信标哈希。
具体流程如下：
在登记阶段，主链从区块高度H开始，进行VDF计算请求。如果是时间证明，则链集群提供前置多(记作N)个区块哈希(前置资源) BlockHash{H-N,H-N+1…H}；如果是空间证明则以多(记作B)个扇区为大小，获取硬盘扇区字节内容Data，并计算SectorHashi＝sha256(data)。以上述hash 为叶子节点，计算生成默克尔哈希树；然后通过零知识证明计算根哈希 root_hash和对随机叶子结点的路径证明，当前节点产生一个随机数σ，计算待验证内容verify_hash＝sha3(block_hash),将σ上传到链上，表示开始进行 VDF-Step1的登记；经过登记后，其他节点也无法产生唯一的ID。
在共识阶段，当主链区块高度变成H+T之后，表示已经经过了一定的时间，节点公开σ，在共识验证合约中计算是否一致。
实施时，从在区块H开始，执行一个的异步处理交易请求：如果是POW算力证明，则从H高度开始，获取之前的N个区块哈希；
如果是POC或者POST空间证明，则以B个扇区为大小，获取硬盘每个扇区字节内容，并进行哈希计算，得到多个哈希结果。
以哈希结果为叶子节点，生成默克尔哈希树，计算并获取树的树根哈希，调用零知识证明库，输入为默克尔哈希树生成树路径证明，区块节点对树路径证明进行签名，获取签名后数据，根据区块哈希、签名后数据、时间戳和随机因子生成随机数；再根据区块哈希、签名后数据、时间戳和随机因子生成证明信息，将树路径哈希和区块哈希组合进行哈希处理，得到待验证的内容，上链，其中上链的参数为待验证的内容和证明信息；
主链扩展合约引擎执行共识合约，判断证明信息是否唯一，同时调用零知识证明程序验证树路径证明是否正确；如果上述两个条件都通过，则执行下一步，否则结束。
等待区块链主链高度为H+T以后进行发起验证交易进行组合验证，输入参数为随机因子和待验证的内容；将其与验证节点自行计算出的待验证的内容是否相同，如果相同，则通过，否则结束。
图2为本说明书实施例提供的一种低能耗的区块资源证明方法的原理示意图，该方法包括：
从区块H开始，计算区块哈希，生成默克尔哈希树，计算根节点，选取随机叶子节点，生成根节点的证明并上传，验证时，积累多个(T)证明后，获取公开的证明算法隐藏因子，进行组合验证。
图3为本说明书实施例提供的一种低能耗的区块资源证明装置的结构示意图，该装置可以包括：
留置释放器模块301，创建证明留置释放器,并将其部署于区块链中；
证明信息模块302，区块节点生成资源证明信息，所述证明留置释放器接收并留置区块节点生成的资源证明信息,并在所述对象留置释放器的状态满足预设条件时将留置的多个资源证明信息一并释放至区块链进行公布；
验证模块303，业务需求方根据公布的多个资源证明信息组合验证，得到所述区块节点的资源状态验证结果。
该装置通过创建证明留置释放器,并将其部署于区块链中，区块节点生成资源证明信息，证明留置释放器接收并留置区块节点生成的资源证明信息,并在对象留置释放器的状态满足预设条件时将留置的多个资源证明信息一并释放至区块链进行公布，业务需求方根据公布的多个资源证明信息组合验证，得到区块节点的资源状态验证结果。通过积累到多个资源证明信息然后再释放的方式，可以进行组合验证，资源证明信息可以共用程序，减少了程序的创建次数，因而减小了计算量，降低了能耗。
基于同一发明构思，本说明书实施例还提供一种电子设备。
下面描述本发明的电子设备实施例，该电子设备可以视为对于上述本发明的方法和装置实施例的具体实体实施方式。对于本发明电子设备实施例中描述的细节，应视为对于上述方法或装置实施例的补充；对于在本发明电子设备实施例中未披露的细节，可以参照上述方法或装置实施例来实现。
图4为本说明书实施例提供的一种电子设备的结构示意图。下面参照图4 来描述根据本发明该实施例的电子设备400。图4显示的电子设备400仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示，电子设备400以通用计算设备的形式表现。电子设备400的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元410、至少一个存储单元420、连接不同系统组件(包括存储单元420和处理单元410)的总线430、显示单元440 等。
其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元 410执行，使得所述处理单元410执行本说明书上述处理方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元410可以执行如图 1所示的步骤。
所述存储单元420可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)4201和/或高速缓存存储单元4202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)4203。
所述存储单元420还可以包括具有一组(至少一个)程序模块4205的程序 /实用工具4204，这样的程序模块4205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线430可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备400也可以与一个或多个外部设备500(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备400交互的设备通信，和/或与使得该电子设备400能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/ 输出(I/O)接口450进行。并且，电子设备400还可以通过网络适配器460 与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器460可以通过总线430与电子设备400的其它模块通信。应当明白，尽管图4中未示出，可以结合电子设备400使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，本发明描述的示例性实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本发明实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个计算机可读的存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行根据本发明的上述方法。当所述计算机程序被一个数据处理设备执行时，使得该计算机可读介质能够实现本发明的上述方法，即：如图1所示的方法。
图5为本说明书实施例提供的一种计算机可读介质的原理示意图。
实现图1所示方法的计算机程序可以存储于一个或多个计算机可读介质上。计算机可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++ 等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
综上所述，本发明可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)等通用数据处理设备来实现根据本发明实施例中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，本发明不与任何特定计算机、虚拟装置或者电子设备固有相关，各种通用装置也可以实现本发明。以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种低能耗的区块资源证明方法,其特征在于,包括:
创建证明留置释放器,并将其部署于区块链中；
区块节点生成资源证明信息，所述证明留置释放器接收并留置区块节点生成的资源证明信息,并在所述对象留置释放器的状态满足预设条件时将留置的多个资源证明信息一并释放至区块链进行公布；
业务需求方根据公布的多个资源证明信息组合验证，得到所述区块节点的资源状态验证结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区块节点生成资源证明信息，包括：
通过所述证明留置释放器接收用于触发区块节点生成证明的对象，在所述对象留置释放器的状态满足预设条件时将留置的多个对象释放至对应的区块节点，使所述多个对象共用区块节点创建的证明生成任务，以生成多个证明。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
确定证明留置释放器记录的初始区块高度及当前区块高度，计算高度差，根据所述高度差是否达到阈值判断所述对象留置释放器的状态满足条件。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述资源包括：时间算力资源和空间存储资源中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区块节点生成资源证明信息，包括：
在区块的内置指令空间中部署扩展引擎；
通过扩展引擎调用外置合约创建证明生成任务，执行所述证明生成任务生成多个证明，并将生成的多个证明回传至所述区块节点的堆栈。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区块节点生成资源证明信息，包括：
接收异步交易请求，根据前序资源的哈希信息生成叶子节点，构建默克尔哈希树，根据所述默克尔哈希树的根路径生成资源证明信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据公布的多个资源证明信息组合验证，包括：
不同的区块节点根据公布的多个资源证明信息分别创建验证任务进行验证并共识投票，得到验证结果。
8.一种低能耗的区块资源证明装置,其特征在于,包括:
留置释放器模块，创建证明留置释放器,并将其部署于区块链中；
证明信息模块，区块节点生成资源证明信息，所述证明留置释放器接收并留置区块节点生成的资源证明信息,并在所述对象留置释放器的状态满足预设条件时将留置的多个资源证明信息一并释放至区块链进行公布；
验证模块，业务需求方根据公布的多个资源证明信息组合验证，得到所述区块节点的资源状态验证结果。
9.一种电子设备，其中，该电子设备包括：
处理器；以及，
存储计算机可执行程序的存储器，所述可执行程序在被执行时使所述处理器执行根据权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被处理器执行时，实现权利要求1-7中任一项所述的方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115659075A (zh) * 2022-11-07 2023-01-31 杭州电瓦特科技有限公司 留存碳排放核算过程数据全息信息的核算系统及方法

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