[发明专利]一种基于zk-snark的泛在电力物联网交易数据管理方法

说明书

本发明提供一种基于zk‑snark的泛在电力物联网交易数据管理方法，基于非交互式零知识证明实现了泛在电力物联网环境下，用户登录阶段使用轻量级非交互式零知识证明，在保障用户秘密信息对物联网服务器零知识的情况下，能进入到物联网服务器所在的网络内，进行后续对用电信息的验证。在“用电证明”阶段采用zk‑snark协议是利用该协议中算法对证据生成流程的严格限制，能防止拥有高算力的服务器伪造证据，通过zk‑snark协议的零知识性和形式化验证，实现泛在电力物联网中交易数据的链上链下混合存储，在保障了交易数据隐私性的同时，避免了在区块链上存储大量数据，使得最终系统支持与传统基于数据库的存储系统等同的存储能力及信息检索效率。

技术领域

本发明涉及物联网技术，特别涉及物联网交易数据管理技术。

技术背景

中国电力工程作为世界一流的电力工业，为了满足用户日益增长的能源需求及电力产销者日益分散的环境，并实现电力资源在此环境下的优化配置。当前亟需推动能源配置变革以缓解能源供应压力。2019年，国家电网提出“三型两网、世界智能电网、能源网络与信息网络深度融合，促使电力系统由单一电能供应商向智慧综合能源服务提供商转变，促进电网运营部门向枢纽型、平台型、共享型企业转型”。使得泛在电力物联网的升级大势所趋。而物联网设备之间在进行交易时，存在交易数据更易受到攻击这一弊端，诸如数据篡改或隐私侵犯，且电力交易数据存在高安全性要求及大数据量的双重特点，传统的存储手段难以兼顾。如何解决泛在电力物联网场景下的海量交易数据可信存储及管理的问题，成了推进我国新型能源架构落地的当务之急。

发明内容

本发明所要解决的问题是，提供一种在区块链平台下的物联网设备注册、认证以及交易数据的可信存储方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种基于zk-snark的泛在电力物联网交易数据管理方法，包括以下步骤：

1)用户终端向电力物联网云服务器发送电力物联网设备的设备标识、用户标识以及注册用密钥完成设备信息注册；

2)电力物联网云服务器对接收到的设备标识进行验证，若验证通过，则保存用户上传的设备标识、用户标识以及注册用密钥到链下数据库；否则不允许注册；

3)用户终端登录时使用轻量级非交互式零知识证明算法，向电力物联网云服务器证明自己持有注册密钥，若验证通过，则电力物联网云服务器向电力用户授权；否则禁止用户入网；

4)智能电力物联网设备正常工作时，将自己的交易数据发送给电力物联网云服务器进行链下数据库存储，同时将交易数据序列化，并根据序列化后交易数据计算生成非交互式零知识证明zk-snark协议需要的公共引用字符串CRS并上链存储；

5)当电力用户需要对交易数据进行查询时，由电力物联网云服务器作为证明者，根据序列化后的交易数据以及zk-snark协议生成证据；

6)区块链上搭载的智能合约作为交易数据的验证者，验证者利用存储在链上的公共引用字符串CRS(Common Reference String)并基于服务器发送的zk-snark协议的证据验证条件对电力物联网云服务器生成的证据进行验证，将验证结果作为用电证明输出至用户终端供电力用户查看。

进一步的，步骤4)中在公共引用字符串CRS中增加周期长度T，将增加了周期长度T的公共引用字符串CRS上链存储；

步骤6)中智能合约基于zk-snark协议对周期长度T内所生成的单笔用电证明进行T次迭代运算，最终生成周期用电证明输出至用户终端。

本发明的有益效果是，基于非交互式零知识证明实现了泛在电力物联网环境下，用户登录即注册时的隐私保护方案，通过zk-snark协议的零知识性和形式化验证，实现泛在电力物联网中交易数据的链上链下混合存储，在保障了交易数据隐私性的同时，避免了在区块链上存储大量数据，使得最终系统支持与传统基于数据库的存储系统等同的存储能力即信息检索效率。