佘佐超,李 喆，劉浩宇

(國(guó)網(wǎng)四川省電力公司成都供電公司, 四川 成都 610041)

0 引 言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技等方面的進(jìn)步，城市治理呈現(xiàn)出科學(xué)化、人性化、智慧化的發(fā)展方向。近年，各大城市提出了智慧城市，旨在利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生等信息化、數(shù)字化的新技術(shù)、新理念融入城市治理，通過打通城市的政務(wù)、交通、能源、制造、教育、醫(yī)療、金融等行業(yè)領(lǐng)域的系統(tǒng)、數(shù)據(jù)，推動(dòng)城市資源共建共享，提升資源的運(yùn)轉(zhuǎn)、運(yùn)用效能，優(yōu)化城市管理和服務(wù)，改善市民生活質(zhì)量。為此，對(duì)交通、能源、制造、教育、醫(yī)療、金融等行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提出了更高要求。

電力企業(yè)作為基礎(chǔ)能源的支撐企業(yè)，經(jīng)過多年的信息化建設(shè)及應(yīng)用，逐步完成了生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理等業(yè)務(wù)從分散向集中、線下向線上、孤島向集成的轉(zhuǎn)變，初步實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)線上流轉(zhuǎn)，同時(shí)積累了較為豐富的數(shù)據(jù)資源。當(dāng)前，電力數(shù)據(jù)作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行“晴雨表”和“風(fēng)向標(biāo)”，具有實(shí)時(shí)、真實(shí)、體量大、顆粒度細(xì)的特點(diǎn)。政府部門、行業(yè)協(xié)會(huì)、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、社會(huì)企業(yè)等眾多組織機(jī)構(gòu)高度關(guān)注和迫切期待電力數(shù)據(jù)的共享應(yīng)用。

新冠疫情期間，電力數(shù)據(jù)在企業(yè)復(fù)產(chǎn)復(fù)工監(jiān)測(cè)分析、商業(yè)景氣指數(shù)分析、涉疫小區(qū)人員流動(dòng)及防控等方面也逐漸凸顯決策支撐作用。但是，電力數(shù)據(jù)在共享應(yīng)用方面，仍然存在安全和信任問題以及安全保障機(jī)制、數(shù)據(jù)不一致、數(shù)據(jù)可溯性差、共享模式不確定等諸多問題。因此，依據(jù)區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、透明化以及智能合約、可追溯性、高數(shù)據(jù)安全等優(yōu)勢(shì)或特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)合同管理、數(shù)據(jù)交易、電子政務(wù)等領(lǐng)域的研究、探索及實(shí)踐的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)共享模型，并列舉了部分區(qū)塊鏈下的電力數(shù)據(jù)共享應(yīng)用場(chǎng)景，為進(jìn)一步解決電力數(shù)據(jù)共享中存在的信任孤島、數(shù)據(jù)所有權(quán)、標(biāo)準(zhǔn)一致性控制等問題提供新的實(shí)現(xiàn)路徑。

1 區(qū)塊鏈概念

1.1 區(qū)塊鏈的原理

1.1.1 區(qū)塊鏈的定義

區(qū)塊鏈?zhǔn)荖個(gè)帶有標(biāo)識(shí)的區(qū)塊通過其特定的邏輯進(jìn)行有序鏈接形成的一種數(shù)據(jù)鏈條。區(qū)塊，即為數(shù)據(jù)等信息的集合，存儲(chǔ)了所有的相關(guān)信息和記錄，是區(qū)塊鏈的基本單元。為了保證區(qū)塊鏈的可追溯性，每個(gè)區(qū)塊都包含時(shí)間戳、Hash值等信息作為唯一標(biāo)識(shí)。區(qū)塊由兩部分組成：1)區(qū)塊頭，包含有前一區(qū)塊基礎(chǔ)信息等數(shù)據(jù)，以此指向/鏈接到前一順序位置的區(qū)塊；2)區(qū)塊主體，記錄了本區(qū)塊在該鏈P2P網(wǎng)絡(luò)中的所有數(shù)據(jù)。每個(gè)區(qū)塊的區(qū)塊頭都存儲(chǔ)有基礎(chǔ)信息，以此輔助本區(qū)塊鏈接到前一個(gè)區(qū)塊，從而形成含有特定邏輯順序的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，區(qū)塊鏈?zhǔn)疽庖妶D1。

圖1 區(qū)塊鏈

1.1.2 區(qū)塊鏈加密技術(shù)

區(qū)塊鏈采用了非對(duì)稱加密算法，以實(shí)現(xiàn)該鏈內(nèi)各用戶之間的相互信任。非對(duì)稱加密算法以兩個(gè)密鑰為基本條件：公鑰和私鑰。每組公開密鑰與私有密鑰一一對(duì)應(yīng)：采用公開密鑰加密數(shù)據(jù)，則需使用對(duì)應(yīng)的私有密鑰才能進(jìn)行解密；反之，采用私有密鑰加密數(shù)據(jù)，則要用對(duì)應(yīng)的公開密鑰才能解密其數(shù)據(jù)。

在每個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)參與的用戶都擁有專屬的公鑰和私鑰，其中專屬公鑰廣播給該網(wǎng)絡(luò)中的所有用戶，而私鑰僅由用戶掌握。

用戶用私鑰加密信息，同時(shí)在數(shù)據(jù)尾部進(jìn)行數(shù)字簽名；網(wǎng)絡(luò)中的其他用戶通過公鑰在獲取信息的同時(shí)，也明確地知道或驗(yàn)證了數(shù)據(jù)源，以此實(shí)現(xiàn)可信交互。

1.2 區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)

區(qū)塊鏈特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織形式，使區(qū)塊鏈技術(shù)具有5個(gè)主要特點(diǎn)：去中心化、透明化、智能合約、可追溯性以及數(shù)據(jù)安全性[1]。

1.2.1 去中心化

區(qū)塊鏈與傳統(tǒng)的信息技術(shù)在實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)集中化、扁平化等方面相比，最本質(zhì)的區(qū)別在于“去中心化”的架構(gòu)。即整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，所有的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)相同，不存在一個(gè)或多個(gè)優(yōu)先級(jí)特殊的控制中心。同時(shí)，由于數(shù)據(jù)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)備份，使得基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存具有較高的可靠性和魯棒性。

1.2.2 透明化

透明化，部分論述中也稱為數(shù)據(jù)集體維護(hù)，指整個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)的運(yùn)作規(guī)則是公開透明的。類似于一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)[2]，區(qū)塊鏈中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都記錄了相同的信息，每一條信息的更新都需要多節(jié)點(diǎn)共同認(rèn)證。通過節(jié)點(diǎn)間相互監(jiān)督來(lái)保證數(shù)據(jù)正確性的方式，從根本上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程中的不足，同時(shí)更好地平衡各節(jié)點(diǎn)間的處理能力[3]。

1.2.3 智能合約

智能合約是指在每個(gè)區(qū)塊鏈內(nèi)設(shè)定的規(guī)則下，各個(gè)區(qū)塊能夠自動(dòng)執(zhí)行合約簽訂的功能。在智能合約中，當(dāng)每一個(gè)用戶達(dá)到提前設(shè)定好的判定條件后，區(qū)塊鏈系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)該用戶強(qiáng)制與合約條件所屬的約定用戶執(zhí)行合約簽訂并形成電子合約。這提高了合約執(zhí)行的效率，更是強(qiáng)有力地保障了區(qū)塊鏈內(nèi)各參與方的合約執(zhí)行情況[4]。

1.2.4 可追溯性

可追溯性，是指區(qū)塊自新增到區(qū)塊鏈中起，其各種信息會(huì)被永久存儲(chǔ)記錄，確保了所有信息的可追溯。同時(shí)，在每一筆交易中，數(shù)據(jù)尾部均綁定了交易者的秘鑰信息(即數(shù)字簽名)，以此確保所有的數(shù)據(jù)在遞傳的過程中的全部信息可追溯，且不可被摧毀或篡改[5]。

1.2.5 數(shù)據(jù)安全性

區(qū)塊鏈中的每個(gè)區(qū)塊都有唯一對(duì)應(yīng)的Hash值，且每個(gè)區(qū)塊都會(huì)記錄上一個(gè)區(qū)塊的Hash值。同時(shí)修改所有區(qū)塊Hash值幾乎是不可能的，從而保證了區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)可靠性。此外，由于區(qū)塊鏈中每一條數(shù)據(jù)都帶有對(duì)應(yīng)用戶唯一識(shí)別的數(shù)字簽名，以此來(lái)保證數(shù)據(jù)的安全性[6]。

2 電力企業(yè)數(shù)據(jù)共享應(yīng)用的痛點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)共享研究情況

目前，電力企業(yè)通過物聯(lián)感知設(shè)備、信息系統(tǒng)等信息化建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理等業(yè)務(wù)從分散向集中、線下向線上、孤島向集成的轉(zhuǎn)變，具備了業(yè)務(wù)線上流轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)條件。隨著信息系統(tǒng)的投入使用，發(fā)電廠、供電公司、售電公司等電力企業(yè)均積累了較為豐富的數(shù)據(jù)資源。但是，電力數(shù)據(jù)在共享應(yīng)用方面，仍然存在以下問題。

2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化問題

一方面，相關(guān)系統(tǒng)主要采用專業(yè)主導(dǎo)的建設(shè)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)、建設(shè)部署、運(yùn)行維護(hù)，跨專業(yè)信息和數(shù)據(jù)共享需求也考慮不充分，在數(shù)據(jù)共享方面存在技術(shù)壁壘；另一方面，系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)重復(fù)錄入、多源維護(hù)等“數(shù)據(jù)煙囪”的客觀現(xiàn)象，數(shù)據(jù)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化治理，且數(shù)據(jù)在流轉(zhuǎn)前的預(yù)處理、歸屬權(quán)在現(xiàn)有系統(tǒng)中都未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)標(biāo)識(shí)，無(wú)法進(jìn)行共享應(yīng)用。

2.2 數(shù)據(jù)產(chǎn)品信用問題

近年來(lái)隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟和網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模普及，數(shù)據(jù)總量呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。但在現(xiàn)有數(shù)據(jù)的共享過程中，缺乏自動(dòng)化的監(jiān)管手段，制約著數(shù)據(jù)共享的發(fā)展。如數(shù)據(jù)或數(shù)字產(chǎn)品在其共享過程中，無(wú)法向數(shù)據(jù)所屬方提供可信的瀏覽次數(shù)、引用次數(shù)、使用單位等信息，導(dǎo)致數(shù)據(jù)在沒有得到許可的情況下，被他人擅自使用。又如，數(shù)據(jù)被第三方進(jìn)行篡改后使用，對(duì)數(shù)據(jù)所屬方造成不良影響，都折射出數(shù)據(jù)共享背后的信用問題。

2.3 數(shù)據(jù)追溯問題

隨著數(shù)據(jù)共享應(yīng)用的發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)服務(wù)產(chǎn)品。以產(chǎn)品屬性存在的數(shù)據(jù)或數(shù)字服務(wù)，需明確其所有權(quán)及責(zé)任?，F(xiàn)有的系統(tǒng)架構(gòu)及模式，缺乏精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)追溯手段。特別是對(duì)于多方參與的融合類數(shù)據(jù)應(yīng)用，自動(dòng)化的數(shù)據(jù)追溯手段在顆粒度、時(shí)效方面都存在技術(shù)盲區(qū)，不利于數(shù)據(jù)產(chǎn)品的推廣。后續(xù)數(shù)據(jù)產(chǎn)品形成服務(wù)產(chǎn)業(yè)化，眾多客戶群體將基于其接收的數(shù)據(jù)或數(shù)字產(chǎn)品進(jìn)行決策，如果涉及糾紛等負(fù)面事件，數(shù)據(jù)溯源的作用將被放大[7-8]。

2.4 國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)共享模型的研究情況

隨著數(shù)據(jù)應(yīng)用的價(jià)值不斷提升，國(guó)內(nèi)外專家在數(shù)據(jù)共享方面開展了諸多的研究實(shí)踐，推動(dòng)了數(shù)據(jù)共享解決方案的不斷完善。但是，針對(duì)電力數(shù)據(jù)跨公司、跨單位共享的信任問題、數(shù)據(jù)安全問題，一直沒有較好的解決方案。

國(guó)際方面，早期專家為了解決數(shù)據(jù)共享問題，提出了數(shù)據(jù)空間的概念[9]，意圖通過將數(shù)據(jù)以資源視圖或關(guān)聯(lián)的形式進(jìn)行共享。經(jīng)過技術(shù)的不斷發(fā)展和演變，形成了各種類型的數(shù)據(jù)空間模型，通過不斷優(yōu)化、規(guī)范地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和關(guān)聯(lián)展示，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

國(guó)內(nèi)方面，近年隨著大數(shù)據(jù)等新技術(shù)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展融合，在科學(xué)數(shù)據(jù)、醫(yī)療數(shù)據(jù)共享方面，也出現(xiàn)了不同的數(shù)據(jù)共享模型[10-11]，分別通過區(qū)塊鏈、語(yǔ)義關(guān)聯(lián)等形式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)，還有專家提出過學(xué)分管理等應(yīng)用模型[12]。在電力數(shù)據(jù)共享方面，文獻(xiàn)[13]曾提出設(shè)計(jì)了一種數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，受傳統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)及當(dāng)時(shí)的信息技術(shù)限制，僅通過系統(tǒng)權(quán)限分離部分實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的監(jiān)護(hù)功能，但缺乏對(duì)數(shù)據(jù)操作的全過程監(jiān)督，數(shù)據(jù)安全存在較大的信任問題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨機(jī)構(gòu)、跨單位數(shù)據(jù)共享的推廣應(yīng)用。文獻(xiàn)[14]基于Hadoop架構(gòu)的電力企業(yè)數(shù)據(jù)共享模型，解決了以前通過數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)共享的擴(kuò)展能力低、低效容錯(cuò)等問題，但在數(shù)據(jù)安全、信任機(jī)制等方面考慮不足，更適宜在具有大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)的企業(yè)內(nèi)部使用。文獻(xiàn)[15]研究了一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)共享機(jī)制，其機(jī)制注重于在保護(hù)數(shù)據(jù)私密性的前提下進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，卻未考慮在其機(jī)制中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可追溯等數(shù)據(jù)安全問題。文獻(xiàn)[16]探索研究了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)共享交易模型，重點(diǎn)研究區(qū)塊鏈技術(shù)在電力數(shù)據(jù)防篡改、可溯源的監(jiān)管機(jī)制等方面的支撐應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)下區(qū)塊鏈技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；但是，未能充分考慮區(qū)塊鏈技術(shù)下的數(shù)據(jù)共享還具備智能合約的特性，故在其數(shù)據(jù)共享模型中缺乏共識(shí)機(jī)制、智能合約等數(shù)據(jù)共享過程中的應(yīng)用模型。

為此，在國(guó)內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合上面介紹的區(qū)塊鏈五大技術(shù)特性，圍繞數(shù)據(jù)共享的信任問題、數(shù)據(jù)安全問題，同時(shí)輔以在不同單位間數(shù)據(jù)共享的智能合約需求，初步構(gòu)建了一個(gè)電力數(shù)據(jù)共享模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)共享鏈上的全生命周期審計(jì)，推動(dòng)電力數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)外部的數(shù)據(jù)共享。

3 電力數(shù)據(jù)共享研究

3.1 區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)共享模型

電力數(shù)據(jù)共享對(duì)于提高電力企業(yè)自身管理及優(yōu)化客戶服務(wù)、降低單位能耗、推動(dòng)政府智慧決策等方面具有重要意義。目前，電力企業(yè)積極響應(yīng)國(guó)家數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，在打破數(shù)據(jù)壁壘、建設(shè)數(shù)據(jù)中臺(tái)等方面進(jìn)行探索。

以推進(jìn)電力數(shù)據(jù)跨單位、跨部門的共享應(yīng)用為目的，搭建基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)資源共享模型如圖2所示。區(qū)塊鏈模型主要有兩個(gè)角色：數(shù)據(jù)的提供方/輸出方和數(shù)據(jù)的接收方/使用方。無(wú)論是財(cái)政、稅務(wù)、公安等政府部門，還是金融、醫(yī)療、能源等領(lǐng)域的企業(yè)單位等，都作為區(qū)塊鏈的用戶適用于本模型。在本區(qū)塊鏈邏輯上，數(shù)據(jù)的提供方/輸出方和數(shù)據(jù)的接收方/使用方形成N：N的關(guān)系，組成區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，鏈上共享著各類信息，包括政府機(jī)關(guān)、電力企業(yè)等能源行業(yè)、金融機(jī)構(gòu)等數(shù)據(jù)方提供的可共享的數(shù)據(jù)。

圖2 區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)共享模型架構(gòu)

基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)資源共享模型的邏輯架構(gòu)，主要?jiǎng)澐譃榫W(wǎng)絡(luò)層、區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層。

1)網(wǎng)絡(luò)層:P2P網(wǎng)絡(luò)具有去中心化的特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)層的核心作用是為區(qū)塊鏈中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(P2P)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，確保各節(jié)點(diǎn)的有效通信，是區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)共享應(yīng)用的基礎(chǔ)。該網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)區(qū)塊鏈上各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)共享、智能合約的信息傳輸?shù)裙δ埽c每個(gè)用戶或數(shù)據(jù)輸出的出口進(jìn)行連接。為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，每個(gè)節(jié)點(diǎn)將會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中廣播自身的地址信息，同時(shí)將收集的其他節(jié)點(diǎn)的地址信息保存形成清單。地址信息主要包括IP地址及端口號(hào)等內(nèi)容。

2)區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施層:是整個(gè)模型中的核心層，為電力數(shù)據(jù)共享中互信、互認(rèn)、互操作提供基礎(chǔ)服務(wù)能力。主要包括4項(xiàng)服務(wù)，即：區(qū)塊命名服務(wù)(BNS)、共享目錄服務(wù)、認(rèn)證及信任服務(wù)和智能交換服務(wù)。

3)業(yè)務(wù)應(yīng)用層：提供了針對(duì)電力數(shù)據(jù)共享與傳輸?shù)某绦蚧蚪涌?，用戶通過部署在應(yīng)用層的各種總線系統(tǒng)、API接口等方式進(jìn)行交互。

該模型下的區(qū)塊如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)共享模型中的區(qū)塊

由于網(wǎng)絡(luò)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層功能相對(duì)單一且易于理解，下面對(duì)數(shù)據(jù)共享模型架構(gòu)的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施層進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3.1.1 共享區(qū)塊鏈的命名服務(wù)(BNS)

目前，區(qū)塊鏈中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的賬戶、智能合約等基本信息，在鏈上體現(xiàn)為一個(gè)特定的邏輯順序地址，該地址是每個(gè)節(jié)點(diǎn)/用戶在本區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的唯一標(biāo)識(shí)。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)在建立時(shí)，通過區(qū)塊鏈中已制定的規(guī)則自動(dòng)生成，同時(shí)匹配用戶生成對(duì)應(yīng)的一組私鑰和公鑰，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)加密傳輸及數(shù)據(jù)標(biāo)簽。生成的公鑰，將通過P2P網(wǎng)絡(luò)廣播給其他節(jié)點(diǎn)，用于數(shù)據(jù)共享的加密傳輸，同時(shí)作為地址信息；生成的私鑰，則由該節(jié)點(diǎn)用戶自行保存，用于數(shù)據(jù)共享過程中的數(shù)字簽名。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層雖然可以直接使用區(qū)塊的地址信息，但是這些地址信息數(shù)據(jù)長(zhǎng)且編碼復(fù)雜，對(duì)于用戶在實(shí)際的數(shù)據(jù)共享過程中較難使用。為此，參照網(wǎng)絡(luò)模型中的域名解析服務(wù)器(DNS)，在區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)設(shè)施底層搭建區(qū)塊命名服務(wù)系統(tǒng)(BNS)，使業(yè)務(wù)層基于業(yè)務(wù)邏輯就能鏈接到對(duì)應(yīng)區(qū)塊，降低區(qū)塊鏈運(yùn)行維護(hù)和使用人員管理大量區(qū)塊地址的難度，讓所有鏈上的參與者通過業(yè)務(wù)邏輯便捷地識(shí)別、定位和調(diào)用數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)共享過程對(duì)比如圖4所示。

圖4 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢與BNS對(duì)比

3.1.2 共享目錄服務(wù)

在電力數(shù)據(jù)共享中，需要一套臺(tái)賬來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)塊鏈內(nèi)所有用戶及資源的統(tǒng)一管理，讓系統(tǒng)運(yùn)維單位、各數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的全生命周期管理，同時(shí)快速知悉鏈上數(shù)據(jù)，這就是設(shè)計(jì)共享目錄服務(wù)的初衷。臺(tái)賬中包括各個(gè)節(jié)點(diǎn)、各類數(shù)據(jù)的相關(guān)屬性，還包括數(shù)據(jù)的可使用范圍、數(shù)據(jù)與源系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系、數(shù)據(jù)的有效期、數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的位置信息等等，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息資源從上鏈到使用、從存儲(chǔ)到資源定位等覆蓋數(shù)據(jù)全生命周期的增、刪、查、改功能。

通過共享目錄，構(gòu)建基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)信息。每次數(shù)據(jù)交互時(shí)，均產(chǎn)生相關(guān)信息。其信息定義為

共享數(shù)據(jù)=Uid?T?t?data?Hash…?r

式中：Uid為數(shù)據(jù)方；T為日期，T(YY，MM，DD)；t為時(shí)間，以秒計(jì)，t{1，2，…，86400 }；data為具體共享的數(shù)據(jù)信息；Hash為對(duì)應(yīng)時(shí)間的hash值；r為具體的授權(quán)信息。

1)注冊(cè)管理。類似于云平臺(tái)的租戶概念，每個(gè)上鏈的用戶或者節(jié)點(diǎn)，需要在平臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)注冊(cè)，在經(jīng)過身份鑒別、可共享數(shù)據(jù)資源等審查機(jī)制后，加入到區(qū)塊鏈中。注冊(cè)信息包括用戶或節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)信息、數(shù)據(jù)目錄/清單、對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、數(shù)字證書等。

2)資源管理。輔助用戶、區(qū)塊鏈運(yùn)維人員管理上鏈的資源，主要為數(shù)據(jù)資源/要素。對(duì)于單節(jié)點(diǎn)用戶，需要維護(hù)用戶資源、業(yè)務(wù)資源、數(shù)據(jù)要素等；對(duì)于建立了多個(gè)節(jié)點(diǎn)的用戶，還需要管理節(jié)點(diǎn)關(guān)系等內(nèi)容。其中，業(yè)務(wù)資源包括業(yè)務(wù)邏輯、業(yè)務(wù)分類、業(yè)務(wù)關(guān)系等。數(shù)據(jù)要素則指具體的數(shù)據(jù)，也就是需要共享的明細(xì)數(shù)據(jù)或者中間結(jié)果。

HIV/AIDS患者因細(xì)胞免疫功能低下而容易發(fā)生各種侵襲性真菌感染（IFI），引起IFI的真菌幾乎包含所有已知的致病性真菌和某些條件致病性真菌，對(duì)患者危害較大[1-2]。而臨床癥狀缺乏典型、影像結(jié)果特異性低、活檢病理送檢率不高、直接或間接涂片鏡檢的檢出率低以及培養(yǎng)法所需時(shí)間長(zhǎng)等不利因素，嚴(yán)重影響診斷的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，因此獲得準(zhǔn)確、及時(shí)的診斷非常有必要[3]。 目前，（1，3）-β-D-葡聚糖檢測(cè)（G試驗(yàn)）和半乳甘露聚糖檢測(cè)（GM試驗(yàn)）在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于IFI的診斷，并且被證實(shí)效果良好。為此，本研究擬探討G試驗(yàn)聯(lián)合GM試驗(yàn)對(duì)明確診斷HIV/AIDS患者合并IFI的價(jià)值。

3)授權(quán)管理。對(duì)區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行授權(quán)管理。

4)定位服務(wù)。為區(qū)塊鏈中的各種資源提供定位，包括物理存儲(chǔ)位置信息、邏輯位置信息等，便于數(shù)據(jù)提供者對(duì)其數(shù)據(jù)的掌握。

5)查詢服務(wù)。提供組織機(jī)構(gòu)查詢、用戶查詢、數(shù)據(jù)查詢等功能。

3.1.3 認(rèn)證及信任服務(wù)

以前由于數(shù)據(jù)在沒有技術(shù)監(jiān)控的情況下，存在數(shù)據(jù)質(zhì)量差、數(shù)據(jù)操作不可監(jiān)督、數(shù)據(jù)安全得不到保障等隱患，數(shù)據(jù)共享存在復(fù)雜的信任問題，導(dǎo)致電力企業(yè)與政府部門、外部單位和公眾無(wú)法實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)共享。此外，電力數(shù)據(jù)共享本身就涉及在電力企業(yè)內(nèi)部的跨系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享問題。因此，為了實(shí)現(xiàn)不同機(jī)構(gòu)、不同系統(tǒng)的數(shù)字共享，先要解決數(shù)據(jù)共享的互信問題。搭建認(rèn)證及信任服務(wù)，解決電力企業(yè)內(nèi)部的跨系統(tǒng)、跨部門數(shù)據(jù)共享的信任問題，同時(shí)促進(jìn)不同機(jī)構(gòu)、單位在統(tǒng)一的認(rèn)證與信任體系之下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，以此解決數(shù)據(jù)互信的問題。認(rèn)證及信任服務(wù)的主要功能如下：

1)認(rèn)證管理。為用戶、數(shù)據(jù)要素、信息系統(tǒng)提供認(rèn)證服務(wù)。特別是針對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)證服務(wù)，通過為不同的系統(tǒng)提供數(shù)字證書(CA)認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)間的可信交互。

2)鑒權(quán)管理。為用戶或共享模型提供權(quán)限鑒別服務(wù)。根據(jù)權(quán)限規(guī)則匹配，對(duì)每一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)接收操作進(jìn)行權(quán)限鑒別，以指導(dǎo)是否進(jìn)行下一步數(shù)據(jù)共享的操作。

4)憑證托管。為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)提供憑證，并能讓每個(gè)用戶都可以將憑證進(jìn)行托管，便于數(shù)據(jù)共享基于智能合約的自動(dòng)應(yīng)用。

5)安全服務(wù)。為區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施各種安全模塊提供安全服務(wù)，適配各種密碼、算法以及數(shù)字證書等內(nèi)容，以滿足國(guó)家密碼法等法規(guī)。

3.1.4 智能交換服務(wù)

在所提電力數(shù)據(jù)共享模型中，電力企業(yè)的各部門以及電力企業(yè)的上下游、合作方之間已通過區(qū)塊鏈的P2P網(wǎng)絡(luò)奠定了數(shù)據(jù)共享交互的基礎(chǔ)。鏈上的各個(gè)參與方，通過共享目錄服務(wù)、認(rèn)證及信任服務(wù)，已經(jīng)完成了數(shù)據(jù)交換的資源展示、定位并解決了互信問題，接下來(lái)需要搭建智能交換服務(wù)，利用區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)共享過程的支撐。在數(shù)據(jù)共享前，需要共享的雙方或多方達(dá)成共識(shí)，先將各方的信息資源進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的描述、分類，然后形成智能合約，經(jīng)鏈上流轉(zhuǎn)達(dá)成一致后，數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)和安全傳輸協(xié)議實(shí)現(xiàn)共享交互[17]。

1)共識(shí)機(jī)制。在所提電力數(shù)據(jù)共享模型中，共識(shí)機(jī)制為各區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)一致性、有效性校驗(yàn)等功能服務(wù)，促成資源交互涉及的各方就交換信息達(dá)成一致。

2)數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)。負(fù)責(zé)監(jiān)聽和驗(yàn)證各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換、智能合約判定等請(qǐng)求。如果驗(yàn)證通過，網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)、合約等信息按照BNS的解析地址進(jìn)行傳輸；如果驗(yàn)證不通過，直接丟棄該申請(qǐng)。

3)安全傳輸協(xié)議。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，為各方通信提供安全可靠的傳輸協(xié)議。

3.2 區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)共享工作機(jī)制

電力企業(yè)在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享模式下，各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享是通過系統(tǒng)接口對(duì)接來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互共享，不同的系統(tǒng)對(duì)同一數(shù)據(jù)在語(yǔ)法、語(yǔ)義等方面都存在差異，例如電網(wǎng)設(shè)備信息在營(yíng)銷、運(yùn)檢等專業(yè)存在不同的命名規(guī)則及系統(tǒng)編號(hào)，缺乏共享的標(biāo)準(zhǔn)化處理。因此，在基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)共享的服務(wù)中，部門間通過共識(shí)機(jī)制將相同設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一，經(jīng)過1-1對(duì)應(yīng)后，實(shí)現(xiàn)1-N其他屬性數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，促進(jìn)跨專業(yè)數(shù)據(jù)共享。

隨著業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用需求的不斷深入，將衍生出過程數(shù)據(jù)在不同階段的跨專業(yè)應(yīng)用需求，即單類數(shù)據(jù)的多方操作。傳統(tǒng)架構(gòu)較難支撐相同數(shù)據(jù)在不同業(yè)務(wù)流程、系統(tǒng)中的流轉(zhuǎn)校驗(yàn)、可追溯以及數(shù)據(jù)安全保障。通過區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)共享模型，利用共識(shí)機(jī)制對(duì)多方的操作進(jìn)行規(guī)則約束，利用智能合約對(duì)工程進(jìn)行監(jiān)督和記錄，利用安全傳輸協(xié)議保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，并在全過程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的一致性校驗(yàn)、審計(jì)，從而支撐跨層級(jí)、跨部門的信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同。根據(jù)所提模型設(shè)計(jì)的電力數(shù)據(jù)共享流程如圖5所示。

圖5 電力數(shù)據(jù)共享的流程

從圖5的業(yè)務(wù)流程可以看出，在數(shù)據(jù)共享的過程中，如A節(jié)點(diǎn)向B節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)共享或交換信息，A節(jié)點(diǎn)首先通過數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)請(qǐng)求在P2P網(wǎng)絡(luò)廣播，各節(jié)點(diǎn)判定條件查詢和驗(yàn)證。B節(jié)點(diǎn)滿足條件，與A節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識(shí)、生成智能合約。B節(jié)點(diǎn)通過數(shù)據(jù)定位、授權(quán)管理等服務(wù)向A節(jié)點(diǎn)進(jìn)行授權(quán)。A、B雙方將區(qū)塊信息存儲(chǔ)到鏈上。數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)在校驗(yàn)A、B雙方的權(quán)責(zé)并通過驗(yàn)證后，通過模型中的安全傳輸協(xié)議，對(duì)A、B節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

4 基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)共享場(chǎng)景

綜上所述，區(qū)塊鏈下的數(shù)據(jù)共享應(yīng)用可以分為兩類模式：資源共享、業(yè)務(wù)協(xié)同。

1)資源共享服務(wù)模式：支持兩個(gè)及以上的業(yè)務(wù)部門之間共享數(shù)據(jù)，通過去中心化的特性實(shí)時(shí)同步各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過透明化及智能合約特性，在規(guī)則下有記錄地實(shí)現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)資源的授權(quán)共享。

2)業(yè)務(wù)協(xié)同服務(wù)模式：利用智能合約在區(qū)塊鏈上的觸發(fā)生成和自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的特性，實(shí)現(xiàn)線上數(shù)據(jù)通過條件判定的形式，在多部門、多單位間安全可靠的流轉(zhuǎn)。

在外部數(shù)據(jù)共享上，更多將采用業(yè)務(wù)協(xié)同的模式。各數(shù)據(jù)合作方共同組建聯(lián)盟鏈或私有鏈，在創(chuàng)建基礎(chǔ)區(qū)塊鏈時(shí)明確各區(qū)塊的數(shù)據(jù)資源歸屬、用戶權(quán)限等問題。例如以下場(chǎng)景：鏈上某一個(gè)特定節(jié)點(diǎn)(算法模型)，設(shè)定其能夠查閱地產(chǎn)、電力相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)能夠?qū)Φ禺a(chǎn)及電力數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合分析并生成新的數(shù)據(jù)在鏈上進(jìn)行共享。那么對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)在上鏈前，需設(shè)定相應(yīng)的權(quán)限，其分別在電力節(jié)點(diǎn)、政務(wù)節(jié)點(diǎn)具有相關(guān)數(shù)據(jù)的訪問和查詢權(quán)限，分別計(jì)算形成分階段的成果，再將結(jié)果反饋到本節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)合分析，以此實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)與外部機(jī)構(gòu)/單位數(shù)據(jù)共享需求。

4.1 電子合同

電力行業(yè)項(xiàng)目建設(shè)涉及的上下游企業(yè)或客戶相對(duì)分散，且行業(yè)跨度大。傳統(tǒng)的合同流轉(zhuǎn)，涉及的審批蓋章流程繁瑣，甚至存在多單位均使用不同的線上合同系統(tǒng)，須待所有相關(guān)單位流轉(zhuǎn)完畢后再共同簽訂成倍數(shù)量的合同，耗時(shí)長(zhǎng)且效率低，同時(shí)還存在合同成本高、公章管控難以及合同管理不規(guī)范等問題。依托區(qū)塊鏈技術(shù)，上下游企業(yè)共同加入聯(lián)盟司法鏈，通過線上流轉(zhuǎn)達(dá)成共識(shí)、不可篡改、具有防偽證書的電子合同，在電子合同鏈上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、安全的合同智能管理。幫助企業(yè)高效管理合同，更能提高合同的安全性、可靠性。

4.2 電子發(fā)票

電力企業(yè)客戶群體巨大，特別是企業(yè)客戶，每月都需要電費(fèi)發(fā)票進(jìn)行稅務(wù)抵扣。所以，電力營(yíng)銷業(yè)務(wù)涉及大量的增值稅發(fā)票開具。同時(shí)，電力行業(yè)聚集了大量的技術(shù)技能工人，行業(yè)內(nèi)部的交流頻繁且人員培訓(xùn)已進(jìn)入常態(tài)化，每日有大量的差旅、培訓(xùn)費(fèi)用報(bào)銷需求。在過去的發(fā)票工作中，涉及人員開票、單據(jù)粘貼、報(bào)銷審核等多個(gè)環(huán)節(jié)以及繁瑣的信息復(fù)核工作，且發(fā)票多處抵扣等稅務(wù)風(fēng)險(xiǎn)無(wú)技術(shù)手段進(jìn)行監(jiān)控?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)打造區(qū)塊鏈電子發(fā)票，依托特定的算法約束，用戶使用手機(jī)、電腦等信息化渠道完成費(fèi)用的線上支付，并填寫開票信息，即可完成開票、報(bào)銷流程，流程中產(chǎn)生的稅務(wù)數(shù)據(jù)若能與國(guó)家稅務(wù)局共同上鏈，實(shí)時(shí)電子發(fā)票的內(nèi)容自動(dòng)鏈上驗(yàn)證、同步記錄電子發(fā)票的關(guān)鍵要素并代替財(cái)務(wù)人員自動(dòng)完成信息填報(bào)的過程，自助生成報(bào)銷憑證，實(shí)現(xiàn)“交易即開票，開票即報(bào)銷”，減免了對(duì)公司所有外部客戶、內(nèi)部人員的開票、報(bào)銷流程的講解或培訓(xùn)，將大大節(jié)約企業(yè)內(nèi)部的經(jīng)營(yíng)成本，更提升了電力企業(yè)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)能力。此外，區(qū)塊鏈不可篡改的特性，將保障鏈上的所有機(jī)構(gòu)、單位、部門和人員的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)一致，賬目數(shù)據(jù)準(zhǔn)確完整，大幅度降低財(cái)務(wù)報(bào)銷人員的檢查、復(fù)核的工作量，規(guī)避人工對(duì)待賬務(wù)的誤操作風(fēng)險(xiǎn)(如數(shù)據(jù)錄入錯(cuò)誤等)，從根本上避免虛假票據(jù)、票據(jù)重復(fù)使用等稅務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

利用上述基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)共享模型，可推動(dòng)電力企業(yè)內(nèi)部跨專業(yè)的數(shù)據(jù)共享，提升企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理質(zhì)效。同時(shí)，依托電力企業(yè)數(shù)據(jù)共享鏈，可帶動(dòng)上下游企業(yè)、數(shù)據(jù)應(yīng)用相關(guān)機(jī)構(gòu)或單位共同探索數(shù)據(jù)要素管理，形成數(shù)據(jù)共享應(yīng)用的聯(lián)盟生態(tài)，有助于行業(yè)縱向及橫向的數(shù)字化發(fā)展，乃至為綜合能源的區(qū)塊鏈應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。但是，所提模型僅針對(duì)所分析的數(shù)據(jù)共享難點(diǎn)，在架構(gòu)層面對(duì)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)共享場(chǎng)景進(jìn)行了設(shè)想，缺乏技術(shù)驗(yàn)證及真實(shí)環(huán)境的實(shí)踐，是否能解決電力企業(yè)數(shù)據(jù)共享的信任問題，還需電力企業(yè)甚至信息行業(yè)隨著技術(shù)發(fā)展及時(shí)間進(jìn)一步證明。同時(shí)，數(shù)據(jù)跨企業(yè)共享在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)確權(quán)等方面的問題有待解決。隨著區(qū)塊鏈等技術(shù)在電力數(shù)據(jù)共享應(yīng)用方面的不斷深入，在不久的將來(lái)，電力企業(yè)數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)應(yīng)用會(huì)為企業(yè)管理、社會(huì)發(fā)展帶來(lái)更多的便捷，為智能電網(wǎng)、智慧城市賦能。