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【摘要】為了利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全，還能夠利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據等。本文主要以電力通信網管數據中區塊鏈技術為研究對象，通過介紹電力通信網管數據中區塊鏈技術應用，提出電力通信網管區塊鏈技術應用方案，分析電力通信網中數據一致性、不可篡改性、可追溯性等優勢，希望能夠對相關人士提供參考與借鑒的作用。

【關鍵詞】電力通信網管；數據；區塊鏈

0引言

目前隨著人們對通信技術的需求量不斷增加，通信網絡也變得越來越復雜，而我國的電力通信網絡起源較晚，存在非常多的問題和漏洞，這些漏洞不可避免會帶來很多問題，使電力通信網絡存在很多的安全隱患。為了解決這些問題，就必須引進先進的技術，區塊鏈技術以其數據一致性、不可篡改性、可追溯性等優勢被廣泛應用于電力系統中，為電力通信網絡安全穩定運行提供重要的現實作用。

1電力通信網元數據分布式存儲概述

對于電力通信網來說，應用區塊鏈技術的根本目的是要通過區塊鏈技術中所具有的“一致性”“不可篡改性”等特點，確保電力通信的穩定性和安全性。對于電力通信網來說，其數據的安全性至關重要，是確保電網業務正常運行的基礎，確保數據的安全性和可靠性可以利用數據分布式存儲的數據結構來實現。區塊鏈技術應用時會對網絡控制數據按照不同方式（包括：“交易+鏈”“區塊+鏈”“區塊+交易”）進行建立。區塊鏈技術有其特殊的結構，主要是以多節點全分布式數據結構進行數據存儲，最終會建立起某時間段內數據的一致性，最終通過哈希算子等方式來確保MerkleTree組成數據的安全性（不可偽造和逆轉）。從另一個角度來看，區塊可以當作分布式的數據記賬本，可以將電力通信網每一個網元作為區塊節點，通過不同類型數據（包括：原數據的數據頭、數據增量變化的數據等）形成區塊體。而后繼區的數據頭主要包括：前置區塊的哈希值、隨機數、時間戳、難度目標、MerkleTree等，這些不同類型數據頭會和前個區塊進行連接，在整個時間區段范圍內每個區塊都反映著一次數據增量的改變，并且會將變化值存儲在區塊當中。對于電力通信網來說，區塊鏈技術在實際應用時會從客戶端發出相應的業務指令，之后廣播到通信網控制網絡等待節點進行進一步確認。每一個網元節點在獲取等待確認的相應數據之后，會將其進行整體打包并形成范圍更大的候選區塊，每一個區塊的“前區哈希值”字段都會匹配相應區塊頭的全部數據實施SHA256計算獲取的結果，此字段會將不同網元節點形成的區塊鏈進行有效鏈接，從而確保前后區塊鏈核心字段的有效性。參照前區塊的相應內容（包括隨機數、時間戳、難度目標字段、新區塊等）建立起全新區塊的數據，這些數據主要是利用哈希等密碼學算子通過不同網元節點所計算形成的。對于電力通信網管來說，利用區塊鏈技術能夠確保各個增量數據信息全面的記錄在每一個網元節點中，同時也可以確保不會由于單節點數據丟失而引發整個數據的不準確，并且也可以確保數據的安全性。

2電力通信網管數據一致性對比算法分析

對于電力通信網管數據來說，區塊鏈技術應用過程中的核心內容就是形成分布式存儲方式，同時在整個過程中確保全局一致性（主要保障增量數據變化、域名管理、數據上傳以及更改等），而通過拜占庭一致性的方式可以有效處理非安全分布式環境中數據一致性問題。所謂的拜占庭算法初期更多是通過指數級算法來實現的，隨著其不斷發展，現已經在傳統算法基礎上優化成為多項式級別的協議算法，在很大程度上減少了一致性對比過程中算力資源的消耗，通過多項式算法可以確保分布式算法的有效進行。一般情況下，可以利用“單節點一致性驗證”以及“混合節點一致性驗證”等方法來實現電力通信網管區塊數據一致性比對，其中“單節點一致性驗證”主要是利用通信網管網絡數低碳技術據來進行的，需要在審核以及下發等階段提交協議來確保區塊數據的一致性。在這兩個階段中需要實現數據增量變化的分發，以此實現電力通信網管數據一致性比對。在此過程中區塊鏈服務器會向所有網元節點廣播審核請求，若是區塊鏈服務器接收到全部網元節點反饋的完成區塊變化同意信息后就完成了一致性驗證工作。而“混合節點一致性驗證”主要是對拜占庭容錯協議進行優化改進，對于主從模式以及參與網元數進行限定（一般限定人數為2n+1、限定總網元數為3n+1，n表示出錯網元數量）。一旦網關網元獲取網元控制請求之后就會向覆蓋范圍受控網元節點發送預準備信號，同時會對所在區域其他網元節點信號進行匯總。所在區域網元節點在獲取預準備信號之后，若是滿足設定標準就會向網絡內其他網元節點發送預準備信號，其他節點會向服務器傳遞同意信號。一旦服務器所得網元節點所發執行信號數量在2n個之上，那么此網元就會實施數據變更。總的來說，PBFT協議針對的是容錯網元節點為1/3的錯誤網元，同時需通過兩輪交互來確定數據一致性問題。

3電力通信網管區塊鏈技術應用方案分析

對于電力通信網來說，區塊鏈技術應用時是建立在共識機制、點對點傳輸、網元分布式存儲等技術基礎之上來進行的，其關鍵點就是網元的分布式存儲、傳輸和加密一致性等。對于完整的網絡來說，其中每一個網元都可以看作同等級別的計算機，通過點對點的結構可以實現去中心化模式，能夠提升網絡的保密性。每一個網元都具有多種功能（包括：傳播、路由、新建節點信息等），通過網元之間的關聯來確保區塊變化后實現整個網絡的覆蓋。電力通信網管區塊鏈對于網元信息數據傳播協議結構如圖1所示。關鍵內容包括：（1）在進行網元數據變更時，主要是通過電力通信網絡以點對點的方式實現，確保覆蓋到每一個網元節點。（2）在網元接收到廣播數據之后，第一步就是要驗證其合法性，主要驗證所發數據在非對稱加密機制下網元數據變更信息簽名和數據之間的匹配性問題。驗證通過后就要對數據進行存儲，同時將此數據以MerkleTree的方式加入到區塊當中。另外，需要將時間戳以及區塊頭（利用哈希加密算法計算所得）寫入到區塊當中，并且對其實施封裝。如果所驗證的數據合法性存在問題，那么作為無效數據棄用。（3）在網元節點完成哈希計算之后，要建立起為解決區塊哈希算子所用計算資源的工作量證明信息。需要在限定時間之內對每一個網元節點進行區塊計算，之后對區塊數據實施封裝，利用后續網元節點進行傳播，覆蓋到整個網絡當中。（4）每一個網元在經過以上區塊鏈數據驗證之后，通過MerkleTree對數據一致性進行對比分析，以此來判定數據的準確性。若是電力通信網管區塊鏈數據發生相應變更，一般都是通過該范圍之內8個節點實施區塊確認，一定要確保1/2之上的網元在受到其他因素影響時還可以實現區塊數據的準確恢復，并且要進一步增加節點確認數，可以進一步提升網絡抗干擾性能（在此過程中會一定程度增加計算資源的消耗）。（5）以時間戳作為控制方式，網元在進行后續區塊計算時往往是建立在上次所得哈希值基礎上的，所以后續區塊計算和上次計算結果具有緊密關聯。

4結語

總的來說，在電力通信網管數據中應用區塊鏈技術更多是要形成去中心化結構，使所有網元數據都會形成較為獨立并且相同的存儲結構，同時能夠完全實現點對點的傳輸方式，這些也是保證區塊鏈技術有效應用的基礎。對于電力通信網管數據來說，通過區塊鏈技術的有效應用能夠實現更加安全可靠的管理方式，能夠為今后智能電網的安全運行提供更加科學、更加安全的保障。基于此，本文主要對區塊鏈技術在電力通信網管數據一致性、加密算法等方面進行相應的分析，對于后續充分研究電力通信網管數據中區塊鏈技術的深入應用提供一定參考和幫助。

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作者:蒲華 單位:四川電力設計咨詢有限責任公司