CN117155947B - 一种数据资源高可靠实时共享方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据资源高可靠实时共享方法及系统，在每一次共识阶段结束后，通过收集各个节点的交互行为信息，提取电网信息交互节点的多方面节点信任度评估影响因素并利用差异化交互行为时间序列的节点信任度评估方法进行信任度评估；数据共享系统基于不同时间下的节点信任度评估值计算节点信任度衰落的绝对值、相对值，及节点信任度排名衰落的绝对值、相对值；综合考虑节点信任度衰落值与节点信任度排名衰落值构建多重信任度衰落值，确保节点信任度衰落的敏感性，将多重信任度衰落值与多重信任度衰落阈值进行比较，将不满足阈值的节点从下一次共识过程中剔除，实现了共识节点选择，保障数据共享过程中的数据安全与数据的快速传输。

Description

一种数据资源高可靠实时共享方法及系统

技术领域

本发明属于配电网领域，具体涉及一种数据资源高可靠实时共享方法及系统。

背景技术

随着高比例新能源大规模接入电网，可再生能源、分布式储能、可调可控负荷等设备产生了海量运行数据。海量数据如何安全共享成为一大难题。然而，传统数据共享方法存在数据安全隐患，难以满足智能电网对数据的可靠性要求。区块链作为一种新兴的分布式基础架构与计算范式，具有去中心化、不可篡改、可溯源的特性，可有效提高电网数据共享的安全性和可靠性。

共识算法是实现区块链系统数据共享的基础，然而，随着电网规模的扩大及电网环境的复杂化，传统共识算法如实用拜占庭容错(Practical Byzantine FaultTolerance,PBFT)算法在电网数据共享领域存在的问题逐渐暴露。一方面，传统共识算法在进行节点信任度评估时，缺少对节点历史共识过程中交互行为的考虑，忽略了基于差异化交互行为时间序列进行节点信任度评估，存在节点刻意隐藏恶意行为破坏共识的现象，导致共识效率随节点规模增大而不断降低。另一方面，传统共识算法未考虑基于节点信任度衰落的敏感性，即忽略了多重信任度衰落值的共识节点选择，导致数据共享可靠性低。

首先，PBFT是一种广泛使用的高效的共识机制，但是忽略了历史共识过程的节点信任度评估的考虑，并未基于差异化交互行为时间序列评估节点信任度，节点在下一轮共识前可能存在刻意隐藏恶意行为破坏共识，导致共识效率随节点规模增大而不断降低。如何设计更合理的节点信任度评估方法是一个亟待解决问题。

其次，可靠数据共享需要依赖主节点对数据共享信息进行上链保存，然而目前PBFT共识机制未考虑基于节点信任度衰落的敏感性，即忽略了多重信任度衰落值的共识节点选择，如何设计对于信任度衰落值敏感的共识节点选择方法，保障数据共享过程中数据的快速、安全传输是一个亟待解决问题。

因此，亟需设计一种安全可靠的电网实时数据共享方法与系统，保障电网数据共享的可靠性。

发明内容

本发明所为了解决背景技术中存在的共识过程中存在节点信任度低导致数据资源无法高可靠实时共享的技术问题，目的在于提供了一种数据资源高可靠实时共享方法及系统。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：

一种数据资源高可靠实时共享系统，所述系统架构包括：节点层和边缘层两层；

所述节点层：由多个电网信息节点组成，所述节点共同维护边缘层的区块链网络，所述区块链网络用于记录每个时间戳内各个电网信息节点的数据共享信息；

考虑有I个电网信息节点，集合表示为考虑共有J轮共识过程，每轮共识过程的时长为所有节点完成共识且下一轮共识的共识节点选择完成的时间，则时间序列可表示为/>其中t_j表示第j轮共识过程开始时刻对应的时间戳；

在每一轮共识过程，由主节点记录该各个电网信息节点之间的交互行为信息，包括共享数据双方、共享事件及共享内容摘要信息，并将所有信息广播至所有参与共识的节点进行节点共识，完成共识后主节点将各节点的交互行为信息打包上传至区块链网络，同时各个节点将自己与其他节点的交互行为以及共识行为上传到边缘层的数据共享系统；

所述边缘层：包括区块链网络和数据共享系统；区块链网络由节点层的电网信息节点共同维护，同时也为电网信息节点和数据共享系统提供信息查询的服务；数据共享系统收集各个节点的信息交互行为，并在区块链网络完成共识后对电网信息节点进行信任度评估，同时根据节点的信任度评估结果选举出下轮共识过程的主节点。

一种数据资源高可靠实时共享方法，所述方法应用于权利要求1所述的一种数据资源高可靠实时共享系统，所述方法包括：

步骤S1：在所述数据共享系统每一次共识阶段结束后，通过收集各个节点的交互行为信息，提取电网信息节点的多方面节点信任度评估影响因素并利用差异化交互行为时间序列的节点信任度评估方法进行信任度评估；

步骤S2：然后，数据共享系统基于不同时间下的节点信任度评估值计算节点信任度衰落的绝对值、相对值，以及节点信任度排名衰落的绝对值、相对值；选择节点信任度衰落值与节点信任度排名衰落值构建多重信任度衰落值，确保节点信任度衰落的敏感性，将多重信任度衰落值与多重信任度衰落阈值进行比较，并将不满足阈值的节点从下一次共识过程中剔除，实现了共识节点选择，保障数据共享过程中的数据安全与数据的快速传输。

进一步，所述步骤S1具体包括：

S11：构建节点信任度评估影响因素集合：

数据共享系统将上传的节点历史交互行为存储，基于消息拒收行为、消息传递丢包行为、消息传递超时行为及节点共识效率四种对于共识过程影响较大的交互行为，构建节点信任度评估影响因素集合，设第j轮共识过程的节点u_i的影响因素集合表示为其中/>表示第j轮共识过程中节点u_i的消息拒收行为次数，/>表示第j轮共识过程中节点u_i的消息传递丢包率，/>表示第j轮共识过程中节点u_i的消息传递超时次数，/>表示第j轮共识过程中节点u_i的共识效率；

S12：电网信息节点交互行为信息上传：

在区块链中，引入了共识机制，使得参与共识的所有节点对数据达成一致；每轮共识过程的共识阶段结束后，各电网信息节点上传在该轮共识过程中的交互行为信息到数据共享系统，其中包括消息拒收行为、消息传递丢包行为、消息传递超时行为、节点共识效率；各行为信息中具体包含各交互行为的参与节点、消息交互次数、消息拒收次数、消息传输时延、消息传递丢包率、节点共识开始时间戳、节点共识完成时间戳、节点共识分配计算资源信息；

S13：节点信任度评估影响因素计算：

数据共享系统根据步骤S12各电网信息节点上传的行为信息，基于消息发送节点的行为和消息接收节点的行为应具有一致性的原理，提取行为信息中节点信任度评估影响因素即节点u_i在第j轮共识过程中消息拒收行为次数消息传递丢包率/>消息传递超时次数/>同时计算节点u_i第j轮共识过程的共识效率/>表示为：

其中，为节点u_i在第j轮共识过程中完成共识的时间戳；f_i(t_j)表示u_i为第j轮共识过程分配的计算资源；t_j表示第j轮共识过程开始时刻对应的时间戳；/>为节点u_i在第j轮共识过程中接收到新区块并开始共识的时间戳；κ为权重系数，用以平衡数量级；表示第j轮共识过程中各节点完成共识的平均时间与节点u_i完成共识的时间之间的相对差值，用于描述u_i共识完成的时间相对于总体完成时间的离散程度；为节点u_i的等待时间，即u_i收到区块的时间相对于第j轮共识过程开始时间中的等待时间；给定计算资源，当节点u_i收到的区块的时间越晚，等待时间越长，完成的时间越早，则共识效率越高；

S14：基于差异化交互行为时间序列的节点信任度评估：

数据共享系统通过历史共识过程的节点信任度评估结果，为每一电网信息节点设置差异化交互行为评估时间序列，可表示为：L_i(t_j)为u_i节点在第j轮共识过程中评估时间序列长度，即历史共识过程的节点信任度评估越差，在本轮共识过程需要设置更长的交互行为评估时间序列，考虑更多的历史数据，以对电网信息节点进行更加准确的评估。

进一步，在步骤S14中具体L_i(t_j)的计算步骤如下：

步骤S141：将L_i(t_j)初始化为1；

步骤S142：计算u_i节点在第j轮共识过程的历史共识过程的平均节点信任度表示为：

其中，X_i(t_j-k)表示第j-k轮共识过程的节点信任度评估值；

步骤S143：确定L_i,max为u_i节点交互行为评估时间序列的最大长度；观察前L_i(t_j)轮历史共识过程的平均节点信任度是否超过节点信任度评估值最低容忍阈值τ，以及观察节点交互行为评估时间序列长度是否超过L_i,max，若超过则结束计算，输出L_i(t_j)；否则延长L_i(t_j)，表示为：

即考虑历史共识过程的节点信任度评估越差，在本轮共识过程需要设置更长的交互行为评估时间序列，考虑更多的历史数据；

重复步骤S142至步骤S143，直至超过节点信任度评估值最低容忍阈值，获得L_i(t_j)；

通过上述方法计算评估时间序列长度，可实现每轮共识过程中评估时间序列长度的动态调节；若基于当前L_i(t_j)得到的平均信任度较差，则继续参考该节点前一轮评估信任度，即令L_i(t_j)＝L_i(t_j)+1；若新计算的平均节点信任度大于节点信任度评估值最低容忍阈值，则评估时间序列长度定为L_i(t_j)，进而执行节点信任度评估；

数据共享系统根据历史共识过程获得各个节点在第j轮共识过程中评估时间序列长度进而结合当前轮次共识过程即第j轮共识过程的交互行为信息，评估节点信任度X_i(t_j)，表示为：

其中，ν₁至ν₄分别为消息拒收行为次数消息传递丢包率/>消息传递超时次数/>和共识效率/>的权重系数，用以平衡数量级，X_i(t_j-k)表示第j-k轮共识过程节点u_i的节点信任度评估值；公式为，第j轮共识过程节点u_i的节点信任度评估值与第j轮共识过程节点信任度评估影响因素有关，同时也与前L_i(t_j)轮的历史节点信任度评估值有关，即历史节点信任度评估结果越差，对当前轮次的节点信任度评估值的负面影响越大；

基于差异化交互行为评估时间序列的节点信任度评估方法，评估第j轮共识过程I个电网信息节点的节点信任度。

进一步，所述步骤S2，具体包括：

步骤S21：计算节点多重信任度衰落值：

基于不同时间下的节点信任度评估值计算节点信任度衰落值以及节点信任度排名衰落值，根据节点信任度衰落值与节点信任度排名衰落值构建节点多重信任度衰落值，确定第j轮共识过程中节点信任度评估值集合为并根据节点信任度评估值大小对节点进行降序排序，确定第j轮共识过程中节点u_i的信任度评估值排名为Y_i(t_j)，即如果/>则/>

基于不同共识过程中节点信任度评估值，计算第j轮共识过程中节点信任度衰落值包括衰落绝对值与衰落相对值；

第j-1轮共识过程与第j轮共识过程中节点u_i的信任度衰落绝对值P_i,1和信任度衰落相对值P_i,2的计算公式分别可表示为：

P_i,1＝max{X_i(t_j-1)-X_i(t_j),0} (5)

其中信任度衰落绝对值P_i,1表示节点u_i第j-1轮共识过程与第j轮共识过程的信任度减小量，信任度衰落相对值P_i,2表示节点u_i相对于所有节点的信任度减小量；

基于不同共识过程中节点信任度排序值，计算第j轮共识过程中节点信任度排名衰落值包括衰落绝对值与衰落相对值；

第j-1轮共识过程与第j轮共识过程中节点u_i的信任度排名衰落绝对值P_i,3和信任度排名衰落相对值P_i,4的计算公式分别可表示为：

P_i,3＝max{Y_i(t_j)-Y_i(t_j-1),0} (7)

其中信任度排名衰落绝对值P_i,3表示节点u_i第j-1轮共识过程与第j轮共识过程的信任度排名下滑量，信任度衰落相对值P_i,4表示节点u_i相对于所有节点的信任度排名下滑量；

基于节点u_i信任度衰落绝对值P_i,1、信任度衰落相对值P_i,2、信任度排名衰落绝对值P_i,3和信任度排名衰落相对值P_i,4，计算节点u_i的多重信任度衰落值P[X_i(t_j),Y_i(t_j)]，计算公式如下：

式中，α₁、α₂、α₃、α₄分别为节点u_i信任度衰落绝对值、信任度衰落相对值、信任度排名衰落绝对值和信任度排名衰落相对值的权重参数，用于统一数量级；公式中一项用于保护信任度较高以及信任度排名靠前的节点，信任度越大，排名越靠前，表示该节点的可信度越高，越不容易被剔除；

S22：剔除共识过程中不满足多重信任度阈值的节点：

确定多重信任度衰落阈值P_max，将多重信任度衰落值与多重信任度衰落阈值进行比较，若多重信任度衰落值小于等于多重信任度衰落阈值P_max，表明节点信任度高，则继续保留该节点；多重信任度衰落值大于多重信任度衰落阈值P_max，表明节点信任度低，则将该信任度衰落值大的节点从下一轮共识过程中剔除；

至此完成下一轮共识节点的选择，边缘层将共识节点选择结果下发至节点层，根据节点选择结果更新下一轮的共识节点集合实现了共识节点选择，保障了数据共享过程中的数据安全与数据的快速传输。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现上述中任一所述的方法。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明提出了一种基于差异化交互行为时间序列的节点信任度评估方法，根据历史共识过程的节点信任度评估结果，设置差异化交互行为评估时间序列，即不同评估时间序列长度的评估时间序列，为历史节点信任度评估结果较差的节点考虑更多的历史数据，以对电网信息节点进行更加准确的评估。同时节点信任度评估从消息拒收行为、消息传递丢包行为、消息传递超时行为、节点共识行为等多方面评估节点信任度，进一步提高数据共享系统的共识效率和可靠性。

(2)本发明提出了一种基于信任度衰落敏感的共识节点选择方法，基于所获节点信任度评估结果，分别计算信任度衰落绝对值、信任度衰落相对值、信任度排名衰落绝对值和信任度排名衰落相对值，并进一步获得节点信任度计算多重信任度衰落值，实现了信任度衰落的感知敏感性，将多重信任度衰落值与多重信任度衰落阈值进行比较，把多重信任度衰落值大即不满足阈值的节点从下一次共识过程中剔除，实现共识节点选择，保障了数据共享过程中数据安全性能。

附图说明

图1、一种节点数据资源高可靠实时共享的系统架构；

图2、一种数据资源高可靠实时共享方法流程。

具体实施方式

下面结合实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1：

本实施例提出一种节点数据资源高可靠实时共享的系统架构如图1所示，该架构主要包含节点层和边缘层两层。

节点层：节点层主要由多个电网信息节点组成，该些节点共同维护边缘层的区块链网络，该网络用于记录每个时间戳内各个电网信息节点的数据共享信息。考虑有I个电网信息节点，集合表示为考虑共有J轮共识过程，每轮共识过程的时长为所有节点完成共识且下一轮共识的共识节点选择完成的时间，则时间序列可表示为其中t_j表示第j轮共识过程开始时刻对应的时间戳。在每一轮共识过程，由主节点记录该各个电网信息节点之间的交互行为信息，包括共享数据双方、共享事件、共享内容摘要信息等，并将所有信息广播至所有参与共识的节点进行节点共识，完成共识后主节点将各节点的交互行为信息打包上传至区块链网络，同时各个节点将自己与其他节点的交互行为以及共识行为上传到边缘层的数据共享系统。

边缘层：边缘层主要包括区块链网络和数据共享系统。区块链网络由节点层的电网信息节点共同维护，同时也为电网信息节点和数据共享系统提供信息查询的服务。数据共享系统收集各个节点的信息交互行为，并在区块链网络完成共识后对电网信息节点进行信任度评估，同时根据节点的信任度评估结果选举出下轮共识过程的主节点。

实施例2：

基于实施例1中的系统架构，本实施例提出一种基于节点信任度多重评估的数据资源高可靠实时共享方法，方法流程如图2所示，包括基于差异化交互行为时间序列的节点信任度评估方法和基于信任度衰落敏感的共识节点选择方法两部分。具体步骤描述如下：

1.基于差异化交互行为时间序列的节点信任度评估方法

数据共享系统在每一次共识阶段结束后，通过收集各个节点的交互行为信息，提取电网信息节点的多方面节点信任度评估影响因素并进行信任度评估，从而提高系统的共识效率和可靠性，保障数据共享信息的快速、安全。本发明提出一种基于差异化交互行为时间序列的节点信任度评估方法，具体步骤如下：

1.1节点信任度评估影响因素集合构建

数据共享系统将上传的节点历史交互行为存储，基于消息拒收行为、消息传递丢包行为、消息传递超时行为、节点共识效率等四种对于共识过程影响较大的交互行为，构建节点信任度评估影响因素集合，假设第j轮共识过程的节点u_i的影响因素集合表示为其中/>表示第j轮共识过程中节点u_i的消息拒收行为次数，/>表示第j轮共识过程中节点u_i的消息传递丢包率，/>表示第j轮共识过程中节点u_i的消息传递超时次数，/>表示第j轮共识过程中节点u_i的共识效率。

1.2电网信息节点交互行为信息上传

在区块链中，为了保证数据共享的安全性，防止恶意节点提交假数据，因此引入了共识机制，使得参与共识的所有节点对数据达成一致。每轮共识过程的共识阶段结束后，各电网信息节点上传在该轮共识过程中的交互行为信息到数据共享系统，其中包括消息拒收行为、消息传递丢包行为、消息传递超时行为、节点共识效率。各行为信息中具体包含各交互行为的参与节点、消息交互次数、消息拒收次数、消息传输时延、消息传递丢包率、节点共识开始时间戳、节点共识完成时间戳、节点共识分配计算资源等信息。

1.3节点信任度评估影响因素计算

数据共享系统根据步骤1.2各电网信息节点上传的行为信息，基于消息发送节点的行为和消息接收节点的行为应具有一致性的原理，提取行为信息中节点信任度评估影响因素即节点u_i在第j轮共识过程中消息拒收行为次数消息传递丢包率/>消息传递超时次数/>同时计算节点u_i第j轮共识过程的共识效率/>表示为

其中，为节点u_i在第j轮共识过程中完成共识的时间戳；f_i(t_j)表示u_i为第j轮共识过程分配的计算资源；t_j表示第j轮共识过程开始时刻对应的时间戳；/>为节点u_i在第j轮共识过程中接收到新区块并开始共识的时间戳；κ为权重系数，用以平衡数量级；表示第j轮共识过程中各节点完成共识的平均时间与节点u_i完成共识的时间之间的相对差值，用于描述u_i共识完成的时间相对于总体完成时间的离散程度；意为节点u_i的等待时间，即u_i收到区块的时间相对于第j轮共识过程开始时间中的等待时间。公式意为，给定一定计算资源，当节点u_i收到的区块的时间越晚，等待时间越长，完成的时间越早，则共识效率越高。

1.4基于差异化交互行为时间序列的节点信任度评估

为防止电网信息节点在下一轮共识前刻意隐藏恶意行为伺机破坏共识，数据共享系统通过历史共识过程的节点信任度评估结果，为每一电网信息节点设置差异化交互行为评估时间序列，可表示为L_i(t_j)为u_i节点在第j轮共识过程中评估时间序列长度，即历史共识过程的节点信任度评估越差，在本轮共识过程需要设置更长的交互行为评估时间序列，考虑更多的历史数据，以对电网信息节点进行更加准确的评估。具体L_i(t_j)的计算步骤如下：

步骤1：将L_i(t_j)初始化为1；

步骤2：计算u_i节点在第j轮共识过程的历史共识过程的平均节点信任度表示为

其中，X_i(t_j-k)表示第j-k轮共识过程的节点信任度评估值。

步骤3：定义L_i,max为u_i节点交互行为评估时间序列的最大长度。观察前L_i(t_j)轮历史共识过程的平均节点信任度是否超过节点信任度评估值最低容忍阈值τ，以及观察节点交互行为评估时间序列长度是否超过L_i,max，若超过则结束计算，输出L_i(t_j)；否则延长L_i(t_j)，表示为：

即考虑历史共识过程的节点信任度评估越差，在本轮共识过程需要设置更长的交互行为评估时间序列，考虑更多的历史数据。

重复步骤2至步骤3，直至超过节点信任度评估值最低容忍阈值，获得L_i(t_j)。

通过上述方法计算评估时间序列长度，可实现每轮共识过程中评估时间序列长度的动态调节。若基于当前L_i(t_j)得到的平均信任度较差，则继续参考该节点前一轮评估信任度，即令L_i(t_j)＝L_i(t_j)+1；若新计算的平均节点信任度大于节点信任度评估值最低容忍阈值，则评估时间序列长度定为L_i(t_j)，进而执行节点信任度评估。

数据共享系统根据历史共识过程获得各个节点在第j轮共识过程中评估时间序列长度进而结合当前轮次共识过程即第j轮共识过程的交互行为信息，评估节点信任度X_i(t_j)，表示为

其中，ν₁至ν₄分别为消息拒收行为次数消息传递丢包率/>消息传递超时次数/>和共识效率/>的权重系数，用以平衡数量级，X_i(t_j-k)表示第j-k轮共识过程节点u_i的节点信任度评估值。公式意为，第j轮共识过程节点u_i的节点信任度评估值与第j轮共识过程节点信任度评估影响因素有关，同时也与前L_i(t_j)轮的历史节点信任度评估值有关，即历史节点信任度评估结果越差，对当前轮次的节点信任度评估值的负面影响越大。

基于差异化交互行为评估时间序列的节点信任度评估方法，评估第j轮共识过程I个电网信息节点的节点信任度。

2.基于信任度衰落敏感的共识节点选择方法

首先，数据共享系统基于不同时间下的节点信任度评估值计算节点信任度衰落的绝对值、相对值，以及节点信任度排名衰落的绝对值、相对值。综合考虑节点信任度衰落值与节点信任度排名衰落值构建多重信任度衰落值，保证了节点信任度衰落的敏感性。然后，将多重信任度衰落值与多重信任度衰落阈值进行比较，并将不满足阈值的节点从下一次共识过程中剔除，实现了共识节点选择，保障数据共享过程中的数据安全与数据的快速传输。本发明提出一种基于信任度衰落敏感的共识节点选择方法，具体步骤如下：

2.1计算节点多重信任度衰落值

基于不同时间下的节点信任度评估值计算节点信任度衰落值以及节点信任度排名衰落值。综合考虑节点信任度衰落值与节点信任度排名衰落值构建节点多重信任度衰落值。本发明定义第j轮共识过程中节点信任度评估值集合为并根据节点信任度评估值大小对节点进行降序排序，定义第j轮共识过程中节点u_i的信任度评估值排名为Y_i(t_j)，即如果/>则

基于不同共识过程中节点信任度评估值，计算第j轮共识过程中节点信任度衰落值包括衰落绝对值与衰落相对值。

第j-1轮共识过程与第j轮共识过程中节点u_i的信任度衰落绝对值P_i,1和信任度衰落相对值P_i,2的计算公式分别可表示为：

P_i,1＝max{X_i(t_j-1)-X_i(t_j),0} (5)

其中信任度衰落绝对值P_i,1表示节点u_i第j-1轮共识过程与第j轮共识过程的信任度减小量，信任度衰落相对值P_i,2表示节点u_i相对于所有节点的信任度减小量。

基于不同共识过程中节点信任度排序值，计算第j轮共识过程中节点信任度排名衰落值包括衰落绝对值与衰落相对值。

第j-1轮共识过程与第j轮共识过程中节点u_i的信任度排名衰落绝对值P_i,3和信任度排名衰落相对值P_i,4的计算公式分别可表示为：

P_i,3＝max{Y_i(t_j)-Y_i(t_j-1),0} (7)

其中信任度排名衰落绝对值P_i,3表示节点u_i第j-1轮共识过程与第j轮共识过程的信任度排名下滑量，信任度衰落相对值P_i,4表示节点u_i相对于所有节点的信任度排名下滑量。

基于节点u_i信任度衰落绝对值P_i,1、信任度衰落相对值P_i,2、信任度排名衰落绝对值P_i,3和信任度排名衰落相对值P_i,4，计算节点u_i的多重信任度衰落值PpX_i(t_j),Y_i(t_j)]，计算公式如下：

式中，α₁、α₂、α₃、₄分别为节点u_i信任度衰落绝对值、信任度衰落相对值、信任度排名衰落绝对值和信任度排名衰落相对值的权重参数，用于统一数量级；公式中一项用于保护信任度较高以及信任度排名靠前的节点，信任度越大，排名越靠前，表示该节点的可信度越高，越不容易被剔除。

2.2剔除共识过程中不满足多重信任度阈值的节点

设定多重信任度衰落阈值P_max，将多重信任度衰落值与多重信任度衰落阈值进行比较，若多重信任度衰落值小于等于多重信任度衰落阈值P_max，表明节点信任度高，则继续保留该节点；多重信任度衰落值大于多重信任度衰落阈值P_max，表明节点信任度低，则将该信任度衰落值大的节点从下一轮共识过程中剔除。

至此完成下一轮共识节点的选择，边缘层将共识节点选择结果下发至节点层，根据节点选择结果更新下一轮的共识节点集合实现了共识节点选择，保障了数据共享过程中的数据安全与数据的快速传输。

实施例3：

本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。

为此，本发明实施例提供一种存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本发明实施例所提供的任一所述一种数据资源高可靠实时共享方法中的步骤。

例如该指令可以执行如下步骤：

一种数据资源高可靠实时共享方法，所述方法包括：

步骤S1：在所述数据共享系统每一次共识阶段结束后，通过收集各个节点的交互行为信息，提取电网信息节点的多方面节点信任度评估影响因素并利用差异化交互行为时间序列的节点信任度评估方法进行信任度评估；

步骤S2：然后，数据共享系统基于不同时间下的节点信任度评估值计算节点信任度衰落的绝对值、相对值，以及节点信任度排名衰落的绝对值、相对值；选择节点信任度衰落值与节点信任度排名衰落值构建多重信任度衰落值，确保节点信任度衰落的敏感性，将多重信任度衰落值与多重信任度衰落阈值进行比较，并将不满足阈值的节点从下一次共识过程中剔除，实现了共识节点选择，保障数据共享过程中的数据安全与数据的快速传输。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (5)

1.一种数据资源高可靠实时共享方法，其特征在于，所述方法应用于一种数据资源高可靠实时共享系统，所述系统的架构包括：节点层和边缘层两层；

所述节点层：由多个电网信息＝节点组成，所述节点共同维护边缘层的区块链网络，所述区块链网络用于记录每个时间戳内各个电网信息节点的数据共享信息；

考虑有I个电网信息节点，集合表示为考虑共有J轮共识过程，每轮共识过程的时长为所有节点完成共识且下一轮共识的共识节点选择完成的时间，则时间序列可表示为/>其中t_j表示第j轮共识过程开始时刻对应的时间戳；

在每一轮共识过程，由主节点记录该各个电网信息节点之间的交互行为信息，包括共享数据双方、共享事件及共享内容摘要信息，并将所有信息广播至所有参与共识的节点进行节点共识，完成共识后主节点将各节点的交互行为信息打包上传至区块链网络，同时各个节点将自己与其他节点的交互行为以及共识行为上传到边缘层的数据共享系统；

所述边缘层：包括区块链网络和数据共享系统；区块链网络由节点层的电网信息节点共同维护，同时也为电网信息节点和数据共享系统提供信息查询的服务；数据共享系统收集各个节点的信息交互行为，并在区块链网络完成共识后对电网信息节点进行信任度评估，同时根据节点的信任度评估结果选举出下轮共识过程的主节点；

所述方法包括：

步骤S1：在所述数据共享系统每一次共识阶段结束后，通过收集各个节点的交互行为信息，提取电网信息节点的多方面节点信任度评估影响因素并利用差异化交互行为时间序列的节点信任度评估方法进行信任度评估；

步骤S2：然后，数据共享系统基于不同时间下的节点信任度评估值计算节点信任度衰落的绝对值、相对值，以及节点信任度排名衰落的绝对值、相对值；选择节点信任度衰落值与节点信任度排名衰落值构建多重信任度衰落值，确保节点信任度衰落的敏感性，将多重信任度衰落值与多重信任度衰落阈值进行比较，并将不满足阈值的节点从下一次共识过程中剔除，实现了共识节点选择，保障数据共享过程中的数据安全与数据的快速传输。

2.根据权利要求1所述的一种数据资源高可靠实时共享方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

S11：构建节点信任度评估影响因素集合：

数据共享系统将上传的节点历史交互行为存储，基于消息拒收行为、消息传递丢包行为、消息传递超时行为及节点共识效率四种对于共识过程影响较大的交互行为，构建节点信任度评估影响因素集合，设第j轮共识过程的节点u_i的影响因素集合表示为其中/>表示第j轮共识过程中节点u_i的消息拒收行为次数，/>表示第j轮共识过程中节点u_i的消息传递丢包率，/>表示第j轮共识过程中节点u_i的消息传递超时次数，/>表示第j轮共识过程中节点u_i的共识效率；

S12：电网信息节点交互行为信息上传：

在区块链中，引入了共识机制，使得参与共识的所有节点对数据达成一致；每轮共识过程的共识阶段结束后，各电网信息节点上传在该轮共识过程中的交互行为信息到数据共享系统，其中包括消息拒收行为、消息传递丢包行为、消息传递超时行为、节点共识效率；各行为信息中具体包含各交互行为的参与节点、消息交互次数、消息拒收次数、消息传输时延、消息传递丢包率、节点共识开始时间戳、节点共识完成时间戳、节点共识分配计算资源信息；

S13：节点信任度评估影响因素计算：

数据共享系统根据步骤S12各电网信息节点上传的行为信息，基于消息发送节点的行为和消息接收节点的行为应具有一致性的原理，提取行为信息中节点信任度评估影响因素即节点u_i在第j轮共识过程中消息拒收行为次数消息传递丢包率/>消息传递超时次数/>同时计算节点u_i第j轮共识过程的共识效率/>表示为：

其中，为节点u_i在第j轮共识过程中完成共识的时间戳；f_i(t_j)表示u_i为第j轮共识过程分配的计算资源；t_j表示第j轮共识过程开始时刻对应的时间戳；/>为节点u_i在第j轮共识过程中接收到新区块并开始共识的时间戳；κ为权重系数，用以平衡数量级；表示第j轮共识过程中各节点完成共识的平均时间与节点u_i完成共识的时间之间的相对差值，用于描述u_i共识完成的时间相对于总体完成时间的离散程度；为节点u_i的等待时间，即u_i收到区块的时间相对于第j轮共识过程开始时间中的等待时间；给定计算资源，当节点u_i收到的区块的时间越晚，等待时间越长，完成的时间越早，则共识效率越高；

S14：基于差异化交互行为时间序列的节点信任度评估：

数据共享系统通过历史共识过程的节点信任度评估结果，为每一电网信息节点设置差异化交互行为评估时间序列，可表示为：L_i(t_j)为u_i节点在第j轮共识过程中评估时间序列长度，即历史共识过程的节点信任度评估越差，在本轮共识过程需要设置更长的交互行为评估时间序列，考虑更多的历史数据，以对电网信息节点进行更加准确的评估。

3.根据权利要求2所述的一种数据资源高可靠实时共享方法，其特征在于，在步骤S14中具体L_i(t_j)的计算步骤如下：

步骤S141：将L_i(t_j)初始化为1；

步骤S142：计算u_i节点在第j轮共识过程的历史共识过程的平均节点信任度表示为：

其中，X_i(t_j-k)表示第j-k轮共识过程的节点信任度评估值；

步骤S143：确定L_i,max为u_i节点交互行为评估时间序列的最大长度；观察前L_i(t_j)轮历史共识过程的平均节点信任度是否超过节点信任度评估值最低容忍阈值τ，以及观察节点交互行为评估时间序列长度是否超过L_i,max，若超过则结束计算，输出L_i(t_j)；否则延长L_i(t_j)，表示为：

即考虑历史共识过程的节点信任度评估越差，在本轮共识过程需要设置更长的交互行为评估时间序列，考虑更多的历史数据；

重复步骤S142至步骤S143，直至超过节点信任度评估值最低容忍阈值，获得L_i(t_j)；

通过上述方法计算评估时间序列长度，可实现每轮共识过程中评估时间序列长度的动态调节；若基于当前L_i(t_j)得到的平均信任度较差，则继续参考节点u_i前一轮评估信任度，即令L_i(t_j)＝L_i(t_j)+1；若新计算的平均节点信任度大于节点信任度评估值最低容忍阈值，则评估时间序列长度定为L_i(t_j)，进而执行节点信任度评估；

数据共享系统根据历史共识过程获得各个节点在第j轮共识过程中评估时间序列长度L_i(t_j),进而结合当前轮次共识过程即第j轮共识过程的交互行为信息，评估节点信任度X_i(t_j)，表示为：

其中，ν₁至ν₄分别为消息拒收行为次数消息传递丢包率/>消息传递超时次数/>和共识效率/>的权重系数，用以平衡数量级，X_i(t_j-k)表示第j-k轮共识过程节点u_i的节点信任度评估值；公式为，第j轮共识过程节点u_i的节点信任度评估值与第j轮共识过程节点信任度评估影响因素有关，同时也与前L_i(t_j)轮的历史节点信任度评估值有关，即历史节点信任度评估结果越差，对当前轮次的节点信任度评估值的负面影响越大；

基于差异化交互行为评估时间序列的节点信任度评估方法，评估第j轮共识过程I个电网信息节点的节点信任度。

4.根据权利要求1所述的一种数据资源高可靠实时共享方法，其特征在于，所述步骤S2，具体包括：

步骤S21：计算节点多重信任度衰落值：

基于不同时间下的节点信任度评估值计算节点信任度衰落值以及节点信任度排名衰落值，根据节点信任度衰落值与节点信任度排名衰落值构建节点多重信任度衰落值，确定第j轮共识过程中节点信任度评估值集合为并根据节点信任度评估值大小对节点进行降序排序，确定第j轮共识过程中节点u_i的信任度评估值排名为Y_i(t_j)，即如果/>则/>

基于不同共识过程中节点信任度评估值，计算第j轮共识过程中节点信任度衰落值包括衰落绝对值与衰落相对值；

第j-1轮共识过程与第j轮共识过程中节点u_i的信任度衰落绝对值P_i,1和信任度衰落相对值P_i,2的计算公式分别可表示为：

P_i,1＝max{X_i(t_j-1)-X_i(t_j),0} (5)

其中信任度衰落绝对值P_i,1表示节点u_i第j-1轮共识过程与第j轮共识过程的信任度减小量，信任度衰落相对值P_i,2表示节点u_i相对于所有节点的信任度减小量；

基于不同共识过程中节点信任度排序值，计算第j轮共识过程中节点信任度排名衰落值包括衰落绝对值与衰落相对值；

第j-1轮共识过程与第j轮共识过程中节点u_i的信任度排名衰落绝对值P_i,3和信任度排名衰落相对值P_i,4的计算公式分别可表示为：

P_i,3＝max{Y_i(t_j)-Y_i(t_j-1),0} (7)

其中信任度排名衰落绝对值P_i,3表示节点u_i第j-1轮共识过程与第j轮共识过程的信任度排名下滑量，信任度衰落相对值P_i,4表示节点u_i相对于所有节点的信任度排名下滑量；

基于节点u_i信任度衰落绝对值P_i,1、信任度衰落相对值P_i,2、信任度排名衰落绝对值P_i,3和信任度排名衰落相对值P_i,4，计算节点u_i的多重信任度衰落值P[X_i(t_j),Y_i(t_j)]，计算公式如下：

式中，α₁、α₂、α₃、α₄分别为节点u_i信任度衰落绝对值、信任度衰落相对值、信任度排名衰落绝对值和信任度排名衰落相对值的权重参数，用于统一数量级；公式中一项用于保护信任度较高以及信任度排名靠前的节点，信任度越大，排名越靠前，表示节点的可信度越高，越不容易被剔除；

S22：剔除共识过程中不满足多重信任度阈值的节点：

确定多重信任度衰落阈值P_max，将多重信任度衰落值与多重信任度衰落阈值进行比较，若多重信任度衰落值小于等于多重信任度衰落阈值P_max，表明节点信任度高，则继续保留节点；多重信任度衰落值大于多重信任度衰落阈值P_max，表明节点信任度低，则将该信任度衰落值大的节点从下一轮共识过程中剔除；

至此完成下一轮共识节点的选择，边缘层将共识节点选择结果下发至节点层，根据节点选择结果更新下一轮的共识节点集合实现了共识节点选择，保障了数据共享过程中的数据安全与数据的快速传输。

5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现权利要求1-4中任一所述的方法。