基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)管理架構(gòu)研究

龍玉江，鐘掖，甘潤(rùn)東

(貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司信息中心，貴州 貴陽(yáng) 550002)

智能化電網(wǎng)將信息與通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)整合，通過(guò)先進(jìn)的傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)電力數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整。在智能化配電站中，電網(wǎng)需要實(shí)時(shí)地、穩(wěn)定地對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)控，并及時(shí)找出和排除電網(wǎng)中出現(xiàn)的故障問(wèn)題，從而避免大規(guī)模的電力事故發(fā)生[1]。由于區(qū)塊鏈具有數(shù)據(jù)的透明性和可靠性，其應(yīng)用也從單一的貨幣向不同類型的資產(chǎn)進(jìn)行延伸，試圖通過(guò)以創(chuàng)建資產(chǎn)價(jià)值的形式記錄每次資產(chǎn)的交易，從而實(shí)現(xiàn)更宏觀地對(duì)整個(gè)市場(chǎng)的去中心化。

當(dāng)前電力企業(yè)中主要以大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，大數(shù)據(jù)作為能源系統(tǒng)互聯(lián)互動(dòng)以及高度智能的優(yōu)勢(shì)，雖然大數(shù)據(jù)思維將各類數(shù)據(jù)信息資源由簡(jiǎn)單的處理對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)榱松a(chǎn)的基本要素，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力數(shù)據(jù)的細(xì)粒度采集和存儲(chǔ)，但同時(shí)也產(chǎn)生了“數(shù)據(jù)災(zāi)難”的問(wèn)題。以云計(jì)算作為電力數(shù)據(jù)管理的核心存在著數(shù)據(jù)管理成本高、管理效率低和第三方數(shù)據(jù)隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題[2]。同時(shí)電力企業(yè)當(dāng)前的電力數(shù)據(jù)無(wú)法用社會(huì)資源進(jìn)行實(shí)時(shí)的共享，從客觀角度看，電力數(shù)據(jù)成為獨(dú)立的一座孤島，進(jìn)而影響電力數(shù)據(jù)價(jià)值的下降以及軟硬件設(shè)備、資源的浪費(fèi)。而區(qū)塊鏈技術(shù)具有一定的去中心化、自治性、防泄漏性和公開(kāi)性等優(yōu)勢(shì)，在運(yùn)行方式、安全防護(hù)等方面與電力數(shù)據(jù)管理的需要相適應(yīng)，可以與電力數(shù)據(jù)形成互補(bǔ)，更能夠滿足電力數(shù)據(jù)管理的安全可信需求。因此，本文基于區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢(shì)開(kāi)展對(duì)電力數(shù)據(jù)管理架構(gòu)的研究。

1 基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)管理架構(gòu)研究

區(qū)塊鏈?zhǔn)怯蓞^(qū)塊有序鏈接起來(lái)形成的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中區(qū)塊是指數(shù)據(jù)的集合，相關(guān)信息和記錄都包括在里面，是形成區(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)塊都會(huì)帶有時(shí)間戳，作為獨(dú)特的標(biāo)記。具體地，區(qū)塊由兩部分組成：(1)區(qū)塊頭，鏈接到前面的區(qū)塊，并為區(qū)塊鏈提供完整性；(2)區(qū)塊主體，記錄了網(wǎng)絡(luò)中更新的數(shù)據(jù)信息。

1.1 基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)管理架構(gòu)整體設(shè)計(jì)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)將電力數(shù)據(jù)信息記錄在區(qū)塊鏈當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄，基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)管理架構(gòu)整體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)管理架構(gòu)整體設(shè)計(jì)圖Fig.1 Overall design of power data management architecture based on block chain

由圖1可以看出，區(qū)塊鏈的基本結(jié)構(gòu)是由區(qū)塊頭和區(qū)塊體構(gòu)成，每個(gè)區(qū)塊中區(qū)塊頭都與上一個(gè)區(qū)塊通過(guò)電力數(shù)據(jù)信息鏈相連接，形成電力數(shù)據(jù)信息的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。區(qū)塊作為電力數(shù)據(jù)信息的集合，記錄這一段時(shí)間范圍內(nèi)每條電力數(shù)據(jù)的信息或交易內(nèi)容[3]。區(qū)塊頭用于記錄在電力數(shù)據(jù)信息鏈鏈接的上一個(gè)區(qū)塊的散列函數(shù)值，保證電力數(shù)據(jù)的連續(xù)性，同時(shí)為了保證電力數(shù)據(jù)管理具有可追溯性，在區(qū)塊頭上還記錄每一個(gè)區(qū)塊中的時(shí)間戳。區(qū)塊體用于記錄在一定時(shí)間范圍內(nèi)所有的電力數(shù)據(jù)信息以及交易信息，在區(qū)塊鏈中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和監(jiān)督。

電力數(shù)據(jù)是電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，因此具備嚴(yán)格的權(quán)限審查機(jī)制，無(wú)法與公共區(qū)塊鏈鏈接并對(duì)其進(jìn)行管理。因此，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電力數(shù)據(jù)的共享，需要建立與區(qū)塊鏈鏈接的共識(shí)機(jī)制。首先，在初始化區(qū)塊節(jié)點(diǎn)上，對(duì)區(qū)塊鏈上所有[4]的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行考核評(píng)估，評(píng)估內(nèi)容包括對(duì)電力數(shù)據(jù)的采集積極程度、數(shù)據(jù)的查漏率以及電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)情況等，根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)排序，選擇其中前99個(gè)節(jié)點(diǎn)作為電力數(shù)據(jù)記錄節(jié)點(diǎn)。為了對(duì)選出的99個(gè)節(jié)點(diǎn)區(qū)塊進(jìn)行二次的驗(yàn)證，保證電力數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性，再選擇99個(gè)節(jié)點(diǎn)之后的30個(gè)節(jié)點(diǎn)作為對(duì)電力數(shù)據(jù)的監(jiān)督節(jié)點(diǎn)，其余區(qū)塊節(jié)點(diǎn)作為電力數(shù)據(jù)管理候選節(jié)點(diǎn)[5]。在對(duì)電力數(shù)據(jù)管理的過(guò)程中，通過(guò)區(qū)塊節(jié)點(diǎn)的工作運(yùn)行情況對(duì)其信用積分進(jìn)行實(shí)時(shí)的更改，定期通過(guò)對(duì)各個(gè)區(qū)塊節(jié)點(diǎn)所具有的信用積分進(jìn)行排序，從而完成對(duì)新一輪節(jié)點(diǎn)的選取。

1.2 電力數(shù)據(jù)記錄

為解決傳統(tǒng)電力數(shù)據(jù)管理中信息無(wú)法順暢傳遞，導(dǎo)致在傳遞過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真的問(wèn)題，本文采用扁平的分布式數(shù)據(jù)管理架構(gòu)對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。通過(guò)本文上述區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)管理架構(gòu)模式和共識(shí)機(jī)制，使得電力數(shù)據(jù)記錄的整個(gè)過(guò)程受到區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)中所有節(jié)點(diǎn)的共同監(jiān)督。為保證電力數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確性以及時(shí)效性，還需要電力數(shù)據(jù)記錄儀輔助完成。選用型號(hào)為RTU1560-CN55的電力數(shù)據(jù)記錄儀，記錄儀中含有Modbus RTU移動(dòng)通信協(xié)議，可進(jìn)行RS573半雙工通信，數(shù)據(jù)讀取功能號(hào)為0x08，數(shù)據(jù)寫(xiě)功能號(hào)為0x16，采用32為CRC校驗(yàn)，在記錄儀當(dāng)中儀表對(duì)于校驗(yàn)過(guò)程中存在錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)不進(jìn)行返回操作。RTU1560-CN55型號(hào)電力數(shù)據(jù)記錄儀數(shù)據(jù)幀格式為：起始位為1；數(shù)據(jù)位為8；停止位為1；無(wú)校驗(yàn)位。該信號(hào)電力數(shù)據(jù)記錄儀中所有RS573半雙工通信回路均遵守主/從方式。在這樣的方式中，電力數(shù)據(jù)與信息在單個(gè)主站和最多個(gè)送站之間形成傳遞關(guān)系，但在對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸過(guò)程需要注意，電力數(shù)據(jù)不可從一個(gè)從站開(kāi)始通信，只能由主站傳輸。所有RS573半雙工通信電路當(dāng)中的通信方式都是以打包的形式完成的，一個(gè)電力數(shù)據(jù)包可看作是一個(gè)簡(jiǎn)單的字符串，每個(gè)字符串當(dāng)中共有8位數(shù)字，但一個(gè)電力數(shù)據(jù)包當(dāng)中可同時(shí)容納最多128個(gè)字節(jié)。由字節(jié)和字符串構(gòu)成的電力數(shù)據(jù)包應(yīng)當(dāng)形成標(biāo)準(zhǔn)的異步串行數(shù)據(jù)，并按照8為數(shù)據(jù)位，1位停止位進(jìn)行傳遞。由主站發(fā)送請(qǐng)求，有從站做出響應(yīng)。

具體的電力數(shù)據(jù)記錄流程為：

第一步：區(qū)塊節(jié)點(diǎn)采集本地區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)中的電力數(shù)據(jù)，并將自身的公鑰作為標(biāo)識(shí)，向電力數(shù)據(jù)記錄節(jié)點(diǎn)提交上傳請(qǐng)求；

第二步：當(dāng)值的電力數(shù)據(jù)記錄節(jié)點(diǎn)對(duì)該節(jié)點(diǎn)中的公鑰進(jìn)行校驗(yàn)，并確定該節(jié)點(diǎn)上是否具備對(duì)電力數(shù)據(jù)上傳的權(quán)限，并回復(fù)、接收上一節(jié)點(diǎn)的上傳請(qǐng)求；

第三步：區(qū)塊節(jié)點(diǎn)利用自身私鑰對(duì)電力數(shù)據(jù)的摘要進(jìn)行數(shù)字化簽名，并利用當(dāng)值的電力數(shù)據(jù)記錄節(jié)點(diǎn)的公鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理；

第四步：通過(guò)當(dāng)值的電力數(shù)據(jù)記錄節(jié)點(diǎn)私鑰對(duì)加密后的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行解密處理，并利用電力數(shù)據(jù)上傳節(jié)點(diǎn)的公鑰對(duì)數(shù)據(jù)解鎖并數(shù)字化簽名，將解鎖后的摘要與原始電力數(shù)據(jù)的散列函數(shù)值比對(duì)[6]。確認(rèn)電力數(shù)據(jù)由該節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)上傳，將電力數(shù)據(jù)的摘要部分存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中，加密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中；

第五步：每隔十分鐘，通過(guò)當(dāng)值的電力數(shù)據(jù)記錄節(jié)點(diǎn)對(duì)區(qū)塊中的電力數(shù)據(jù)信息進(jìn)行非對(duì)稱加密計(jì)算，并將記錄節(jié)點(diǎn)中的公鑰標(biāo)注在區(qū)塊頭當(dāng)中，隨機(jī)選擇多個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)督節(jié)點(diǎn)對(duì)區(qū)塊頭中的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)；

第六步：重新生成區(qū)塊鏈，并將當(dāng)值數(shù)據(jù)記錄節(jié)點(diǎn)連接在區(qū)塊鏈當(dāng)中，對(duì)下一組電力數(shù)據(jù)管理。

在一個(gè)區(qū)塊中，每個(gè)電力數(shù)據(jù)均包含三個(gè)基本元素，分別為公鑰、電力數(shù)據(jù)摘要和元數(shù)據(jù)信息。公鑰主要用于對(duì)上傳的電力數(shù)據(jù)身份及訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)行識(shí)別；電力數(shù)據(jù)摘要主要用于對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行非對(duì)稱加密計(jì)算，用于驗(yàn)證電力數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是否完整；元數(shù)據(jù)信息中存儲(chǔ)著電力數(shù)據(jù)的描述性信息，例如電力數(shù)據(jù)的生成日期、生成種類等。最后對(duì)電力數(shù)據(jù)包進(jìn)行功能碼編制，每個(gè)電力數(shù)據(jù)包中的功能碼長(zhǎng)度為一個(gè)字節(jié)，主要用于通知各個(gè)從站應(yīng)當(dāng)執(zhí)行的何種操作，并通過(guò)相應(yīng)電力數(shù)據(jù)包中對(duì)應(yīng)的主站要求，完成相同功能碼字節(jié)的操作。功能碼編制可參照如下方式：功能碼0x0300的含有未讀取寄存器，主要功能是讀取一個(gè)或多個(gè)當(dāng)前寄存器中的電力數(shù)值；功能碼0x0600的含義為寫(xiě)單寄存器，主要功能是將指定的電力數(shù)據(jù)數(shù)值寫(xiě)入到對(duì)應(yīng)的單個(gè)內(nèi)部寄存器當(dāng)中；功能碼0x0900的含義為寫(xiě)多寄存器，主要功能是將指定的電力數(shù)據(jù)數(shù)值寫(xiě)入到對(duì)應(yīng)的多個(gè)內(nèi)部寄存器當(dāng)中。方便在后續(xù)的管理中根據(jù)不同的類別對(duì)電力數(shù)據(jù)查詢，提高對(duì)電力數(shù)據(jù)的搜索速度。

1.3 電力數(shù)據(jù)共享

電力企業(yè)當(dāng)前階段的電力數(shù)據(jù)傳輸以及交互通常采用傳輸控制協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)傳輸控制協(xié)議以及可編程Web編程程序協(xié)議進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸和交互。由于電力數(shù)據(jù)的共享雙方共同制定了可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約，因此在電力數(shù)據(jù)共享的過(guò)程中雙方均需要參照可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約完成對(duì)電力數(shù)據(jù)的生成以及解析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力數(shù)據(jù)的交互與共享。同時(shí)當(dāng)前數(shù)據(jù)加密技術(shù)十分成熟，并且能夠有效保障共享的電力數(shù)據(jù)在傳輸以及交換的過(guò)程中的安全條件，為共享雙方提供準(zhǔn)確、及時(shí)的電力數(shù)據(jù)信息。因此，本文基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)管理采用非對(duì)稱加密技術(shù)對(duì)電力數(shù)據(jù)資源共享，將電力數(shù)據(jù)共享建立在區(qū)塊鏈中，不增加第三方的介入直接對(duì)電力數(shù)據(jù)共享，圖2為電力數(shù)據(jù)共享的基本流程示意圖。

圖2 電力數(shù)據(jù)共享基本流程示意圖

在電力數(shù)據(jù)交易過(guò)程中，發(fā)送方首先用接收方特定的公鑰對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，從而形成電力數(shù)據(jù)密文，密鑰由發(fā)送方和接收方共同持有[7]，且不向第三方透露，保證信息在共享過(guò)程中的安全性。同時(shí)電力數(shù)據(jù)通過(guò)散列函數(shù)計(jì)算得到電力數(shù)據(jù)的摘要，并利用發(fā)送方的私鑰對(duì)摘要進(jìn)行簽名。由發(fā)送方將電力數(shù)據(jù)的密文和簽名共同發(fā)送到接收方，當(dāng)接收方收到后，利用發(fā)送方的公鑰對(duì)簽名和密文進(jìn)行解密處理，并通過(guò)散列函數(shù)計(jì)算得到電力數(shù)據(jù)摘要，并將獲取的兩份數(shù)據(jù)摘要對(duì)比，得到完整的電力數(shù)據(jù)，完成對(duì)電力數(shù)據(jù)的共享。共享數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)記錄的方式在共識(shí)機(jī)制中得到區(qū)塊鏈所有節(jié)點(diǎn)的認(rèn)可后，存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中進(jìn)行管理。

區(qū)塊鏈中的每一條電力數(shù)據(jù)的記錄都是通過(guò)公鑰完成確權(quán)工作，電力數(shù)據(jù)中的上傳信息、歸屬信息存儲(chǔ)在哪個(gè)區(qū)塊節(jié)點(diǎn)上都可通過(guò)公鑰驗(yàn)證得出[8]。基于區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化優(yōu)勢(shì)，在保證不通過(guò)第三方的情況下，可完成對(duì)電力數(shù)據(jù)的溯源，通過(guò)區(qū)塊鏈查詢可找出電力數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源、生成日期等信息。當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和共享被記錄在區(qū)塊鏈中時(shí)，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行篡改，保證數(shù)據(jù)的完整性和唯一性，防止出現(xiàn)在電力數(shù)據(jù)共享過(guò)程中出現(xiàn)違法造假行為。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，某些電力數(shù)據(jù)的共享為特征數(shù)據(jù)共享，而非數(shù)據(jù)公開(kāi)，而電力數(shù)據(jù)共享雙方通過(guò)簽訂協(xié)議約定的方式限制電力數(shù)據(jù)的使用權(quán)限以及使用范圍，雖然本文上述共享方式可以保證電力數(shù)據(jù)的安全性，但當(dāng)使用人員有意或無(wú)意地公開(kāi)電力數(shù)據(jù)源時(shí)，則會(huì)對(duì)源數(shù)據(jù)的所有者造成嚴(yán)重的利益威脅，因此在實(shí)際電力數(shù)據(jù)共享過(guò)程中還需要結(jié)合電力數(shù)據(jù)追蹤技術(shù)，為電力數(shù)據(jù)共享提供保障條件[9]。

1.4 電力數(shù)據(jù)安全管理保障

電力數(shù)據(jù)的分布面十分廣泛、數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)更多、數(shù)據(jù)的種類更多且數(shù)據(jù)間業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)性更加復(fù)雜，數(shù)據(jù)的使用方式更加廣泛，因此對(duì)于電力企業(yè)的電力生產(chǎn)、營(yíng)銷等帶來(lái)便利的同時(shí)，也對(duì)電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的安全帶來(lái)了更多的風(fēng)險(xiǎn)隱患。本文提出的基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)管理體系還需要增加電力數(shù)據(jù)安全管理系統(tǒng)[10]。根據(jù)電力數(shù)據(jù)管理的基本模式，提出電力數(shù)據(jù)安全管理的保障體系，如圖3所示。

圖3 電力數(shù)據(jù)安全管理保障體系

利用非對(duì)稱加密算法，將電力數(shù)據(jù)中發(fā)送方的公鑰加密存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)有人非法入侵?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)后，盜取到加密存儲(chǔ)的密文，若沒(méi)有該數(shù)據(jù)的私鑰則無(wú)法對(duì)密文進(jìn)行解密處理，防止電力數(shù)據(jù)的丟失[11]。在區(qū)塊鏈子中，每一條電力數(shù)據(jù)都有備份，并存儲(chǔ)在各個(gè)不同的區(qū)域中管理，當(dāng)非法入侵者對(duì)單一的數(shù)據(jù)庫(kù)攻擊或破壞不會(huì)影響整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的正常使用和管理。同時(shí)基于區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，以及分布式的管理結(jié)構(gòu)，當(dāng)電力數(shù)據(jù)在共享或傳輸?shù)倪^(guò)程中被寫(xiě)入到區(qū)塊鏈中，則任何的改動(dòng)都會(huì)對(duì)之后的所有電力數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，但在區(qū)塊鏈的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上都包含一份完整的區(qū)塊鏈信息，能夠快速找出被改動(dòng)的數(shù)據(jù)的改動(dòng)記錄，因此，在對(duì)區(qū)塊鏈中單獨(dú)的區(qū)塊改動(dòng)時(shí)，無(wú)法對(duì)整個(gè)區(qū)塊鏈篡改，保證電力數(shù)據(jù)的安全管理。

在電力數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，數(shù)據(jù)的發(fā)送方通過(guò)接收方提供的公鑰，首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，只有通過(guò)接收方和發(fā)送方共有的私鑰才能對(duì)加密文件解密[12]。同時(shí)在傳輸過(guò)程中共享的數(shù)據(jù)文件是加密文件，并非電力數(shù)據(jù)本身，因此原始電力數(shù)據(jù)不會(huì)在公共網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中傳播，保證在電力數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的安全性。

電力數(shù)據(jù)安全管理保障除上述操作外，還需要額外增加對(duì)電力數(shù)據(jù)保護(hù)的解析裝置，從而識(shí)別在電力數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的異常操作行為。在基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)管理架構(gòu)中，必須捕獲每個(gè)網(wǎng)格當(dāng)中的全部電力數(shù)據(jù)。通常情況下，攻擊者為了能夠?qū)刂破鞯木W(wǎng)絡(luò)視圖進(jìn)行修改，會(huì)利用所有數(shù)據(jù)鏈路層當(dāng)中的OpenFlow網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，對(duì)電力數(shù)據(jù)的消息子集進(jìn)行控制[13]。消息子集當(dāng)中主要包含的內(nèi)容為：特征性應(yīng)答消息、非特征性應(yīng)答消息、電力流量模式消息、數(shù)據(jù)包輸入消息等。為了保證配置端點(diǎn)位置得到有效接收，受信人的控制器裝置會(huì)使用特征性應(yīng)答消息指導(dǎo)設(shè)備完成對(duì)電力數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。基于此，為了有效提高重要電力數(shù)據(jù)的安全性，利用數(shù)據(jù)包解析裝置對(duì)具優(yōu)勢(shì)上述特征輸入的電力數(shù)據(jù)包進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)視，提高電力數(shù)據(jù)管理的安全性傳輸[14-15]。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

選擇某電力企業(yè)近5年的電力數(shù)據(jù)信息，并將其引入仿真實(shí)驗(yàn)軟件中，構(gòu)建虛擬電力數(shù)據(jù)庫(kù)。選用兩臺(tái)Windows 10，內(nèi)存容量為16GB的計(jì)算機(jī)，模擬電力數(shù)據(jù)的發(fā)送方和接收方。再選用另有一臺(tái)Windows 10，內(nèi)存容量為32GB的計(jì)算機(jī)，模擬電力數(shù)據(jù)的傳輸環(huán)境[16-22]。利用本文設(shè)計(jì)的基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)管理架構(gòu)方法建立電力數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，再利用傳統(tǒng)電力數(shù)據(jù)管理架構(gòu)方法建立傳統(tǒng)電力數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。隨機(jī)選擇1000條電力數(shù)據(jù)信息，其中500條電力數(shù)據(jù)信息利用本文管理平臺(tái)傳輸，并將其設(shè)為實(shí)驗(yàn)組，另500條電力數(shù)據(jù)信息利用傳統(tǒng)管理平臺(tái)傳輸，并將其設(shè)為對(duì)照組。比較實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組在電力數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的延遲時(shí)間。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備完成對(duì)比實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄，本文對(duì)比實(shí)驗(yàn)主要對(duì)比內(nèi)容為本文管理平臺(tái)傳輸與傳統(tǒng)管理方法在對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行管理過(guò)程中傳輸?shù)难訒r(shí)時(shí)間指標(biāo)，因此根據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)?zāi)康男枰瑢?shí)驗(yàn)組與對(duì)照組完成傳輸后的延遲時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，并繪制成如圖4所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖。

圖4 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

圖4中，顯示了實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組兩組電力數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻憫?yīng)延遲時(shí)間，由圖3中的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)電力數(shù)據(jù)量增加時(shí)，實(shí)驗(yàn)組延遲時(shí)間在8～60ms范圍內(nèi)，對(duì)照組的延遲時(shí)間在40～150ms范圍內(nèi)。其主要原因是實(shí)驗(yàn)組區(qū)塊鏈提供的服務(wù)響應(yīng)時(shí)間與對(duì)照組相比較低。因此，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)管理架構(gòu)方法可以有效縮短電力數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的延遲時(shí)間，提高了管理效率，更進(jìn)一步降低了對(duì)電力數(shù)據(jù)管理的成本，滿足高效性和安全性的電力數(shù)據(jù)管理應(yīng)用，符合現(xiàn)階段電力企業(yè)管理的經(jīng)濟(jì)需求，具有更高的應(yīng)用價(jià)值。此外，在基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)管理體系結(jié)構(gòu)方法中，還涉及了區(qū)塊鏈、密鑰等技術(shù)。該架構(gòu)方法的主要目的是使電力企業(yè)各項(xiàng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的可用性更高，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交互，并保證數(shù)據(jù)管理的高可擴(kuò)展性。為進(jìn)一步促進(jìn)電力企業(yè)各項(xiàng)電力數(shù)據(jù)管理及電力業(yè)務(wù)的服務(wù)提供條件，與傳統(tǒng)電力數(shù)據(jù)管理方法相比，其管理結(jié)構(gòu)能夠有效減少電力企業(yè)電網(wǎng)設(shè)備的使用，增加設(shè)備的利用率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)集中式云存儲(chǔ)的電力數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)設(shè)施相比，基于區(qū)塊鏈的電力數(shù)據(jù)管理體系結(jié)構(gòu)能夠更有效地將電力企業(yè)的全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)遷移到云存儲(chǔ)環(huán)境中，從而提供更高效的解決方案，同時(shí)由于傳統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的效率和有效性，能夠有效地避免網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源開(kāi)銷。

3 結(jié)束語(yǔ)

區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種新的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，因其去中心化、公開(kāi)、透明等特性與電力數(shù)據(jù)管理的理念相符，在未來(lái)電力數(shù)據(jù)管理中具有廣泛的應(yīng)用的潛力。本文從區(qū)塊鏈技術(shù)本身出發(fā)，剖析了區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)及其對(duì)電力數(shù)據(jù)管理的體現(xiàn)；然后介紹了若干區(qū)塊鏈技術(shù)在電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理中已有的實(shí)踐；并從功能維度、對(duì)象維度和屬性維度等對(duì)區(qū)塊鏈在電力數(shù)據(jù)管理中的潛在應(yīng)用進(jìn)行了歸納總結(jié)。總結(jié)了未來(lái)區(qū)塊鏈技術(shù)在電力數(shù)據(jù)管理中可能遇到的挑戰(zhàn)。現(xiàn)階段區(qū)塊鏈技術(shù)在電力數(shù)據(jù)管理應(yīng)用方興未艾，希望本文能夠?yàn)殡娏?shù)據(jù)管理研究者對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)及其應(yīng)用的研究提供參考。