基于Fabric區塊鏈技術的電力企業人資信息化系統研究

苗堃 鄭冰冰 張建軍 李峙 李會霞 王明曉

關鍵詞：區塊鏈;人資信息化系統;Fabric;加密算法;橢圓曲線函數;共享能力

常規技術中，企業人事管理主要依賴人工方式，由于電力企業人資信息原始數據龐大，在管理過程中很容易產生新的數據，在管理這些龐大數據時，人力資源和時間浪費，還容易潛在錯誤和信息遺失的風險。因此，現有的管理方法很難適應現代電力企業快速發展。具有去中心化、去信任化、防篡改和信息可追溯等特性區塊鏈起源于比特幣，是構建比特幣區塊鏈和交易信息加密傳輸的基礎技術，但是現有技術對該技術。

文獻[1]和文獻[2]均提到了區塊鏈的應用方法，但對區塊鏈底層技術及關鍵技術未做詳細描述。文獻[4]和文獻[5]雖然提到了其關鍵技術，但對該技術的應用的描述不夠詳盡，無法獲取區塊鏈應用技術。以區塊鏈關鍵技術為底層架構，構建出新型的電力企業人資信息化系統，下文將詳細說明。

1總體架構設計及應用方法

1.1總體架構設計

基于Fabric設計出通用的權限區塊鏈（Permissioned Chain）的人力資源的信息化系統，能夠適用多種場合的資源信息交互。該系統融合了共識算法、加密算法、數字資產交互、信息共享、數據傳遞、智能合約以及身份認證等多種技術，在系統應用中能夠即時切換，通過模塊化設計實現了人力資源信息的去中心化管理，大大提高了信息化程度。其架構設計圖如1所示。

該人資信息化系統主要包括不同的人資信息成員分布模塊、區塊鏈底層架構、交易和智能合約等。在人資信息成員模塊中，比如有員工模塊、管理人員模塊、人事部門模塊和董事會模塊等，根據用戶需要，可對這些模塊進行擴展。這些模塊中的信息通過區塊鏈中的各個節點在區塊鏈網絡中互相連接，其結構形式呈現鏈條式的方式，通過各個不同節點之間的應答實現處于區塊鏈網絡中的設備之間的信息互換。通過采用該技術，使得人力資源管理系統基于區塊鏈技術實現P2P節點網絡維護系統的安全運行，以及維護全網區塊鏈的交易和全過程存儲等。在企業管理中，人力資源信息通過區塊鏈底層結構，還能夠通過區塊鏈節點將PC機和云端數據系統、數據管理中心、移動式設備中的各相鄰節點的數據信息發布到區塊鏈網絡中，采用該技術手段使得企業信息網絡之間能夠安全穩定地運行，進而實現數據的安全共享。在底層區塊鏈架構中，還融人了加密算法，通過加密實現人力資源信息化數據的保密處理。加密算法能夠使加密、共享、去中心化功能體現的非常到位。

1.2應用方法

基于Fabric的人資信息化系統架構示意圖如圖2所示，通過將不同的模塊連接到區塊鏈網絡節點，再通過上鏈連接通訊。在具體應用中，需要對上述數據模塊中各個信息進行整合，然后形成各個模塊的數據庫，為每位員工的電子信息檔案提供存儲、修改以及編輯等數據平臺。在數據訪問權限方面，該系統為每位員工及管理者提供賬號，員工具有提報支撐材料的權限，管理員具有相應的審核和數據完善權限，同時滿足員工和管理員對信息的查詢及統計等功能。系統采用“分布式錄入、集中審核”的信息錄入方式，員工在處于區塊鏈網絡中的各個節點能夠各自錄入信息，不同種類的信息通過相關專業管理員審核后提交至人力資源部，人力資源部經線下確認證實無誤后，數據將采用專用符號水印處理后歸并至區塊鏈，完成信息處理;

2區塊鏈底層技術

2.1區塊鏈技術架構

區塊鏈從技術架構上通過數據層、網絡層、共識層、激勵層和智能合約層構成。數據層利用Merkle樹進行數據存儲，在結構上通過區塊以鏈式的方式連接。由于在數據結構中利用了數字簽名、哈希函數、非對稱加密技術，因此在數據交互中具有較高的安全性能。網絡層主要由若干個網絡節點交織而成，通過不同的網絡節點，利用點對點技術實現數據通訊和連接，省去了傳統技術利用中心服務器的技術弱勢，使得網絡內節點設備能夠互通互聯。在網絡中的共識層中，共識機制的存在能夠將區塊鏈網絡中設置的數據進行一致性交互，這樣具有較好的數據共識能力和數據防攻擊能力。激勵層在區塊鏈中能夠提供激勵措施，使得網絡節點的作用在區塊鏈中充分激發出來，并能夠進行安全驗證。在智能合約層中，充分利用了各種程序算法，執行和計算區塊鏈網絡中各種數據之間的關系，區塊鏈技術架構如圖3所示。

在區塊鏈底層技術中，重要因素有共享賬本、共識算法和P2P網絡。共享賬本是在區塊鏈技術中，在不同區域或者不同網絡節點能夠實現數據共享和傳遞的數據資產庫，網絡節點內的設備能夠獲取唯一、真實賬本的副本，該副本用于顯示、反映信息變動，時間僅僅需要幾秒或者幾分鐘。通過公鑰、私鑰或者簽名的方式進行保密存儲。共識算法大多依賴于密碼學，這有很多種算法，比如PoW、PoS、DPoS、PBFT和聯合共識等。加密算法有DES、3DES、Blowfish加密算法、Twofish加密算法、IDEA、RC6或CAST5中的任意一個。這種共識方式能夠將網絡通過特殊節點列表達成共識，進而實現數據的計算和應用，提高數據的應用能力。在區塊鏈網絡技術中，為了實現分布式賬本的能力，需要應用到P2P（PeertoPeer，P2P）網絡，通過該網絡中設置的不同節點，能夠實現節點內各種服務器之間的信息交互。

本研究采用橢圓曲線函數實現對數據的加密和計算，以加強數據的隱私。其中橢圓曲線函數的方程式為：

通過上述算法完成公鑰的加密，在完成私秘加鑰時，假設采用私鑰dA加密數據z，采用這樣的方式進行：選擇數據k，令：0≤k≤1，然后采用以下公式計算：

如果最終計算后得出s—O，則重新計算。然后就生成了數據簽名signature（r，s），實現了私密加鑰。保證了人力資源信息的安全。

2.2區塊鏈人資數據共享方法

數據在共享時，無需第三方媒介，發送數據時，通過接收方的公鑰將數據信息加密，然后產生數據密文，增強了數據傳遞過程中的安全性。在接收數據時，利用區塊鏈中的hash函數先計算出傳遞數據的摘要，然后通過私鑰先對摘要數字簽名。數據發送方同時可以發送數據密文和簽名。接收方通過公鑰對數據進行解密，首先得到摘要信息，然后進行身份驗證，再利用私鑰進行數據解密，再次利用hash函數獲取摘要信息。用戶可以通過數據對比，對數的完整性進行驗證，繼而實現數據的交互和共享。在區塊鏈網絡中，通過共識機制能夠獲取相關節點信息。企業高管還能夠通過數據節點追溯數據源頭，具有數據可查、可控的功能。數據共享原理圖如圖5所示。

3實驗分析及結果

本研究的系統在2019年于國網河南省電力公司濟源供電公司進行了應用，用于統計2018年公司員工業績薪檔積分。在采用本技術方案進行試驗時，選擇的操作系統為Microsoft Windows2010，64位。主要開發工具為Visual Studio201 5，OpenCV 3.0。運行環境硬件參數為CPU：Inter（R） Core（TM） i7;主頻為2.59 GHz;內存8G。實驗中在Visual Studi0 2015的環境下利用C++來實現對電力企業人資信息化的管理。在驗證應用效果時，通過文獻一、文獻二、文獻四、文獻五進行對比分析。其中員工用戶界面分別如圖6所示。

管理員用戶界面如圖7所示。

登錄之后，呈現出各種功能界面，該界面如圖8所示。

在功能框架中，由展示交互區、公告搜索區、數據縣市區和功能菜單區等組成。在個人界面上，可進行基本資料、工作資料等內容的增刪改操作。在詳情界面上，其由項目信息區和圖片展示區組成。其中項目信息區顯示各項目詳細資料，圖片展示區對應電子成果等。在待辦界面上，通過查看待辦業務，用戶可明確所提交項目的進展程度，明確項目狀態，及時規劃工作，為高效開展任務作保障。在積分界面中，人資積分詳情展示，積分系統具備“回溯”功能，可展示該業績詳細信息。在規劃界面中，能夠有利于員工和管理員明晰企業關于員工業績和薪檔積分等項目的最新要求或規定。在編輯界面，可開啟圖形化索引多類業績圖標，為用戶編輯數據提供便捷的定位。

然后對數據傳遞的實效性和保密性進行試驗。假設人力資源信息化數據容量為100G，在24個小時內進行傳遞，然后采用文獻一、二、四、五的方法與本文設計的方法進行數據對比，得出表1所示的數據。

通過在國網河南省電力公司濟源供電公司內進行一段時間內的運行，再進行數據大調查，得出如表2所示的數據。

然后再利用人工記錄的方式，通過Internet網絡進行數據傳遞，采用相同的黑客進行攻擊，然后對數據的完整性進行評價。在模擬黑客試驗時，采用這樣的方法：在安裝通訊軟件時，卸載一些補丁程序，或者卸載容易受外界通訊影響的程序，使得通訊程序顯得不完整。在通訊過程中，啟動干擾、攻擊程序，或者啟動能夠破解通訊程序的一些小應用程序。然后再觀察數據完整性。其中數據的完整性計算公式為：

通過上述計算，可以得出如圖9所示的對比示意圖。

通過上圖可以看出，在相同時間內，采用相同的黑客對正在傳輸的數據進行攻擊，采用常規方法的數據完整性低于80%，采用區塊鏈技術時，數據的完整性高于90%，近乎100%。因此，采用區塊鏈技術的數據完整性遠遠高于常規方法的數據完整性。區塊鏈技術的應用對人資信息化系統的建設，起到去中心化、誤操作、去除無效信息的關鍵作用，具有積極有益的技術效果。

4結論

基于Fabric區塊鏈技術構建出電力企業人資信息化系統，用戶能夠根據管理的需要，對區塊鏈中的模塊進行擴展使用。又對區塊鏈底層關鍵技術和加密算法進行了說明，實現了電力企業人資信息化建設，用戶能夠在人資信息化平臺之間存在大量的數據進行傳遞與共享，本文設計的人資信息化系統在大數據的背景下，使現有的系統不斷完善，并為管理層的決策執行起到強有力的輔助支撐功能，更好地促使企業和員工同步發展。