林樹鴻 郭威 曹璐

【摘要】? ? 區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種互聯(lián)網(wǎng)分布式技術(shù)，因其巨大的潛力正飛速發(fā)展，該技術(shù)的應用場景逐漸蔓延到各個領(lǐng)域，其中包括電力行業(yè)?；诖耍疚耐ㄟ^調(diào)查區(qū)塊鏈技術(shù)的原理，重點研究如何在區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎(chǔ)上設計電力業(yè)務云服務平臺，以供相關(guān)人員參考。

【關(guān)鍵詞】? ? 區(qū)塊鏈技術(shù)? ? 電力業(yè)務? ? 云服務平臺

引言：

以往傳統(tǒng)的集中化交易模式在處理分布式能源與電力用戶直接交易時，極易受到隱私安全等因素的影響。而區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種先進的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具有公正透明、安全可靠的優(yōu)點。因此，研究以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)的電力業(yè)務云服務平臺設計是十分必要的。

一、區(qū)塊鏈技術(shù)原理以及共識算法

1.1區(qū)塊鏈技術(shù)原理

區(qū)塊鏈技術(shù)是以時間軸遞增的一種鏈式的存儲結(jié)構(gòu)，在鏈上具有高度遞增的區(qū)塊，區(qū)塊是由區(qū)塊頭、體組成，并且，每一個區(qū)塊頭都與上一區(qū)塊的哈希值相鏈接，而區(qū)塊體則主要包含信息，一般是交易的主體信息[1]。在交易區(qū)塊鏈進行交易時，交易的發(fā)起方是客戶端，通過驗證數(shù)字簽名，該交易信息會輸送至區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的節(jié)點，節(jié)點就是客戶的賬戶信息，通過在節(jié)點對交易信息進行驗證，能夠有效提升交易的安全性。在交易驗證通過后，該節(jié)點的下一個區(qū)塊會對此次相關(guān)的信息數(shù)據(jù)進行記錄，記錄完畢后區(qū)塊鏈上的所有節(jié)點都會對新區(qū)塊以共識算法為基礎(chǔ)對其進行共識，在全面節(jié)點共識結(jié)束后，新區(qū)塊就會被寫入?yún)^(qū)塊鏈上，成為鏈上的新節(jié)點。

由此可見，應用區(qū)塊鏈技術(shù)后所開展的交易模式與以往傳統(tǒng)的交易模式存在一定差異，主要體現(xiàn)為：在區(qū)塊鏈上，節(jié)點可能屬于不同的組織，但節(jié)點需要一同維護區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)，只要參與信息數(shù)據(jù)的維護作業(yè)，那么該節(jié)點都會對所維護的信息數(shù)據(jù)記錄進行拷貝，進而形成不斷增長的鏈。

而區(qū)塊鏈上的區(qū)塊只能夠隨著時間的推移而增加，且無法對記錄完畢的區(qū)塊信息進行篡改，這意味著，區(qū)塊鏈技術(shù)能夠有效保證信息數(shù)據(jù)的完整性和真實性，而且區(qū)塊鏈系統(tǒng)也不用進行集中控制。

區(qū)塊鏈技術(shù)的結(jié)構(gòu)主要是分布式的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，這要因為區(qū)塊鏈的構(gòu)建基礎(chǔ)就是分布式網(wǎng)絡，系統(tǒng)中的賬本無需進行集中存儲和控制，通過將賬本分布在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的節(jié)點上，一旦賬本出現(xiàn)變化，該系統(tǒng)上所有節(jié)點的賬本一同更新。而支撐區(qū)塊鏈系統(tǒng)得以穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)之一就是共識算法，通過共識算法能夠使區(qū)塊鏈系統(tǒng)上的每一個節(jié)點透明化、公開化，進而在使用區(qū)塊鏈技術(shù)進行交易以及構(gòu)建交易平臺時，不用借助第三方的信用背書就能進行，且能夠建立穩(wěn)定的信任關(guān)系。而且，由于區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢，具有公開化、透明化的特點，用戶能夠通過加入?yún)^(qū)塊鏈進而對區(qū)塊記錄進行查詢。

同時，如上所述，一旦某個賬本發(fā)生變化該區(qū)塊鏈上的所有節(jié)點的賬本會同時更新，所以，每一個用戶所查詢到的賬本都是實時更新且統(tǒng)一的，不存在信息偏差的情況。不僅如此，區(qū)塊鏈技術(shù)由于其結(jié)構(gòu)是鏈式且自帶時間戳，因此，區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)具有極強的可追溯性和真實性。

二、研究在區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎(chǔ)上設計電力業(yè)務云服務平臺

2.1區(qū)塊鏈電力業(yè)務交易服務平臺設計

在能源場景中，以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)的電力業(yè)務云服務平臺的實體是電力交易，在交易過程中，主要是采用掛單以及買單的形式。在此過程中，體現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)行為的流程就是電力交易達成的步驟，當掛單和買單在應用層時，交易形成后，交易需要在區(qū)塊鏈上完成，其中，智能合約會對交易數(shù)字化合約進行調(diào)用，并通過智能調(diào)度模式判斷交易是否執(zhí)行。在這種模式下，對該平臺的交易序列進行設計。與傳統(tǒng)在線交易服務平臺不同，以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)的電力業(yè)務服務平臺提供了能源側(cè)交易的服務，對于該平臺的服務模塊，具有多種選擇，既可以選擇Hyperledger，還可以選擇其他模塊，使該平臺具有易用性。在該平臺的交易場景中，實現(xiàn)能源區(qū)塊鏈交易服務的本質(zhì)是開展Hyperledger側(cè)的交易，通過事件驅(qū)動，交易完成后能夠直接執(zhí)行側(cè)調(diào)度，進而實現(xiàn)區(qū)塊鏈交易。

在交易時，轉(zhuǎn)移的資產(chǎn)單位為人民幣，用戶通過充值等方式進行交易。另外，還需要在該平臺中設計管理員角色，可由電業(yè)局等單位擔任。在區(qū)塊鏈上，客戶的賬戶是鏈上的節(jié)點，主節(jié)點可以指定生成，在電力交易過程中可以在子網(wǎng)通道中制定智能合約。而且，通過區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的該平臺底層模塊使得上層可以對能源交易應用進行設計。而且，通過RPC模式，也就是遠程過程調(diào)用模式，能夠進行在區(qū)塊鏈容器內(nèi)開展中心化交易，并在共識結(jié)束后寫入信息，進而完成智能調(diào)度。

2.2以NodeSDk為基礎(chǔ)，構(gòu)建RPC模型

為實現(xiàn)區(qū)塊鏈框架Hyperledger的中心化交易模式，可以通過設計區(qū)塊鏈容器內(nèi)部模塊的命令性操作實現(xiàn)。在該交易平臺中，交易的發(fā)起端是Web端，發(fā)起后智能合約對其進行操作，在交易過程中通過PBFT共識為交易提供保障，最后寫入?yún)^(qū)塊。具體而言，當交易發(fā)起時，該平臺會進行UI操作，驗證交易的合法性和完整性，驗證通過后對該交易進行預處理并嘗試交易，交易執(zhí)行過程中會由相應的模板進行驗證以及調(diào)用智能合約，最終通過共識模塊完成，之后寫入?yún)^(qū)塊映射到該平臺區(qū)塊鏈信息數(shù)據(jù)庫。通過該交流服務流程，省略了智能合約的部署環(huán)節(jié)，提高了工作效率。而SDK則是一種開發(fā)工具，其中包括多種高級語言。在該平臺中，應用的就是高級語言中的NodeJS，主要是因為NodeJ語言S的SDK功能較強，且能夠很好的適應高并發(fā)環(huán)境[2]。NodeSDK在于平臺系統(tǒng)中的智能合約進行交互時，主要是通過stub以請求的方式進行。

不僅如此，NodeSDK還為該平臺提供了智能合約操作的封裝與交易平臺通信，驗證已確認的交易信息，并將驗證信息發(fā)送至stub，進而進行區(qū)塊鏈操作。當用戶使用該平臺發(fā)起交易申請后，Web端會顯示交易正在處理，而此時的遠程過程調(diào)用模型處于等待狀態(tài)，主要是等該品臺區(qū)塊鏈執(zhí)行結(jié)果，當完成執(zhí)行后，就會處于Receive狀態(tài)，這時智能合約就可以寫入?yún)^(qū)塊，并將信息傳至后臺，最后把信息寫入數(shù)據(jù)庫。通過該部分的設計，使得該平臺的區(qū)塊鏈上能夠具有交易相關(guān)信息，而由于區(qū)塊鏈技術(shù)自身特點，意味著這些信息數(shù)據(jù)具有可追溯性以及透明可信性，為交易的完整性和真實性提供保證。

2.3數(shù)據(jù)庫設計與區(qū)塊信息查詢

在區(qū)塊鏈技術(shù)基礎(chǔ)上對電力業(yè)務云服務平臺進行設計時，需要對其數(shù)據(jù)庫進行設計，主要涉及兩個表格，分別是用戶表以及售電表。對于用電表而言，該表格發(fā)揮的主要作用是對用戶的賬號信息進行保存;對于售電表而言，該表格則是對目前交易單的各項信息進行保存。在用電表保存的信息中，包括用戶類型，在售電表中，保存了用戶余額信息。而區(qū)塊信息的查詢，主要設計為兩種方式，一種方式是通過Fabric配置CouchDB，另一種方式是區(qū)塊索引。對于第一種Fabric配置CouchDB的查詢方式而言，其中CouchDB是一個數(shù)據(jù)庫，其性質(zhì)是文檔形式的，能夠提供相應該平臺所需的操作數(shù)據(jù)庫文檔。在該類型的數(shù)據(jù)庫中，將文檔設計為無特定結(jié)構(gòu)的，也就是無模式，進而支持較為復雜的區(qū)塊信息查詢。而在Hyperledger中也能夠與該數(shù)據(jù)庫相聯(lián)系，通過可視化模板可以看到區(qū)塊信息。進而在該平臺進行交易后，可以在瀏覽器打開相應網(wǎng)址，作為區(qū)塊鏈信息的數(shù)據(jù)庫映射，以供相關(guān)人員的查詢[3]。

三、結(jié)束語

綜上所述，通過應用區(qū)塊鏈技術(shù)設計電力業(yè)務云服務平臺應用，能夠有效提升業(yè)務交易效率，保證各項信息的準確性和可塑性。因此，相關(guān)單位應深入分析區(qū)塊鏈技術(shù)，并將該技術(shù)與電力交易平臺進行有效整合，搭建功能完備、安全可靠的電力交易服務平臺。

參? 考? 文? 獻

[1]秦金磊，孫文強，李整，朱有產(chǎn).基于區(qū)塊鏈和改進型拍賣算法的微電網(wǎng)電能交易方法[J].電力自動化設備，2020，40（08）：2-10.

[2]韓冬，張程正浩，孫偉卿，張巍，楊文威，肖敏.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能配售電交易平臺架構(gòu)設計[J].電力系統(tǒng)自動化，2019，43（07）：89-99.