基于區(qū)塊鏈技術(shù)在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備管理的研究應(yīng)用

李立　余癡　賈賽賽

摘? 要：基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，借助區(qū)塊鏈技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模終端設(shè)備全局統(tǒng)一標(biāo)識(shí)管理;結(jié)合數(shù)據(jù)安全流通范式，保障了設(shè)備數(shù)據(jù)的安全傳遞及保存，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供安全、高效、穩(wěn)定的海量設(shè)備在線管理服務(wù)。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈? 物聯(lián)網(wǎng)? 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)? 終端設(shè)備? 統(tǒng)一標(biāo)識(shí)

中圖分類號(hào)：TM74 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）12（a）-0021-04

Abstract： Based on extensive in power iot equipment， with the aid of block chain technology， realize the large-scale terminal global unified identity management; Combined circulation of data security paradigm， and ensure the safety of the equipment data transmission and preservation， for generic power iot equipment to provide a safe， efficient and stable mass equipment management services online.

Key Words： Block chain; The Internet of things; Pan in the power of things; Terminal equipment; Unified identity

隨著智能電網(wǎng)的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈的興起，將三者結(jié)合已成為未來電力行業(yè)的發(fā)展方向之一。如果說10年前選擇互聯(lián)網(wǎng)是坐上了動(dòng)車的話，現(xiàn)在選擇“區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)”就是坐上了火箭，萬物互聯(lián)是未來的發(fā)展趨勢，比如我們最常見的家居智能系統(tǒng)使我們可以用一部手機(jī)遠(yuǎn)程控制家中的所有電器。隨著科技的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)得到了加速進(jìn)化，而物聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的。目前，全球已有幾十億設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）建立起互連的系統(tǒng)、數(shù)據(jù)和設(shè)備，將物理世界和在線世界連接起來，為人類生活帶來極大的便利。預(yù)計(jì)到2020年，將有超過250億的設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將產(chǎn)生數(shù)萬億美元的商業(yè)價(jià)值。然而，物聯(lián)網(wǎng)的弱安全性被利用，造成近年來的一系列物聯(lián)網(wǎng)安全事件。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是以海量的微型設(shè)備為基礎(chǔ)、以新一代互聯(lián)網(wǎng)為主干、結(jié)合傳統(tǒng)與新興產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的全球性網(wǎng)絡(luò)，它將是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)之后，全球信息產(chǎn)業(yè)的又一次科技浪潮，給高速信息化生活帶來了極大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。相應(yīng)的，其安全問題越發(fā)突出。首先，海量設(shè)備節(jié)點(diǎn)，帶來的物理安全問題，物聯(lián)網(wǎng)接入海量設(shè)備節(jié)點(diǎn)，任何節(jié)點(diǎn)存在安全問題，都可能成為影響整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)安全的缺口。其次，身份驗(yàn)證控制不力，帶來未授權(quán)的非法訪問，身份認(rèn)證不足、訪問權(quán)限控制不力等問題，可能導(dǎo)致設(shè)備數(shù)據(jù)及訪問權(quán)限不受控制。最后，多樣化的數(shù)據(jù)傳輸方式，帶來數(shù)據(jù)傳輸安全問題，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在信息傳輸方面采用多種無線傳輸方式，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)非常容易被攻擊者竊取或干擾。

為此，論文提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的安全的電力智能設(shè)備管理方法，以物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)，融合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備統(tǒng)一標(biāo)識(shí)及數(shù)據(jù)上鏈技術(shù)，有望實(shí)現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的電力終端設(shè)備管理，提供安全、高效、穩(wěn)定的海量設(shè)備在線管理。

1? 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備統(tǒng)一標(biāo)識(shí)

區(qū)塊鏈可以為數(shù)字資產(chǎn)發(fā)行商、應(yīng)用開發(fā)商和消費(fèi)者之間提供脫媒，解耦有關(guān)資產(chǎn)管理的功能，如發(fā)行、交易處理、保障用戶資金安全、建立用戶身份。典型如在以太坊上，數(shù)字資產(chǎn)通過智能合約發(fā)布，預(yù)估已經(jīng)超過100億市值，而且還在不斷增加，這種趨勢預(yù)示著未來會(huì)有更多的線下資產(chǎn)會(huì)搬到區(qū)塊鏈上來，區(qū)塊鏈資產(chǎn)會(huì)直接進(jìn)入中產(chǎn)階級(jí)資產(chǎn)配置表中，且比例會(huì)越來越大。

數(shù)字資產(chǎn)登記是在區(qū)塊鏈上流轉(zhuǎn)的先決條件，資產(chǎn)如何保持全網(wǎng)的唯一性，且同時(shí)要保障不可被篡改，是一種挑戰(zhàn)。先前有許多區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)了智能合約，在合約代碼內(nèi)定義了某些需要發(fā)行的資產(chǎn)。在生產(chǎn)環(huán)境中，資產(chǎn)的轉(zhuǎn)移是通過虛擬機(jī)運(yùn)行合約代碼，進(jìn)行邏輯或數(shù)學(xué)運(yùn)算，改變世界狀態(tài)數(shù)據(jù)后完成的，但這里存在問題，即在用戶操作過程中，直接面對(duì)的是合約地址，合約代幣和合約二進(jìn)制代碼等內(nèi)容，無法清晰標(biāo)記特定的資產(chǎn)，也無法標(biāo)記這個(gè)資產(chǎn)由哪些部分組成。在設(shè)計(jì)的過程中思考過兩種解決方案：離線狀態(tài)下，全局唯一標(biāo)識(shí)符（GUID）是由種結(jié)合網(wǎng)卡、時(shí)間戳、CPU數(shù)據(jù)，通過算法生成的二進(jìn)制長度為128位的數(shù)字標(biāo)識(shí)符，有效的情況下，這是一種幾乎不會(huì)重復(fù)的字符串，但在當(dāng)前場景中，GUID還是無法滿足需求，它只是一串不規(guī)則的字符，無法記錄資產(chǎn)的實(shí)際屬性，同時(shí)和比特幣地址一樣，也是閱讀不友好，無法輕易記住。另外，GUID的擴(kuò)展性較差，無法滿足未來額外屬性和監(jiān)管需求，所以不會(huì)是好的選擇。在線狀態(tài)下定義單一資源，大家很容易想到域名系統(tǒng)DNS， 域名系統(tǒng)將主機(jī)名解析成IP地址使用一個(gè)全局的、層次性的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)， 每個(gè)域名可以定義為一個(gè)獨(dú)立的資源，但雖然互聯(lián)網(wǎng)本源是分布式、自治性的系統(tǒng)，而DNS卻不是自治性的系統(tǒng)， 且一些固有缺陷仍然存在。

ODIN（Open Data Index Name）是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下自主標(biāo)識(shí)和交換數(shù)據(jù)內(nèi)容索引的一種開放性系統(tǒng)，它遵從 URI（統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)符）規(guī)范，并為基于數(shù)字資產(chǎn)區(qū)塊鏈（BlockChain）的自主開放、安全可信的數(shù)據(jù)內(nèi)容管理和知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理提供了一個(gè)可擴(kuò)展的框架。每一個(gè)ODIN標(biāo)識(shí)符的擁有者都對(duì)應(yīng)擁有一對(duì)非對(duì)稱加密技術(shù)的公私鑰，可以通過私鑰對(duì)自主發(fā)布的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行簽名，接受數(shù)據(jù)內(nèi)容的個(gè)體可以通過公鑰進(jìn)行驗(yàn)證，以確保收到的數(shù)據(jù)是來源可信和不被篡改的。結(jié)合比特幣等多級(jí)區(qū)塊鏈組合，ODIN標(biāo)識(shí)符能對(duì)任何數(shù)據(jù)內(nèi)容對(duì)象的開放訪問索引進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，使數(shù)據(jù)內(nèi)容對(duì)象能被人們準(zhǔn)確地識(shí)別和提取。ODIN標(biāo)識(shí)符一旦生成就將永久不變，不隨其所標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)內(nèi)容對(duì)象的持有者或存儲(chǔ)地址等屬性的變更而改變，且后續(xù)維護(hù)成本很低。