CN109167763A - 一种基于区块链的电力行业电子数据保全方法及*** - Google Patents

一种基于区块链的电力行业电子数据保全方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链的电力行业电子数据保全方法及***。本发明的保全***包括电力业务***、区块链平台和CA机构；所述的电力业务***连接多个用户端。本发明将背书节点的验证流程重新设计，它除了验证电力业务***的签名，还要验证用户端操作员的私钥签名，使得用户端的身份和操作在区块链平台内部得到验证。这种设计可以让背书节点最准确直接地确认用户端操作员的身份，作为直接条件生成对应权限的交易背书，更加安全可靠，并且无法篡改，而且电子业务***减少验证操作，可以大幅提高业务调用效率。另外，用户端使用USBKEY硬件进行密码操作，私钥不能出硬件，让用户端的电子原始数据生成和传递更加安全。

Description

一种基于区块链的电力行业电子数据保全方法及***
技术领域
本发明属于区块链技术领域，具体地说是一种基于区块链的电力行业电子数据保全方法及***。
背景技术
能源电力行业的电子数据保全非常重要，也一致得到广泛的应用。电子数据保全使用了密码学相关技术，对合约、合同、数据等多种信息进行电子化，然后使用电子签名技术对这些电子化数据进行数字化签名，达到不可否认和不可更改的目的，进而方便司法取证等应用的使用。
目前常见的电力***电子数据保全涉及到电力服务商、普通用户、***以及司法鉴定机构四个主体。其中，电力服务商对外提供全面的电力服务，普通用户在电力服务的交互中产生大量的具有电子签名技术的电子数据，这种电子数据包括电子合同等形式的合同数据；***人员可以在电力服务商提供的服务中对指定的电子数据进行公证。同理，司法鉴定机构也可以在电子服务商的服务中对已经未公证或者已公证的电子数据提供鉴定报告。在传统的方案中，电力服务商使用中心化数据库存储海量电子数据，原则上来说，电子数据的保全在信息安全方面已经做的足够好，可以满足目前市场对电子数据保全的要求。但是，这种电子数据保全方案仍旧有许多不完美，例如中心化部署和存储带来的安全隐患、集中式运营带来的高成本和存疑问题、真实电子数据无法公开和追溯等等。所以电子数据保全急需新的技术能够解决上述问题，使得电子数据保全的应用更加全面和完整。
区块链技术的诞生是伴随着去中心化产生的，在与电子数据保全业务的结合中，它的诸多优点可以集中应用到电子数据的管理当中，从而可能解决上述的问题。区块链技术自带密码学属性，可以很好的与电子数据保全结合。区块链技术中使用哈希等密码算法以及数字证书使用，如果将电子数据存储到区块链中，由于区块链由时间戳为顺序排列而且不可更改，可以很方便的实现电子数据的追溯。同时区块链不可更改的属性也自然得到充分发挥，任何个人和企业，包括电子数据的运营方都没有可能对电子数据进行篡改。这个优势的运用，直接和现在市面的电子数据保全方案互相补充，势必让电子数据保全的应用更加完美。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于区块链的电力行业电子数据保全***，其将传统的电子数据的中心化存储转变为区块链平台存储，在区块链平台中，通过背书节点、背书策略、交易节点、排序服务之间的相互配合和交互，为上层的电力业务***提供电子数据保全的全面服务；同时，电力业务***对外提供业务服务页面，普通用户、公证书操作员、司法鉴定机构操作员等多种角色人员都可以使用数字证书登录平台，完成本身权限范围的操作，最终电子数据会在区块链平台中完成保全业务相关的流程。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种基于区块链的电力行业电子数据保全***，其包括电力业务***、区块链平台和CA机构；所述的电力业务***连接多个用户端，用户端使用USBKEY中的数字证书登录电力业务***进行操作，并使用USBKEY中的私钥对操作信息签名；
由传统的电子数据的中心化存储转变为区块链平台存储；所述的区块链平台包括排序服务节点、多个背书节点和多个交易节点，区块链平台中的背书节点采用验证电力业务***签名和用户端操作员私钥签名的两次验证签名方式，核实电力业务***和用户端操作员的操作信息，用户端操作员的签名由区块链平台背书节点验证，直接作为背书节点是否进行模拟交易的前提条件；电力业务***通过区块链平台的客户端SDK调用区块链平台的节点；
所述的CA机构提供LDAP目录服务器和OCSP服务器，所述的LDAP目录服务器对电力业务***和区块链平台中的所有节点提供证书下载，所述的OCSP服务器提供在线数字证书的状态查询服务，便于各用户端即时查询数字证书状态。
作为上述保全***的补充，所述的多个用户端为普通用户端、***端和司法鉴定机构端。
作为上述保全***的补充，所述的电力业务***拥有标识自身身份的服务器证书，同时区块链平台中的各个节点也均有数字证书的标识，拥有数字证书的主体均安全存储与数字证书对应的私钥，所有主体之间的通信都是基于SSL的安全连接，保证通道加密。
本发明的另一目的是提供上述电力行业电子数据保全***采用的保全方法，其特征在于，采用两次验证签名的方式，实现用户身份在区块链平台的验证要求；用户本地使用USBKEY中的私钥对保全数据进行签名，此签名发送到电力业务***后，电力业务***也会用自身的私钥对核心数据进行签名；最终含有保全数据的所有信息传送到区块链平台的背书节点，背书节点不仅需要验证电力业务***的服务器证书和用户数字证书的有效性，还需要验证电力业务***的签名数据以及用户的签名数据；
只有在上述验证都通过后，背书节点才进行模拟交易，并返回交易背书给电力服务***；电力服务***维护和管理自身的背书策略模块，根据背书策略决定收取到指定数量的交易背书后，向排序服务发送请求，最终排序服务将交易向所有交易节点广播，完成电子数据交易的最终确认。
作为上述保全方法的补充，所述的电力业务***通过背书策略模块，实现对用户、***操作员和司法鉴定操作员的权限控制。
作为上述保全方法的补充，所述的背书策略由电力业务***管理员设置。
作为上述保全方法的补充，普通用户、***操作员和司法鉴定机构操作员均采用一致的业务操作流程，区别只是保全数据在区块链平台的交易类型不同，普通用户是保全数据入链；***操作员是保全数据公证状态变更，需要进行保全数据查询和状态修改；司法鉴定机构操作员是保全数据的查询和权威获取。
作为上述保全方法的补充，普通用户的业务操作流程如下：
1)普通用户使用USBKEY通过HTTPS登录电力业务***；
2)电力业务***验证普通用户身份，通过调用OCSP验证普通用户数字证书的有效性，如果验证失败，拒绝普通用户登录；
3)如果验证成功，普通用户执行电力业务操作，填写业务表单或者执行电力交易，完毕后平台生成待保全的交易电子数据D1；普通用户端将D1和用户证书序列号SN1一起做哈希运算后，使用USBKEY中的用私钥进行签名，生成Sig1；而后将Sig1、D1、SN1一并发送给电力业务***；
4)电力业务***将D1、SN1以及自身服务器证书的序列号SN2一并做哈希运算后，使用自身平台私钥进行签名，生成Sig2，而后建立安全通道，依据背书策略，将D1、SN1、SN2、Sig1、Sig2一并发送给区块链平台的若干背书节点；
5)背书节点收到信息后，作如下操作：①调用OCSP验证电力业务***服务器证书的有效性；②调用OCSP验证普通用户数字证书的有效性；③查询LDAP服务使用证书序列号，获取电力业务***和普通用户的公钥证书；④使用电力业务***服务器证书验证Sig2，使用普通用户的公钥证书验证Sig1；⑤以上验证均通过后，背书节点执行模拟交易，完成背书节点的签名，生成交易背书，并返回给电力业务***；
6)电力业务***收集背书节点的交易背书，验证每个交易背书的有效性，在满足背书策略要求后，将保全数据的入链交易发送给排序服务；
7)排序服务做完排序操作后，将入链交易广播给区块链平台的所有交易节点；
8)区块链平台的交易节点的确认信息达到一定数量之后，普通用户的电子数据D1完成入链操作。
本发明在电力服务的电子数据保全中引入区块链技术，并且设计全新的电子数据生命周期的管理方案。
本发明具有的有益效果如下:本发明主要是将区块链技术引入到电力***的电子数据保全业务中,和其他引入区块链平台直接使用不同，本发明将背书节点的验证流程重新设计，它除了验证电力业务***的签名，还要验证用户端操作员的私钥签名，使得用户端的身份和操作在区块链平台内部得到验证。这种设计打破了电力业务***验证用户，区块链平台验证电力业务***的传统方式，可以让背书节点最准确直接地确认用户端操作员的身份，作为直接条件生成对应权限的交易背书，更加安全可靠，并且无法篡改，而且电子业务***减少验证操作，可以大幅提高业务调用效率，最终达到电子数据的保全要求。另外，用户端使用USBKEY硬件进行密码操作，私钥不能出硬件，让用户端的电子原始数据生成和传递更加安全。
附图说明
图1为本发明实施例1中的***结构框图；
图2为本发明实施例2中普通用户的业务操作流程示意图。
具体实施方式
图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。
下面将结合本发明中的附图，对本发明技术方案进行详细介绍。
实施例1
本实施例提供一种基于区块链的电力行业电子数据保全***，如图1所示，其包括电力业务***、区块链平台和CA机构；所述的电力业务***连接多个用户端，用户端使用USBKEY中的数字证书登录电力业务***进行操作，并使用USBKEY中的私钥对操作信息签名。所述的多个用户端为普通用户端、***端和司法鉴定机构端。
由传统的电子数据的中心化存储转变为区块链平台存储；所述的区块链平台包括排序服务节点、多个背书节点和多个交易节点，区块链平台中的背书节点采用验证电力业务***签名和用户端操作员私钥签名的两次验证签名方式，核实电力业务***和用户端操作员的操作信息，用户端操作员的签名由区块链平台背书节点验证，直接作为背书节点是否进行模拟交易的前提条件。
电力业务***通过区块链平台的客户端SDK调用区块链平台的节点，同时电力业务***维护管理背书策略模块，实现对用户、***操作员和司法鉴定操作员的权限控制。
所述的CA机构提供LDAP目录服务器和OCSP服务器，所述的LDAP目录服务器对电力业务***和区块链平台中的所有节点提供证书下载，所述的OCSP服务器提供在线数字证书的状态查询服务，便于各用户端即时查询数字证书状态。
所述的电力业务***拥有标识自身身份的服务器证书，同时区块链平台中的各个节点也均有数字证书的标识，拥有数字证书的主体均安全存储与数字证书对应的私钥，所有主体之间的通信都是基于SSL的安全连接，保证通道加密。
实施例2
本实施例提供一种基于区块链的电力行业电子数据保全方法。本发明采用两次验证签名的方式，实现操作员身份在区块链平台的验证要求。用户本地使用USBKEY中的私钥对保全数据进行签名，此签名发送到电力业务***后，电力业务***也会用自身的私钥对核心数据进行签名。最终含有保全数据的所有信息传送到区块链平台的背书节点后，背书节点不仅需要验证电力业务***的服务器证书和用户数字证书的有效性，还需要验证电力业务***的签名数据以及用户的签名数据。只有在上述验证都通过后，背书节点才进行模拟交易，并返回交易背书给电力业务***。电力业务***维护着自身的背书策略模块，根据背书策略决定收取到指定数量的交易背书后，向排序服务发送请求，最终排序服务将交易向所有交易节点广播，完成电子数据交易的最终确认。
下面将就本发明中普通用户的业务流程为例进行详细说明，***操作员和司法鉴定机构操作员是一致的操作流程，区别只是保全数据在区块链平台的交易类型不同，普通用户是保全数据入链；***操作员是保全数据公证状态变更，需要进行保全数据查询和状态修改；司法鉴定机构操作员是保全数据的查询和权威获取。普通用户的业务操作流程(见图2)如下：
1)普通用户使用USBKEY通过HTTPS登录电力业务***。
2)电力业务***验证普通用户身份，通过调用OCSP验证普通用户数字证书的有效性，如果验证失败，拒绝普通用户登录。
3)如果验证成功，普通用户执行电力业务操作，填写业务表单或者执行电力交易，完毕后平台生成待保全的交易电子数据D1。用户客户端将D1和用户证书序列号SN1一起做哈希运算后，使用USBKEY中的用私钥进行签名，生成Sig1(Hash(D1+SN1))。而后将Sig1(H(D1+SN1))、D1、SN1一并发送给电力业务***。
4)电力业务***将D1、SN1以及自身服务器证书的序列号SN2一并做哈希运算后，使用自身平台私钥进行签名，生成Sig2(Hash(D1+SN1+SN2))，而后建立安全通道，依据背书策略，将D1、SN1、SN2、Sig1、Sig2一并发送给区块链平台的若干背书节点。
5)背书节点收到信息后，作如下操作：
①调用OCSP验证电力业务***服务器证书的有效性；
②调用OCSP验证普通用户数字证书的有效性；
③查询LDAP服务使用证书序列号获取电力业务***和用户的公钥证书；
④使用电力业务***服务器证书验证Sig2，使用用户的公钥证书验证Sig1；
⑤以上验证均通过后，背书节点执行模拟交易，完成背书节点的签名，生成交易背书，并返回给电力业务***。
6)电力业务***收集背书节点的交易背书，验证每个交易背书的有效性，在满足背书策略要求后，将保全数据的入链交易发送给排序服务；
7)排序服务做完排序操作后，将入链交易广播给区块链平台的所有交易节点。
8)区块链平台的交易节点的确认信息达到一定数量之后，用户的电子数据D1完成入链操作。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于区块链的电力行业电子数据保全***，其特征在于，包括电力业务***、区块链平台和CA机构；所述的电力业务***连接多个用户端，用户端使用USBKEY中的数字证书登录电力业务***进行操作，并使用USBKEY中的私钥对操作信息签名；
由传统的电子数据的中心化存储转变为区块链平台存储；所述的区块链平台包括排序服务节点、多个背书节点和多个交易节点，区块链平台中的背书节点采用验证电力业务***签名和用户端操作员私钥签名的两次验证签名方式，核实电力业务***和用户端操作员的操作信息，用户端操作员的签名由区块链平台背书节点验证，直接作为背书节点是否进行模拟交易的前提条件；电力业务***通过区块链平台的客户端SDK调用区块链平台的节点；
所述的CA机构提供LDAP目录服务器和OCSP服务器，所述的LDAP目录服务器对电力业务***和区块链平台中的所有节点提供证书下载，所述的OCSP服务器提供在线数字证书的状态查询服务，便于各用户端即时查询数字证书状态。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的电力行业电子数据保全***，其特征在于，所述的多个用户端为普通用户端、***端和司法鉴定机构端。
3.根据权利要求1或2所述的基于区块链的电力行业电子数据保全***，其特征在于，所述的电力业务***拥有标识自身身份的服务器证书，同时区块链平台中的各个节点也均有数字证书的标识，拥有数字证书的主体均安全存储与数字证书对应的私钥，所有主体之间的通信都是基于SSL的安全连接，保证通道加密。
4.权利要求1-3任一项所述基于区块链的电力行业电子数据保全***采用的保全方法，其特征在于，采用两次验证签名的方式，实现用户身份在区块链平台的验证要求；用户本地使用USBKEY中的私钥对保全数据进行签名，此签名发送到电力业务***后，电力业务***也会用自身的私钥对核心数据进行签名；最终含有保全数据的所有信息传送到区块链平台的背书节点，背书节点不仅需要验证电力业务***的服务器证书和用户数字证书的有效性，还需要验证电力业务***的签名数据以及用户的签名数据；
只有在上述验证都通过后，背书节点才进行模拟交易，并返回交易背书给电力服务***；电力服务***维护和管理自身的背书策略模块，根据背书策略决定收取到指定数量的交易背书后，向排序服务发送请求，最终排序服务将交易向所有交易节点广播，完成电子数据交易的最终确认。
5.根据权利要求4所述的基于区块链的电力行业电子数据保全方法，其特征在于，所述的电力业务***通过背书策略模块，实现对用户、***操作员和司法鉴定操作员的权限控制。
6.根据权利要求4所述的基于区块链的电力行业电子数据保全方法，其特征在于，所述的背书策略由电力业务***管理员设置。
7.根据权利要求4所述的基于区块链的电力行业电子数据保全方法，其特征在于，普通用户、***操作员和司法鉴定机构操作员均采用一致的业务操作流程，区别只是保全数据在区块链平台的交易类型不同，普通用户是保全数据入链；***操作员是保全数据公证状态变更，需要进行保全数据查询和状态修改；司法鉴定机构操作员是保全数据的查询和权威获取。
8.根据权利要求7所述的基于区块链的电力行业电子数据保全方法，其特征在于，普通用户的业务操作流程如下：
1)普通用户使用USBKEY通过HTTPS登录电力业务***；
2)电力业务***验证普通用户身份，通过调用OCSP验证普通用户数字证书的有效性，如果验证失败，拒绝普通用户登录；
3)如果验证成功，普通用户执行电力业务操作，填写业务表单或者执行电力交易，完毕后平台生成待保全的交易电子数据D1；普通用户端将D1和用户证书序列号SN1一起做哈希运算后，使用USBKEY中的用私钥进行签名，生成Sig1；而后将Sig1、D1、SN1一并发送给电力业务***；
4)电力业务***将D1、SN1以及自身服务器证书的序列号SN2一并做哈希运算后，使用自身平台私钥进行签名，生成Sig2，而后建立安全通道，依据背书策略，将D1、SN1、SN2、Sig1、Sig2一并发送给区块链平台的若干背书节点；
5)背书节点收到信息后，作如下操作：①调用OCSP验证电力业务***服务器证书的有效性；②调用OCSP验证普通用户数字证书的有效性；③查询LDAP服务使用证书序列号，获取电力业务***和普通用户的公钥证书；④使用电力业务***服务器证书验证Sig2，使用普通用户的公钥证书验证Sig1；⑤以上验证均通过后，背书节点执行模拟交易，完成背书节点的签名，生成交易背书，并返回给电力业务***；
6)电力业务***收集背书节点的交易背书，验证每个交易背书的有效性，在满足背书策略要求后，将保全数据的入链交易发送给排序服务；
7)排序服务做完排序操作后，将入链交易广播给区块链平台的所有交易节点；
8)区块链平台的交易节点的确认信息达到一定数量之后，普通用户的电子数据D1完成入链操作。
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