[发明专利]一种基于V-raft共识算法进行能源交易的区块链系统

说明书

本发明提出一种基于V‑raft共识算法进行能源交易的区块链系统，属于计算机软件汇编程序与数据安全领域。该系统共识层使用V‑raft共识算法，这种改进的共识算法在原有Raft共识算法的基础上，增加节点状态表对崩溃容错进行优化，分别作用于领导节点选举和日志复制阶段；减少追随节点由于网络不稳定而状态自转成为候选者扰乱节点日志复制进程，缩短领导节点等待追随节点回复日前复制结果的时间。与现有的能源区块链网络相比，本发明弃用POW等消耗算力的共识算法与PBFT等不可动态增删节点的共识算法，在联盟区块链的入网审核基础上使用改进后的V‑raft共识算法加快能源交易的共识效率与交易并发处理速度。

技术领域

本发明属于计算机软件汇编程序与数据安全领域，具体是一种基于V-raft共识算法进行能源交易的区块链系统。

背景技术

随着中本聪在2008年发布的《Bitcoin：a peer-to-peer electronic cashsystem》提出了一种在不信任环境中完成可信交易的交易方式，随后2009年上线的比特币系统打破了传统的中心化交易方式，比特币依托区块链技术允许在一个完全去中心化的分布式环境中实现与传统中心化环境下相同的业务功能，而完成该功能的关键便是共识算法，共识算法是对分布式数据库保持一致性的可靠技术支撑。

在区块链网络中，共识算法分为强一致性和弱一致性。强一致性是指任意时刻所有节点中的数据都是相同的，弱一致性是指不保证任意时刻任意节点上的数据都是相同的，但是最终会归于一致。在能源互联网中，传统的能源交易方式是能源发电商将自己的电力能源卖给大电网，再经过大电网的统一调配从省调再到市调，层层调度，这必然导致人力资源浪费和输电线电力损耗。因此，提出将区块链用于能源互联网中，允许本地发电商就近出售电力，并针对电力交易这一特殊场景，提出一种适宜的共识算法，使用节点状态表对节点的相关重要指标进行监督，打造更加安全高效的能源交易平台。

发明内容

本发明的目的在于为能源交易提供一种基于高效安全共识算法V-raft的能源区块链系统。加快能源交易的共识效率，与交易的并发处理速度。

为了实现上述目的，本发明提供了基于高效安全共识算法V-raft的能源区块链系统，其中V-raft共识算法是针对现有的Raft共识算法的一种改进，是一种基于节点状态表的崩溃容错算法，基于V-raft共识算法的能源区块链系统是将区域内的所有能源发电商和用电商以及大电网利用智能电表连接起来，购售电使用链上购买，链下交易的方式。包括物理层、数据层、网络层、服务层和应用层；

在物理层，智能电表作为物联网设备将记录到的用户发用电设备中的信息实时的上传到交易平台，经过数据层对数据机构化的处理，存储在结构化的数据库中，在网络层采用两季分层的结构，以满足不同用电需求量的用户交易需求，服务层完成对节点身份注册与认证、交易流程处理等相关工作，应用层用来现实相关数据；完成以上功能需要区块链的多种技术联动处理，其中，共识算法最为重要，共识算法工作在网络层，当交易用户发起智能合约进行交易时，共识算法进行验证，共识过程包括分为执行-排序-验证三个阶段：执行阶段，智能电表读取到发电信息之后会发送包含签名、链码名等信息的请求给监管机构部署的节点进行模拟交易并进行背书操作，并将得到的背书信息以及模拟交易的结果返回到客户端；

进一步的，客户端在收到足够多的背书信息后会将背书信息以及获取的模拟结果发给参与排序的电网节点进行排序并生成区块，并把打包好的区块发送到网络中的产消者用户节点上；