CN117313169A - 一种成品油流通数据智慧监管系统及其抗篡改方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成品油流通数据智慧监管系统及其抗篡改方法，涉及成品油交易监管技术领域，交易监管系统包括成品油来源数据采集模块、成品油销售数据采集模块、成品油罐储数据采集模块和数据管理平台，数据管理平台包括成品油数据库和计算分析模块，获得成品油的采购数据、销售数据、存量数据，计算分析模块根据成品油数据库保有的采购数据、销售数据、存量核算成品油交易的数据是否真实。本发明采用上述结构和步骤的一种成品油流通数据智慧监管系统及其抗篡改方法，以加油站为监管对象对成品油交易过程中的各个环节进行监管，核算数据准确性，且保护交易数据不被篡改。
Description
技术领域
本发明涉及成品油交易监管技术领域，尤其是涉及一种成品油流通数据智慧监管系统及其抗篡改方法。
背景技术
成品油是当今社会物流交通最主要的能源。近几年全国的成品油交易量每年都在数千万吨规模。如此规模的成品油交易，必须要有科学严格的管理措施。
为了加强成品油流通的数字化和智能化管理，成品油交易过程逐渐采用数字化技术，将交易数据及时上传到一个数据管理平台，方便对成品油交易数据的监管。
但是，即使采用数字化处理技术，如果没有对数据的安全管理技术，对成品油交易数据的数字化管理过程也存在诸多问题，例如，上传的数据不一定准确甚至不一定真实，通过人工检验的方式，既耗费人力，有存在缺陷；上传到数据管理平台的数据可能会被恶意篡改或删除；数据管理平台根据成品油交易数据进行的计算结果也可能受到人为干扰而不真实，例如只选择部分数据进行统计，即使需要原始数据的支撑，也可以随时从数据库中调取相应的数据。针对这些问题，需要一个安全可靠的成品油交易综合监管系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种成品油流通数据智慧监管系统及其抗篡改方法，以加油站为监管对象对成品油交易过程中的各个环节进行监管，核算数据准确性，且保护交易数据不被篡改。
为实现上述目的，本发明提供了一种成品油流通数据智慧监管系统，包括成品油来源数据采集模块、成品油销售数据采集模块、成品油罐储数据采集模块和数据管理平台，数据管理平台包括成品油数据库和计算分析模块，
成品油来源数据采集模块记录成品油的采购数据，采购数据包括成品油的来源、数量、品质和相关支撑票据，采购数据发送到数据管理平台并记录在成品油数据库中；
成品油销售数据采集模块记录成品油的销售数据，销售数据来源于加油机记录的成品油销售数量，销售数据发送到数据管理平台并记录在成品油数据库中；
成品油罐储数据采集模块记录成品油的存量数据，包括存量增加数据和存量减少数据，存量数据来源于储油罐记录的成品油存量变化量，存量数据发送到数据管理平台并记录在成品油数据库中；
计算分析模块根据成品油数据库保有的采购数据、销售数据、存量数据核算成品油交易的数据是否真实。
优选的，计算分析模块通过对比采购数据和存量增加数据核算采购数据是否真实，采购数据和存量增加数据的差值超过限定值时，触发报警提示；
计算分析模块通过对比销售数据和存量减少数据核算销售数据是否真实，销售数据和存量减少数据的差值超过限定值时，触发报警提示。
优选的，计算分析模块统计采购数据、销售数据、存量数据，形成针对不同监管部门的加油站数据统计报表，包括面向税务局的日销售额报表、月销售额报表，面向商务局的成品油进站与销售数据比报表、地区成品油销售变化趋势报表。
一种成品油流通数据智慧监管系统的抗数据篡改方法，包括以下步骤：
对于采购数据，成品油来源数据采集模块录入成品油的采购数据时，同步记录时间戳和采购负责人的数字签名，当数据管理平台接受成品油来源数据采集模块的数据时，验证数字签名，存储采购数据；
对于销售数据，成品油销售数据采集模块配置与数据管理平台共享的密钥，通过共享的密钥和数据加密算法对成品油销售数据进行加密；
对于存量数据，成品油罐储数据采集模块配置与数据管理平台共享的密钥，通过共享的密钥和数据加密算法对成品油存量数据进行加密；
数据管理平台根据成品油来源数据采集模块和成品油罐储数据采集模块的身份信息查到正确解密密钥并进行解密。
优选的，采购负责人通过移动终端向成品油来源数据采集模块上传采购数据，移动终端预置个人专属公钥，对上传的采购数据进行数字签名。
优选的，在成品油数据库中添加一个hash字段h，使第t条记录的数据格式为(mt,ht)，hash字段的值通过在计算分析模块中加入hash函数H(x)计算得到，且每条数据hash字段的值与本条数据之前的记录有关，满足如下要求：
（1）成品油数据库中的第一条记录为m1，m1的hash字段的值为h1=0；
（2）成品油数据库中的第t条记录为mt，t>1，mt的hash字段的值为ht=H（mt-1，ht-1）。
优选的，在计算hash字段时，添加密钥信息k，得到mt的hash字段的值为ht=H（k，mt-1，ht-1）。
优选的，在成品油数据库中添加一个hash字段h，使第t条记录的数据格式为(mt，ht)，hash字段的值通过在计算分析模块中加入hash函数H(x)计算得到，且每条数据hash字段的值与本条数据和本条数据之前的记录有关，满足如下要求：
（1）成品油数据库中的第一条记录为m1，m1的hash字段的值为h1=H(m1，0)；
（2）成品油数据库中的第t条记录为mt，t>1，mt的hash字段的值为ht=H(mt，ht-1)。
优选的，在计算hash字段时，添加密钥信息k，得到m1的hash字段的值为h1=H(k，m1，0)，得到mt的hash字段的值为ht=H（k，mt，ht-1）。
优选的，将成品油数据库中hash字段的值公布到区块链数据服务平台，区块链数据服务平台与数据管理平台通讯连接。
因此，本发明采用上述结构和步骤的一种成品油流通数据智慧监管系统及其抗篡改方法，通过成品油来源数据采集模块记录成品油的采购数据，成品油销售数据采集模块记录成品油的销售数据，成品油罐储数据采集模块记录成品油的存量数据，通过计算分析模块根据成品油数据库保有的采购数据、销售数据、存量增加数据、存量减少数据核算成品油交易的数据是否真实。为了防止数据被篡改，在成品油数据库中添加hash字段，使每条数据hash字段的值与本条数据或本条数据之前的记录有关，以hash字段的连续性判断数据是否被篡改。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种成品油流通数据智慧监管系统及其抗篡改方法实施例1的成品油交易监管系统结构示意图；
图2为本发明一种成品油流通数据智慧监管系统及其抗篡改方法实施例1的数据加密算法的字段对应表示意图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种成品油流通数据智慧监管系统，包括成品油来源数据采集模块、成品油销售数据采集模块、成品油罐储数据采集模块和数据管理平台，数据管理平台包括成品油数据库和计算分析模块。
成品油来源数据采集模块记录成品油的采购数据，采购数据包括成品油的来源、数量、品质和相关支撑票据，采购数据发送到数据管理平台并记录在成品油数据库中。
成品油销售数据采集模块记录成品油的销售数据，销售数据来源于加油机记录的成品油销售数量。成品油的采购一般为批量采购，因此采购交易的次数较少。但成品油销售则是零售状态，典型的销售模式是加油站。加油站每次加完油，都构成一次销售记录，这些数据被安装在加油机内的成品油数据采集模块获取并直接上传到数据管理平台。
成品油罐储数据采集模块记录成品油的存量数据，包括存量增加数据和存量减少数据，存量数据来源于储油罐记录的成品油存量变化量，存量数据发送到数据管理平台并记录在成品油数据库中。
计算分析模块根据成品油数据库保有的采购数据、销售数据、存量增加数据、存量减少数据核算成品油交易的数据是否真实，具体包括：
计算分析模块通过对比采购数据和存量增加数据核算采购数据是否真实，检查采购的成品油和进入储油罐的成品油数量是否相同。采购数据和存量增加数据的差值超过限定值时，触发报警提示，代表需要进一步查明原因。
计算分析模块通过对比销售数据和存量减少数据核算销售数据是否真实，检查零售的成品油和储油罐输出的成品油数量是否相同。由于一个储油罐对应多个加油机，因此需要在某个时间段汇总计算，如凌晨0:00时刻。销售数据和存量减少数据的差值超过限定值时，触发报警提示，代表需要进一步查明原因。
在系统运行的开始阶段，两种数据记录方式有一定误差并不意味着数据不真实，包括采购数据和销售数据。通过在运行中对相关参数进行调整，可以使两种记录方式的误差降低到可以接受的程度。一旦两种记录方式产生的数据差距较大，则需要报警，提示人工干预查明原因。
计算分析模块还可以统计采购数据、销售数据、存量数据，形成针对不同监管部门的加油站数据统计报表，包括面向税务局的日销售额报表、月销售额报表，用于提供税收数据支撑；面向商务局的成品油进站与销售数据比报表、地区成品油销售变化趋势报表，用于提供涉及升规纳统职能工作的数据支撑，对掌握加油站实际经营状况提供真实有效的信息化监管方式。
一种成品油流通数据智慧监管系统的抗数据篡改方法，包括以下步骤：
关于采购数据，假设成品油来源数据采集模块通过一个移动终端来实现，采购成品油时，采购人员将交易信息（包括油品级别、卖家的销售许可、单价、总量和总价等）通过移动终端上传到数据管理平台，并附上相关票据证明材料。移动终端预置了个人专属公钥，对上传的数据进行数字签名。当数据管理平台接收到数据后，验证数字签名，存储交易数据。
对于销售数据，成品油销售数据采集模块配置与数据管理平台共享的密钥，通过共享的密钥和数据加密算法对成品油销售数据进行加密。
对于存量数据，成品油罐储数据采集模块配置与数据管理平台共享的密钥，通过共享的密钥和数据加密算法对成品油存量数据进行加密。
为了保护数据的机密性和完整性，对上传到数据管理平台的销售数据和存量需要进行加密，数据管理平台根据成品油来源数据采集模块和成品油罐储数据采集模块的身份信息可以查到正确解密密钥并进行解密。
通常情况下，一个加油站内所有的成品油销售数据采集模块和成品油罐储数据采集模块可以使用相同的密钥，因此模块的身份信息可以是加油站的身份信息和数据采集模块的标识，例如加油站的身份信息为1001，成品油销售数据采集模块的标识分别为A01、A02、A03、A04、A05、A06、A07、A08，成品油罐储数据采集模块的标识分别为B01、B02、B03、B04。如1号加油机中安装的成品油销售数据采集模块上传数据时使用的身份标识为1001A01，2号加油机中安装的成品油销售数据采集模块上传数据时使用的身份标识为1001A02，2号储油罐中安装的成品油罐储数据采集模块上传数据时使用的身份标识为1001B01。
若2号储油罐同时与1号加油机、2号加油机相连接，则1001B02上传的数据减量反映的是1001A01和1001A02上传的销售数据总和，而1001B02上传的数据增量反映的是成品油来源数据采集模块某次上传的数据。数据管理平台根据上传数据伴随的身份信息，无论1001A01还是1001B02，都表明来自身份为1001号的加油站，从而可以查到共享密钥对数据进行解密。成品油销售数据采集模块和成品油罐储数据采集模块在安装到加油机和储油罐之前，已在安全存储区被写入1001号加油站与数据管理平台的共享密钥。
成品油数据库中记录的数据是一条一条存储的，通常按照时间先后次序存储。这些数据将用于对成品油交易的统计分析。如果分析过程中故意只选择其中的一部分数据进行统计，则分析结果与实际情况差距很大，而且这种分析还能提供原始数据作为证据，看似无懈可击。为了避免这种基于实际数据但结果不真实的伪计算情况的发生，所采用的数据加密算法如下：
如图2所示，在成品油数据库中添加一个hash字段h，使第t条记录的数据格式为(mt，ht)，hash字段的值通过在计算分析模块中加入hash函数H(x)计算得到，且每条数据hash字段的值与本条数据之前的记录有关，满足如下要求：
（1）成品油数据库中的第一条记录为m1，m1的hash字段的值为h1=0；
（2）成品油数据库中的第t条记录为mt，t>1，mt的hash字段的值为ht=H（mt-1，ht-1）。
上述添加的hash字段记录了本条记录之前的数据相关的hash值，因此，当这些数据被依次记录到数据库中后，在计算统计结果时，所提供的原始数据必须包括统计数据范围内的所有数据，而不能有所增减或篡改，否则从hash值的依赖关系中很容易检测出hash值的不连续性，即某个hash值不正确。
但是，统计人员可以选择一部分数据，然后重新计算所有被选数据的hash字段的值，使其看上去是依次相邻的数据记录。为了避免这种行为，在计算hash字段时，添加密钥信息k，得到mt的hash字段的值为ht=H（k，mt-1，ht-1）。这样，从事数据统计分析的人员将没有能力重新计算hash字段的值，从而避免篡改统计结果的行为。
实施例2
考虑到计算hash字段的值的方法不唯一，给出另一种数据加密算法。
在成品油数据库中添加一个hash字段h，使第t条记录的数据格式为(mt，ht)，hash字段的值通过在计算分析模块中加入hash函数H(x)计算得到，且每条数据hash字段的值与本条数据和本条数据之前的记录有关，满足如下要求：
（1）成品油数据库中的第一条记录为m1，m1的hash字段的值为h1=H(m1，0)；
（2）成品油数据库中的第t条记录为mt，t>1，mt的hash字段的值为ht=H(mt，ht-1)。
这种方式计算的hash字段值也容易被重新计算。类似于前一种情况，为避免统计人员重新计算hash字段的值，也需要一个密钥k参与。在计算hash字段时，添加密钥信息k，得到m1的hash字段的值为h1=H(k，m1，0)，得到mt的hash字段的值为ht=H（k，mt，ht-1）。
当有密钥参与到hash字段的值的计算时，需要有专人负责，例如信息安全负责人。对于具有一定安全等级（如三级）的一个数据管理平台来说，容易通过管理来实现这种功能。
实施例3
对于对一些重要的数据，例如成品油批量进货数据，为了避免这种数据后期被恶意篡改，可以将这类数据作为重要证据存放在一个区块链数据服务平台，防止数据被篡改；但为了降低存放在区块链数据服务平台上的数据量，将成品油数据库中hash字段的值公布到区块链数据服务平台，区块链数据服务平台与数据管理平台通讯连接。
区块链数据服务平台可以只存放hash字段的记录，也可以存放hash字段及相关人员数字签名的数据。区块链记录数据的目的是，即使掌握密钥k的人，也不能在后期篡改数据记录，因为对篡改的数据，无法产生与公布到区块链服务平台的hash值一样的值，从而具有更高程度的安全性。
对传输的数据使用数字签名方法的目的是确保平台所接收的数据真实可靠，可过滤掉攻击者伪造的数据；进一步，即使平台接收和存储的数据真实可靠，平台在使用这些数据进行计算时可以有所取舍，导致计算结果不能反映真实情况。为了避免这种现象，本发明提出在每条数据记录中增添一个hash字段，依次记录与前一个数据记录相关的信息，这样就能保证数据在使用时被取舍或篡改；进一步，为了避免进行计算操作的人连同数据的hash字段一起修改，从而有能力篡改数据，本发明提出在计算hash字段的值时需要一个密钥的参与，这就能保证不掌握该密钥的人在对数据进行统计分析时无法取舍和篡改；进一步，为了避免掌握密钥的人参与作假，本发明提出将hash字段的值公布到一个区块链服务平台。这样就可以杜绝对数据进行增减或篡改行为的发生。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种成品油流通数据智慧监管系统，其特征在于：包括成品油来源数据采集模块、成品油销售数据采集模块、成品油罐储数据采集模块和数据管理平台，数据管理平台包括成品油数据库和计算分析模块，
成品油来源数据采集模块记录成品油的采购数据，采购数据包括成品油的来源、数量、品质和相关支撑票据，采购数据发送到数据管理平台并记录在成品油数据库中；
成品油销售数据采集模块记录成品油的销售数据，销售数据来源于加油机记录的成品油销售数量，销售数据发送到数据管理平台并记录在成品油数据库中；
成品油罐储数据采集模块记录成品油的存量数据，包括存量增加数据和存量减少数据，存量数据来源于储油罐记录的成品油存量变化量，存量数据发送到数据管理平台并记录在成品油数据库中；
计算分析模块根据成品油数据库保有的采购数据、销售数据、存量核算成品油交易的数据是否真实。
2.根据权利要求1所述的一种成品油流通数据智慧监管系统，其特征在于：
计算分析模块通过对比采购数据和存量增加数据核算采购数据是否真实，采购数据和存量增加数据的差值超过限定值时，触发报警提示；
计算分析模块通过对比销售数据和存量减少数据核算销售数据是否真实，销售数据和存量减少数据的差值超过限定值时，触发报警提示。
3.根据权利要求1所述的一种成品油流通数据智慧监管系统，其特征在于：计算分析模块统计采购数据、销售数据、存量数据，形成针对不同监管部门的加油站数据统计报表，包括面向税务局的日销售额报表、月销售额报表，面向商务局的成品油进站与销售数据比报表、地区成品油销售变化趋势报表。
4.如权利要求1-3任意一项所述的一种成品油流通数据智慧监管系统的抗数据篡改方法，其特征在于：包括以下步骤：
对于采购数据，成品油来源数据采集模块录入成品油的采购数据时，同步记录时间戳和采购负责人的数字签名，当数据管理平台接受成品油来源数据采集模块的数据时，验证数字签名，存储采购数据；
对于销售数据，成品油销售数据采集模块配置与数据管理平台共享的密钥，通过共享的密钥和数据加密算法对成品油销售数据进行加密；
对于存量数据，成品油罐储数据采集模块配置与数据管理平台共享的密钥，通过共享的密钥和数据加密算法对成品油存量数据进行加密；
数据管理平台根据成品油来源数据采集模块和成品油罐储数据采集模块的身份信息查到正确解密密钥并进行解密。
5.根据权利要求4所述的一种成品油流通数据智慧监管系统的抗数据篡改方法，其特征在于：采购负责人通过移动终端向成品油来源数据采集模块上传采购数据，移动终端预置个人专属公钥，对上传的采购数据进行数字签名。
6.根据权利要求4所述的一种成品油流通数据智慧监管系统的抗数据篡改方法，其特征在于：数据加密算法的具体内容包括：
在成品油数据库中添加一个hash字段h，使第t条记录的数据格式为(mt, ht)，hash字段的值通过在计算分析模块中加入hash函数H(x)计算得到，且每条数据hash字段的值与本条数据之前的记录有关，满足如下要求：
（1）成品油数据库中的第一条记录为m1，m1的hash字段的值为h1=0；
（2）成品油数据库中的第t条记录为mt，t>1，mt的hash字段的值为ht=H（mt-1，ht-1）。
7.根据权利要求6所述的一种成品油流通数据智慧监管系统的抗数据篡改方法，其特征在于：在计算hash字段时，添加密钥信息k，得到mt的hash字段的值为ht=H（k，mt-1，ht-1）。
8.根据权利要求4所述的一种成品油流通数据智慧监管系统的抗数据篡改方法，其特征在于：在成品油数据库中添加一个hash字段h，使第t条记录的数据格式为(mt，ht)，hash字段的值通过在计算分析模块中加入hash函数H(x)计算得到，且每条数据hash字段的值与本条数据和本条数据之前的记录有关，满足如下要求：
（1）成品油数据库中的第一条记录为m1，m1的hash字段的值为h1=H(m1，0)；
（2）成品油数据库中的第t条记录为mt，t>1，mt的hash字段的值为ht=H(mt，ht-1)。
9.根据权利要求8所述的一种成品油流通数据智慧监管系统的抗数据篡改方法，其特征在于：在计算hash字段时，添加密钥信息k，得到m1的hash字段的值为h1=H(k，m1，0)，得到mt的hash字段的值为ht=H（k，mt，ht-1）。
10.根据权利要求6或8所述的一种成品油流通数据智慧监管系统的抗数据篡改方法，其特征在于：将成品油数据库中hash字段的值公布到区块链数据服务平台，区块链数据服务平台与数据管理平台通讯连接。
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