[發明專利]一種基于改進型拜占庭共識算法的電網數據存儲方法

有效

• 申請號: 202110289216.4
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113094743B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 岳東;孫闖;竇春霞;張智俊;丁孝華;李延滿;趙景濤;羅劍波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學;國網電力科學研究院有限公司
• 主分類號: G06F21/62
• 分類號: G06F21/62;G06F21/60;G06F21/64;G06Q50/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 孫永生

1.一種基于改進型拜占庭共識算法的電網數據存儲方法，其特征在于，包括如下步驟：

根據選舉機制從電網數據存儲節點中選取一個領導節點，并基于領導節點利用廣播生成樹算法生成通信樹；

基于通信樹，利用改進型拜占庭共識算法處理領導節點身份信息和電網區塊數據，實現通信樹的電網數據存儲節點共識，并生成多重簽名；

利用通信樹中的每個電網數據存儲節點進行多重簽名驗證；

根據簽名驗證結果和電網數據存儲節點共識結果進行電網區塊數據存儲；

其中，生成通信樹的方法為：根據電網系統中其他電網數據存儲節點與領導節點的連接關系生成通信樹，通信樹為樹狀圖結構，通信樹的頂點是領導節點，通信樹包括電網系統中的所有電網數據存儲節點以及節點之間的通信鏈接；

利用改進型拜占庭共識算法實現電網數據存儲節點共識并生成多重簽名的方法包括如下步驟：

利用通信樹傳輸領導節點身份信息和電網區塊數據，并在通信樹的每個電網數據存儲節點處對領導節點身份信息和電網區塊數據進行內容驗證，生成驗證信息列表；

利用領導節點對驗證信息列表中的驗證信息進行聚合，生成聚合哈希值；

基于聚合哈希值和驗證信息列表生成電網數據存儲節點的節點響應，并進行節點誠實性判斷，實現電網數據存儲節點共識；

基于電網數據存儲節點的節點響應計算聚合響應，并生成多重簽名；

生成驗證信息列表的方法包括如下步驟：

利用領導節點的私鑰對領導節點身份信息和電網區塊數據進行加密，并利用通信樹將加密后的領導節點身份信息和電網區塊數據傳輸到其他電網數據存儲節點；

在電網數據存儲節點i處利用領導節點的公鑰對加密后的領導節點身份信息和電網區塊數據進行解密，并驗證領導節點身份信息和電網區塊數據的內容的正確性，i＝1,2,…,n，n為電網系統中電網數據存儲節點的總數；

內容驗證成功后，利用電網數據存儲節點i生成一個隨機數v_i，并將電網數據存儲節點i的加密隨機數及其內容驗證結果寫入驗證信息列表，其中，G表示橢圓加密算法的加密函數；

內容驗證失敗后，將電網數據存儲節點i的內容驗證結果寫入驗證信息列表；

生成節點響應并進行節點誠實性判斷的方法為：

利用通信樹將聚合哈希值和驗證信息列表傳輸到每個電網數據存儲節點；

根據聚合哈希值和電網數據存儲節點i的隨機數v_i生成電網數據存儲節點i的響應r_i：

其中，表示聚合哈希值，x_i表示電網數據存儲節點i的私鑰，i＝1,2,…,n；

設電網數據存儲節點j為電網數據存儲節點i的子節點，j＝1,2,…,n且j≠i，根據驗證信息列表生成每個電網數據存儲節點的哈希值：

其中，表示電網數據存儲節點i的哈希值，表示電網數據存儲節點i及其所有子節點的加密隨機數的乘積，表示電網數據存儲節點j及其所有子節點的加密隨機數的乘積，H(||)表示取哈希值運算；

判斷是否等于其中，表示電網數據存儲節點i及其所有子節點的響應的和，表示電網數據存儲節點j及其所有子節點的響應的和，為中間變量，

當時，認為電網數據存儲節點i誠實，將電網數據存儲節點i的響應r_i通過通信樹傳輸到領導節點，完成節點共識，否則，認為電網數據存儲節點i不誠實，重新選擇領導節點并重新進行電網數據存儲節點共識；

生成聚合響應和多重簽名的方法為：

利用每個電網數據存儲節點的響應生成聚合響應其中，A表示內容驗證成功的電網數據存儲節點的集合；

利用聚合哈希值和聚合響應組成多重簽名

多重簽名驗證的步驟如下：

利用通信樹將多重簽名傳輸到每個電網數據存儲節點；

在電網數據存儲節點i處判斷是否等于其中，為中間變量，

當時，簽名驗證成功，否則，重新選擇領導節點并重新進行電網數據存儲節點共識。

2.根據權利要求1所述的一種基于改進型拜占庭共識算法的電網數據存儲方法，其特征在于，所述通信樹包括電網系統中的所有電網數據存儲節點以及節點之間的通信鏈接，所述電網區塊數據為電網系統中的待存儲數據。