[發明專利]一種基于V-raft共識算法進行能源交易的區塊鏈系統

在審

• 申請號: 202210410485.6
• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114745135A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 朱西平;鐘宇;劉明航;江強;羅惠文;黃磊;龍文濤;張燕
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;G06Q20/38;G06Q40/04;G06Q50/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種基于V?raft共識算法進行能源交易的區塊鏈系統，屬于計算機軟件匯編程序與數據安全領域。該系統共識層使用V?raft共識算法，這種改進的共識算法在原有Raft共識算法的基礎上，增加節點狀態表對崩潰容錯進行優化，分別作用于領導節點選舉和日志復制階段；減少追隨節點由于網絡不穩定而狀態自轉成為候選者擾亂節點日志復制進程，縮短領導節點等待追隨節點回復日前復制結果的時間。與現有的能源區塊鏈網絡相比，本發明棄用POW等消耗算力的共識算法與PBFT等不可動態增刪節點的共識算法，在聯盟區塊鏈的入網審核基礎上使用改進后的V?raft共識算法加快能源交易的共識效率與交易并發處理速度。

技術領域

本發明屬于計算機軟件匯編程序與數據安全領域，具體是一種基于V-raft共識算法進行能源交易的區塊鏈系統。

背景技術

隨著中本聰在2008年發布的《Bitcoin：a peer-to-peer electronic cashsystem》提出了一種在不信任環境中完成可信交易的交易方式，隨后2009年上線的比特幣系統打破了傳統的中心化交易方式，比特幣依托區塊鏈技術允許在一個完全去中心化的分布式環境中實現與傳統中心化環境下相同的業務功能，而完成該功能的關鍵便是共識算法，共識算法是對分布式數據庫保持一致性的可靠技術支撐。

在區塊鏈網絡中，共識算法分為強一致性和弱一致性。強一致性是指任意時刻所有節點中的數據都是相同的，弱一致性是指不保證任意時刻任意節點上的數據都是相同的，但是最終會歸于一致。在能源互聯網中，傳統的能源交易方式是能源發電商將自己的電力能源賣給大電網，再經過大電網的統一調配從省調再到市調，層層調度，這必然導致人力資源浪費和輸電線電力損耗。因此，提出將區塊鏈用于能源互聯網中，允許本地發電商就近出售電力，并針對電力交易這一特殊場景，提出一種適宜的共識算法，使用節點狀態表對節點的相關重要指標進行監督，打造更加安全高效的能源交易平臺。

發明內容

本發明的目的在于為能源交易提供一種基于高效安全共識算法V-raft的能源區塊鏈系統。加快能源交易的共識效率，與交易的并發處理速度。

為了實現上述目的，本發明提供了基于高效安全共識算法V-raft的能源區塊鏈系統，其中V-raft共識算法是針對現有的Raft共識算法的一種改進，是一種基于節點狀態表的崩潰容錯算法，基于V-raft共識算法的能源區塊鏈系統是將區域內的所有能源發電商和用電商以及大電網利用智能電表連接起來，購售電使用鏈上購買，鏈下交易的方式。包括物理層、數據層、網絡層、服務層和應用層；

在物理層，智能電表作為物聯網設備將記錄到的用戶發用電設備中的信息實時的上傳到交易平臺，經過數據層對數據機構化的處理，存儲在結構化的數據庫中，在網絡層采用兩季分層的結構，以滿足不同用電需求量的用戶交易需求，服務層完成對節點身份注冊與認證、交易流程處理等相關工作，應用層用來現實相關數據；完成以上功能需要區塊鏈的多種技術聯動處理，其中，共識算法最為重要，共識算法工作在網絡層，當交易用戶發起智能合約進行交易時，共識算法進行驗證，共識過程包括分為執行-排序-驗證三個階段：執行階段，智能電表讀取到發電信息之后會發送包含簽名、鏈碼名等信息的請求給監管機構部署的節點進行模擬交易并進行背書操作，并將得到的背書信息以及模擬交易的結果返回到客戶端；

進一步的，客戶端在收到足夠多的背書信息后會將背書信息以及獲取的模擬結果發給參與排序的電網節點進行排序并生成區塊，并把打包好的區塊發送到網絡中的產消者用戶節點上；