研究能源区块链的关键技术及信息安全问题.源泉

区块链技术的去中心化、开放、智能和共享与能源互联的理念相吻合，业界普遍认为其在能源互联中的应用将有效支撑多类型能源系统的开放互联和多用户的广泛深度参与。现阶段研究大多针对区块链在能源互联中的各个应用场景的应用模式、关键技术和发展思路等，缺乏对能源区块链信息安全问题的系统研究。本文从能源区块链的关键技术入手，系统分析了区块链应用于能源互联所面临的安全挑战和应对策略，并探讨了能源区块链安全防护体系的构建。

2论文所解决的问题及意义

本文分析了能源互联对区块链的技术需求和引入区块链的适用性，并提出能源区块链的概念。在此基础上，从共识机制、加密算法和智能合约三个方面对能源区块链发展的关键技术进行分析。接着从私钥丢失、隐私泄露和协议攻击三个角度重点分析了区块链应用于能源互联所面临的安全挑战和应对策略，并探讨了能源区块链安全防护体系的构建。最后，给出了能源区块链发展的相关建议，希望本文的研究成果对解决区块链在能源系统中应用的信息安全问题提供一定的参考。

论文重点内容

1）能源区块链面临的安全挑战和应对策略

私钥丢失：

目前普遍采用的用户自行私钥存储方案无法抵抗攻击者在获取用户设备后对其使用离线字典攻击，尚缺少私钥认证所需的可信环境，区块链的分布式存储结构也不利于私钥的补发管理。

我更愿意相信恩尼格玛密码的破译为了防止私钥丢失，可以采用秘密共享机制对节点私钥进行保护。在秘密共享过程中，各参与者使用其身份标识自身的私钥份额，并使用自身的私钥作为秘密份额，可以在秘密分发的同时进行秘密份额的分发，事先无须进行任何处理。私钥重构过程中，为防止各个参与者之间的相互欺骗，任意参与者均可验证某参与者提交的份额是否有效，重构中也无需真正的秘密份额，因此既保证较高的处理效率，又无需维护安全通道。

图1私钥分享与重构 隐私泄漏：

目前区块链上传输和存储的交易数据都是公开透明的，对于涉及众多能源子系统交易用户隐私的能源互联来说，数据的公开显然不符合监管要求，尤其是敏感数据需要平衡隐私保护和合规监管。一方面应保护能源互联各参与主体在区块链上的交易隐私，另一方面又要防止非法参与者利用其进行非法交易。

为加强各参与主体的隐私保护，可采取如下应对策略：一是由认证机构代理参与主体进行交易，从而避免参与主体的隐私和重要信息的泄露。二是限制交易数据的广播范围，将交易数据的传输限制在部分关键节点之间。三是设置相应的访问权限控制机制，对数据信息的读写进行控制。四是采用环签名、同态加密、零知识证明等技术，避免隐私暴露。

协议攻击：

能源行业具有较强的垄断性，某些利益集团完全有可能拥有超过某种共识机制容错性的能力，从而使能源区块链面临着严峻的安全威胁。此外，当区块链的协议需要更新时，会出现某些节点无法获取新版本或无法及时获取新版本的问题，导致不同节点运行的协议版本不一致，进而带来硬分叉和软分叉的问题。图2为以PoW机制为例具有60%算力占比的节点更新了协议版本后，硬分叉和软分叉对新版协议的支持情况对比。

a）硬分叉

b）软分叉

图2硬分叉和软分叉示意图 为此，一方面应采用共识机制和现实监管相结合的方式，如通过资产抵押、法律监管等手段进行联合管控，对能源互联各参与主体的准入进行严格把关。另一方面，在更新区块链的共识机制时，应避免产生硬分叉，尽可能使用软分叉。

）能源区块链的安全防护体系构建

为应对能源区块链面临的各种安全挑战，提出以“结构+本体+管理”为基础，全面覆盖分区分域、边界防护、数据安全、应用安全、密钥安全、安全审计与预警、应急机制七个维度的全方位立体防护体系，同时安全防护必须贯穿能源区块链信息系统的全生命周期，从而有效适应未来能源区块链的发展需要。

图 能源区块链安全防护体系 4结论

本文结合能源互联的实际应用需求，对能源区块链的共识机制、加密算法和智能合约等关键技术进行对比分析。针对私钥丢失、隐私泄露和协议攻击等信息安全问题，提出相应的应对策略，并从结构安全、本地安全、管理安全三个方面构建能源区块链的安全防护体系。希望本文的研究成果对解决区块链在能源系统中应用的信息安全问题提供一定的参考。需要指出，本文重点关注的是能源区块链的信息安全问题，未来有关能源区块链的交易性能、软硬件局限性、治理规则等问题还有待进一步深入地研究。