基于同态加密智能合约的电力数据安全共享方案研究与实现

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tony_zq
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电力数据是推动电力行业发展的重要元素,电力数据的安全共享流动有利于促进电力数据资产的价值挖掘。区块链的去信任、防篡改等特点与电力数据的管理要求相吻合,解决了存证留痕,数据确权和跟踪管理等难题,在电力数据的数字资产管理中具有极大的应用前景。电力数据交易共享有仅共享原始数据运算分析结果的需求,有利于杜绝数据泄露,保护数据提供方的权益,又可以提供合理的价格给需求方。因此需要区块链数据共享体系提供一种数据计算服务,可以将原始数据的运算分析结果进行交易共享。若数据是以明文形式提交在区块链平台中,则在通信或节点存储环节有数据泄露风险,可知区块链数据交易体系亟需增加一种隐私安全的数据计算服务。本文提出了一种基于同态加密智能合约的电力数据安全共享方案,并使用Fabric超级账本框架实现了该共享体系。智能合约定义的数据计算服务在受保护的Docker容器中进行,实现可信任的数据计算环境;使用同态加密算法解决数据泄露风险,并对不同隐私保护需求的同态加密计算流程进行设计。为了提高计算效率而需要对每种计算服务去开发特定优化的同态加密算法,本文探讨了一种算法的选取方法,以实现聚合加法计算功能为例,Paillier和整数向量同态算法在加密和计算效率上都比CKKS算法有量级优异,所以前两种算法更适合实现聚合加法计算功能。最后,本文完成了电力数据安全共享原型系统的设计与实现,结构上使用BS架构,功能上着重选择对个别字段的隐私数据进行同态加密,牺牲该字段一定程度的计算效率而换取隐私保障。详述业务链码内容,实现发送请求、审阅请求、数据计算、读取报告四个主要事务功能。在Ubuntu上搭建了数据安全共享系统,使用Caliper区块链测试框架测试了系统共享操作性能,四个功能事务秒级测试性能说明方案具有可用性,但数据计算事务不适合高并发场景。本文工作有效解决了共享交易数据计算结果的需求,保证了电力数据在共享流程中的隐私安全。
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