基于區(qū)塊鏈技術(shù)的核安全管理體系信息化研究

趙永登

（華能山東石島灣核電有限公司，威海 264312）

1 用區(qū)塊鏈技術(shù)促進(jìn)核安全管理體系信息化的必要性簡析

中共中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)專題研究了區(qū)塊鏈技術(shù)在新的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)變革中的應(yīng)用。習(xí)近平總書記在主持學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)，要把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口，明確主攻方向，加大投入力度，著力攻克一批關(guān)鍵核心技術(shù)，加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。當(dāng)前，區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用已延伸到數(shù)字金融、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、供應(yīng)鏈管理、數(shù)字資產(chǎn)交易等多個(gè)領(lǐng)域。習(xí)近平總書記特別指出，要推動(dòng)區(qū)塊鏈底層技術(shù)服務(wù)和新型智慧城市建設(shè)相結(jié)合，探索在信息基礎(chǔ)設(shè)施、智慧交通、能源電力等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。要求相關(guān)部門及其負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)要注意區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，提高運(yùn)用和管理區(qū)塊鏈技術(shù)的能力。在此之后，工信部等有關(guān)部門相繼出臺(tái)了引導(dǎo)、鼓勵(lì)、規(guī)范區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的相關(guān)制度和規(guī)范，至此，全社會(huì)掀起了應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的熱潮。

國家生態(tài)環(huán)境部新頒布的《核動(dòng)力廠管理體系安全規(guī)定》［1］明確要求，核動(dòng)力廠要“開展信息化建設(shè)，利用先進(jìn)信息技術(shù)為知識(shí)和信息管理提供安全可靠的平臺(tái)和工具，采取有效措施保證網(wǎng)絡(luò)和信息安全”。近期，國家發(fā)展改革委、國家能源局、生態(tài)環(huán)境部、國資委、國防科工局聯(lián)合發(fā)文（發(fā)改能源〔2021〕1536 號(hào)文件），針對(duì)某核電廠燃料組件破損事件的教訓(xùn)，要求各核電控股集團(tuán)進(jìn)一步加強(qiáng)核電運(yùn)行管理，明確提出“積極利用信息化技術(shù)加強(qiáng)對(duì)人員行為的提醒和監(jiān)督”。在一系列政策的鼓勵(lì)和引導(dǎo)下，國內(nèi)部分核電廠已經(jīng)開始不斷升級(jí)迭代信息化系統(tǒng)，智慧工廠、智能電站等信息化建設(shè)方興未艾。在可預(yù)見的未來，區(qū)塊鏈、人工智能等現(xiàn)代先進(jìn)IT 技術(shù)必將廣泛應(yīng)用到核電安全管理的各個(gè)領(lǐng)域。

2 從切爾諾貝利核事故中分析核電安全的管理痛點(diǎn)

雖然切爾諾貝利核事故已經(jīng)過去36 年了，但它仍然是我國核能與核技術(shù)利用事業(yè)安全發(fā)展的前車之鑒。隨著政策和技術(shù)等外部條件和環(huán)境的發(fā)展和變化，我們可以站在一個(gè)全新的角度分析這場(chǎng)事故，并總結(jié)新的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和痛點(diǎn)。

切爾諾貝利核事故［2，3］是一起由于管理嚴(yán)重缺位導(dǎo)致的核事故。切爾諾貝利核電站機(jī)組成員在無任何應(yīng)急處理預(yù)案的條件下，開展一個(gè)沒有經(jīng)過嚴(yán)格論證的反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的先天缺陷以及操作員一系列違規(guī)操作導(dǎo)致核電站功率瞬間大幅度拉升，并最終導(dǎo)致核電站的爆炸與堆芯石墨外泄。綜觀整個(gè)核事故的過程，從反應(yīng)堆設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)引入的設(shè)計(jì)缺陷，到核電站的不規(guī)范調(diào)試活動(dòng)，再到應(yīng)急準(zhǔn)備與應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案的缺失，最后到一系列不遵守安全規(guī)定與安全預(yù)設(shè)的違規(guī)操作，都體現(xiàn)出了核安全管理的嚴(yán)重缺位。

通過切爾諾貝利核事故的慘痛教訓(xùn)，我們可以總結(jié)出，在沒有新技術(shù)，特別是沒有計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，核安全管理的兩大痛點(diǎn)：一是核安全管理對(duì)理性的高度需求與人的感性之間的矛盾；二是核安全應(yīng)急響應(yīng)對(duì)效率和即時(shí)性的高度需求與復(fù)雜管理流程之間的矛盾。這兩大痛點(diǎn)是當(dāng)前核安全管理和運(yùn)行面臨的重大挑戰(zhàn)，是必須徹底解決的重大管理戰(zhàn)略問題。面向核安全管理信息化、智能化的未來，區(qū)塊鏈等新興計(jì)算機(jī)技術(shù)的集成應(yīng)用在解決上述兩大痛點(diǎn)中的地位和作用將更加突出。

3 區(qū)塊鏈和智能合約技術(shù)在核安全管理中的應(yīng)用價(jià)值與潛力

3.1 區(qū)塊鏈技術(shù)能夠有效保證核安全責(zé)任落實(shí)

區(qū)塊鏈技術(shù)［4，5］本質(zhì)上是一種由事務(wù)、區(qū)塊以及鏈三部分組成的分布式賬本技術(shù)。這里的“事務(wù)”，理論上可以是任何根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)邏輯需求而抽象的數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)的格式和內(nèi)容可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求自行定義。應(yīng)用到核安全管理領(lǐng)域時(shí)，“事務(wù)”理論上可以抽象為諸如控制棒、閥門等某一核電設(shè)備的某一組動(dòng)作的控制邏輯，也可以是核安全監(jiān)管指令的下達(dá)、執(zhí)行、反饋過程的數(shù)據(jù)化抽象，甚至可以是一個(gè)普通的核電管理程序（制度）文本的編制、審核、批準(zhǔn)及其內(nèi)容的執(zhí)行、反饋等環(huán)節(jié)的過程記錄。這里的“區(qū)塊”，便可以看作承載上述“事務(wù)”的“容器”，或者是記載實(shí)際業(yè)務(wù)邏輯的“賬頁”。這里的“鏈”，便是這些“區(qū)塊”以密碼學(xué)的某種算法按照某種規(guī)則（如時(shí)間序列）組織起來的分布式存儲(chǔ)方式，且數(shù)據(jù)不可篡改。在一個(gè)分布式系統(tǒng)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)在本地維護(hù)一個(gè)由密碼學(xué)技術(shù)打包串聯(lián)的區(qū)塊鏈賬本副本，并通過特定的共識(shí)協(xié)議來保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)的副本的最終一致性。分布式系統(tǒng)中的任何一方想要在賬本上添加一條事務(wù)記錄，必須將該條記錄使用數(shù)字簽名技術(shù)簽名后廣播至系統(tǒng)中的所有節(jié)點(diǎn)，并經(jīng)過半節(jié)點(diǎn)確認(rèn)后分別添加至各自區(qū)塊鏈鏈尾，并使用哈希算法打包上鏈。區(qū)塊鏈的去中心化、高冗余、高備份以及共識(shí)協(xié)議保證最終一致性，決定了區(qū)塊鏈系統(tǒng)中區(qū)塊鏈的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)、時(shí)序記錄特性以及數(shù)字簽名的不可篡改、不可抵賴等技術(shù)特性，則決定了任何第三方都可以快速地回溯查找特定的上鏈記錄以及對(duì)應(yīng)的記錄源頭，記錄源頭則對(duì)自己提交的記錄負(fù)責(zé)，不可抵賴。

綜上所述，區(qū)塊鏈技術(shù)可不依賴額外的第三方管理機(jī)構(gòu)或硬件設(shè)施，在一定條件下，可不設(shè)中心管制，通過分布式計(jì)算和存儲(chǔ)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了信息自我驗(yàn)證、傳遞和管理，所有節(jié)點(diǎn)能夠在系統(tǒng)內(nèi)自動(dòng)安全地驗(yàn)證、交換數(shù)據(jù)，不需要任何人為的干預(yù)。此外，整個(gè)系統(tǒng)信息對(duì)授權(quán)的成員或節(jié)點(diǎn)高度透明，且數(shù)據(jù)不可篡改，便于回溯。區(qū)塊鏈技術(shù)的這些固有特征，與核安全管理體系的本質(zhì)要求高度吻合。比如，“如何保證核安全的高效科學(xué)監(jiān)管，將核安全法規(guī)和導(dǎo)則明確的核電廠各項(xiàng)設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營規(guī)定落到實(shí)處”，是核安全管理體系的關(guān)鍵；而區(qū)塊鏈技術(shù)以其數(shù)據(jù)的開放、獨(dú)立、可信等特征，可保證將核安全法定職責(zé)有效落實(shí)到監(jiān)管者、運(yùn)營主體、電廠部門甚至具體崗位；再如，核安全管理的一個(gè)重要原則就是要充分考慮人的能力和其局限性，因此，每個(gè)核電廠都高度重視人因管理，目的就是要最大限度地減少人的非理性對(duì)核電安全的威脅；而區(qū)塊鏈作為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，如果將人的一系列操作或者行動(dòng)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)邏輯并“上鏈”，從而輔助人進(jìn)行操作或者決策，便可最大限度地克服人的非理性。另外，區(qū)塊鏈技術(shù)的開放、可信性，可非常方便地進(jìn)行“鏈上”知識(shí)共享，便于形成理性、快速反應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)反饋或操作輔助決策系統(tǒng)。特別是針對(duì)不同核電廠的相同型號(hào)的核電機(jī)組，如果由各核電廠共同維護(hù)一條相同型號(hào)機(jī)組的開放、可信的經(jīng)驗(yàn)反饋“知識(shí)鏈”，則可有效規(guī)避相同的錯(cuò)誤在其他時(shí)刻再次發(fā)生。總之，一個(gè)用于管理和記錄核電運(yùn)行與操作事務(wù)的區(qū)塊鏈系統(tǒng)能夠極大地加強(qiáng)核安全管理的責(zé)任落實(shí)。

3.2 智能合約能夠即時(shí)處理具體核安全管理業(yè)務(wù)流

智能合約［6，7］是一種以區(qū)塊鏈作為底層架構(gòu)和邏輯的分布式程序，由特定的程序語言編寫，并在特定的區(qū)塊鏈虛擬機(jī)環(huán)境內(nèi)編譯部署。智能合約以新加入?yún)^(qū)塊鏈的區(qū)塊作為輸入，并根據(jù)輸入?yún)^(qū)塊上的事務(wù)以及自身程序邏輯來觸發(fā)特定的事務(wù)或操作。在軟件工程實(shí)踐中，智能合約可被理解為根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)情景，以代碼形式組織而成的“if-then”結(jié)構(gòu)的規(guī)則和邏輯。這類規(guī)則和邏輯應(yīng)用在金融或交易領(lǐng)域，可按照交易雙方事先協(xié)商確定的協(xié)議，在滿足特定條件的情況下，由代碼自動(dòng)完成相關(guān)交易。當(dāng)這類規(guī)則和邏輯應(yīng)用到核安全管理領(lǐng)域時(shí)，可以是工作票中的一系列實(shí)際業(yè)務(wù)的自動(dòng)執(zhí)行或確認(rèn)；也可以是某一既定工作流程在一系列代碼控制下的自動(dòng)執(zhí)行；甚至可以是以經(jīng)驗(yàn)反饋為主要內(nèi)容的核安全知識(shí)共享及價(jià)值傳播（或交易）系統(tǒng)。因此，智能合約具備實(shí)現(xiàn)大量的既定安全程序的能力，能夠有效輔助核電安全管理。

一份智能合約的完整生命周期如下：（1）初始化：由程序設(shè)計(jì)人員將業(yè)務(wù)邏輯和需求轉(zhuǎn)化為智能合約腳本代碼，并在區(qū)塊鏈系統(tǒng)上發(fā)布，區(qū)塊鏈中各個(gè)節(jié)點(diǎn)接收并在本地編譯部署，智能合約副本開始監(jiān)聽事務(wù)；（2）執(zhí)行：當(dāng)已經(jīng)上鏈的事務(wù)共同組成某個(gè)特定的區(qū)塊鏈上狀態(tài)時(shí)，智能合約被觸發(fā)，執(zhí)行相應(yīng)的操作，并產(chǎn)生新的相關(guān)事務(wù)記錄，廣播至區(qū)塊鏈系統(tǒng)；（3）銷毀：在智能合約自身邏輯或特定事務(wù)的控制下，智能合約程序在全區(qū)塊鏈系統(tǒng)終止，合約撤銷。

智能合約極大地豐富了區(qū)塊鏈的業(yè)務(wù)邏輯和適用范圍，使更細(xì)粒度的核安全管理業(yè)務(wù)需求在區(qū)塊鏈上的實(shí)現(xiàn)成為可能。理論上，所有核電運(yùn)行與操作事務(wù)記錄均可上鏈，而核電機(jī)組的操作記錄或控制接口獲取的相關(guān)參數(shù)，可以觸發(fā)實(shí)現(xiàn)各種核電安全既定規(guī)則或應(yīng)急預(yù)案的智能合約，實(shí)現(xiàn)對(duì)核電機(jī)組操作的輔助決策。傳統(tǒng)“CS”或“BS”的軟件架構(gòu)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在中心節(jié)點(diǎn)，因此擁有管理權(quán)限的惡意用戶可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行隨意的增、刪、改、查；而在共識(shí)協(xié)議的約束下，部署在區(qū)塊鏈上的智能合約只可對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行回溯查找，或者在區(qū)塊鏈鏈尾進(jìn)行合法的“增”操作，少數(shù)惡意節(jié)點(diǎn)或用戶無法有效更改或刪除區(qū)塊鏈上的其他數(shù)據(jù)。因此，智能合約既可像傳統(tǒng)程序那樣處理豐富的實(shí)際業(yè)務(wù)，又繼承了區(qū)塊鏈去中心化、可信溯源等特征。這種特征符合核安全管理對(duì)理性的最大需求。

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，部署在區(qū)塊鏈上的智能合約，廣義上已超越了早期金融領(lǐng)域的自動(dòng)化執(zhí)行“數(shù)字化合同”的概念，在軟件工程項(xiàng)目中常常作為一種處理實(shí)際業(yè)務(wù)邏輯的特定用例出現(xiàn)，也為機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)在區(qū)塊鏈上的應(yīng)用提供了一種可用的軟件架構(gòu)，這將是研究和探索智慧核電廠的重要方向之一。

3.3 聯(lián)盟鏈能夠有效組織多層級(jí)的核電安全管理體系

聯(lián)盟鏈［8，9］由最基本的區(qū)塊鏈系統(tǒng)發(fā)展而來，解決了傳統(tǒng)區(qū)塊鏈系統(tǒng)中權(quán)限管理不清晰的弊端。具體而言，傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中缺乏節(jié)點(diǎn)的權(quán)限管理機(jī)制，任何節(jié)點(diǎn)均可以自由地加入或退出區(qū)塊鏈系統(tǒng)，從而導(dǎo)致一些沒有權(quán)限的節(jié)點(diǎn)接觸到一些不可以對(duì)外公開或部分范圍可公開的業(yè)務(wù)流程。因此，傳統(tǒng)區(qū)塊鏈系統(tǒng)也被稱為公有鏈。相比之下，聯(lián)盟鏈則是一種在公有鏈的基礎(chǔ)上，通過引入節(jié)點(diǎn)作用范圍與準(zhǔn)入機(jī)制來明確節(jié)點(diǎn)的權(quán)限和責(zé)任劃分的新興區(qū)塊鏈架構(gòu)，其中的節(jié)點(diǎn)加入聯(lián)盟鏈時(shí)必須獲取全網(wǎng)共識(shí)許可。在核電機(jī)組的安全管理中，我們可以將一個(gè)發(fā)電單位作為一個(gè)聯(lián)盟鏈系統(tǒng)，以部門、業(yè)務(wù)流程或機(jī)組實(shí)體裝置和組成部分等基本運(yùn)行單位作為聯(lián)盟鏈中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)。以此類推，我們也可以將若干核電廠和各個(gè)上級(jí)主管單位，乃至國家層面的監(jiān)管機(jī)構(gòu)作為聯(lián)盟鏈中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，組成一個(gè)聯(lián)盟鏈系統(tǒng)。如此設(shè)計(jì)，便可實(shí)現(xiàn)“國家監(jiān)管機(jī)構(gòu)—核電廠主管企業(yè)集團(tuán)—核電廠—部門或機(jī)組單元—具體崗位或獨(dú)立業(yè)務(wù)流程”核安全管理聯(lián)盟鏈體系，各個(gè)層級(jí)節(jié)點(diǎn)的職能劃分及職責(zé)邊界有效清晰，理論上可構(gòu)建一套基于區(qū)塊鏈系統(tǒng)的、高效科學(xué)的核安全管理信息化體系。

3.4 小結(jié)

綜上所述，區(qū)塊鏈以聯(lián)盟鏈的形式應(yīng)用在核安全管理中技術(shù)可行、意義重大，具備實(shí)現(xiàn)有效約束違規(guī)操作、即時(shí)響應(yīng)突發(fā)狀況、精準(zhǔn)回溯事件責(zé)任等方面的潛力，能夠有效規(guī)避人的感性與管理理性之間的矛盾，能夠有效解決復(fù)雜流程與快速響應(yīng)之間的矛盾。

4 基于聯(lián)盟鏈和智能合約的核安全管理共識(shí)機(jī)制框架設(shè)計(jì)

4.1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

本文提出一種基于聯(lián)盟鏈和智能合約的核電機(jī)組共識(shí)管理機(jī)制，旨在將各種核電操作指令與機(jī)組狀態(tài)落實(shí)至區(qū)塊鏈，將各種安全規(guī)則與應(yīng)急預(yù)案以智能合約的形式予以實(shí)現(xiàn)，從而解決違規(guī)操作不生效、突發(fā)狀況響應(yīng)快、責(zé)任回溯準(zhǔn)而快等核電安全管理與責(zé)任落實(shí)方面的迫切需求。

如圖1 所示，本文提出的框架分為三個(gè)技術(shù)層：賬本層、共識(shí)層、合約層，其中：

圖1 基于聯(lián)盟鏈和智能合約的核安全共識(shí)管理框架技術(shù)層次示意圖Fig.1 Illustration of consortium blockchain and smart contract based nuclear safety consensus management framework

賬本層：定義了區(qū)塊鏈的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和邏輯單元；

共識(shí)層：控制區(qū)塊鏈系統(tǒng)的全局最終一致性并實(shí)現(xiàn)對(duì)違規(guī)事務(wù)的拒絕；

合約層：實(shí)現(xiàn)各種核電管理業(yè)務(wù)邏輯和規(guī)則，并直接與核電機(jī)組設(shè)備集群、核電管理部門集群或核電單位集群對(duì)接。

這三者的基本邏輯關(guān)系為：賬本層處理區(qū)塊鏈狀態(tài)變化，并向上提交至共識(shí)層，共識(shí)層根據(jù)合約層的業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行全局共識(shí)，并將共識(shí)結(jié)果向下反饋給賬本層進(jìn)行處理。

4.2 賬本層設(shè)計(jì)

賬本層的本質(zhì)是一個(gè)分布式區(qū)塊鏈賬本數(shù)據(jù)庫，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)持有一個(gè)區(qū)塊鏈副本。這些區(qū)塊鏈副本在共識(shí)層的控制下保持最終一致性。賬本層中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)均有權(quán)提交帶有提交節(jié)點(diǎn)數(shù)字簽名和時(shí)間戳的事務(wù)記錄，并廣播至全網(wǎng)。任何節(jié)點(diǎn)收到事務(wù)之后進(jìn)行簽名和時(shí)間戳的驗(yàn)證，并且在收集一定數(shù)量的事務(wù)之后，將當(dāng)前時(shí)間戳、上一區(qū)塊的封裝簽名等信息打包為區(qū)塊并簽名，生成區(qū)塊。區(qū)塊被廣播至全網(wǎng)，全網(wǎng)在共識(shí)層的控制下驗(yàn)證區(qū)塊，驗(yàn)證通過后將該區(qū)塊添加至鏈尾，區(qū)塊內(nèi)的事務(wù)成功上鏈。區(qū)塊鏈賬本副本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 區(qū)塊鏈副本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Fig.2 The data structure of blockchain copy

4.3 共識(shí)層設(shè)計(jì)

本框架擬采取實(shí)用拜占庭容錯(cuò)（Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT）協(xié)議實(shí)現(xiàn)全局共識(shí)和最終一致性。PBFT 協(xié)議在保證高效的同時(shí)，還可以使分布式系統(tǒng)具備f-異常節(jié)點(diǎn)容忍度（f＜n/3，n 為分布式系統(tǒng)總節(jié)點(diǎn)數(shù)）。拜占庭容錯(cuò)協(xié)議規(guī)避了傳統(tǒng)“挖礦”機(jī)制的弊端，不會(huì)消耗大量的計(jì)算資源。

具體而言，PBFT 協(xié)議分為“預(yù)備—廣播—確認(rèn)接收—確認(rèn)內(nèi)容—確認(rèn)”五步：

預(yù)備：在全區(qū)塊鏈系統(tǒng)收到若干條驗(yàn)證通過的事務(wù)記錄之后，全系統(tǒng)通過全局隨機(jī)共識(shí)選出主節(jié)點(diǎn)Nm，其余節(jié)點(diǎn)作為從節(jié)點(diǎn)NR1，2，…，n；

廣播：Nm將事務(wù)打包為區(qū)塊C，并廣播至NR1，2，…，n；

確認(rèn)接 收：Nis收到C 之 后，將C 轉(zhuǎn) 發(fā)至NR1，2，…，i-1，i+1，i+2，…，n。待Nis收到包括自己在內(nèi)的2f+1 個(gè)相同的C 之后，則確認(rèn)C 被大部分節(jié)點(diǎn)接收，轉(zhuǎn)入?yún)^(qū)塊內(nèi)容確認(rèn)程序；

確認(rèn)內(nèi)容：Nsi對(duì)C的內(nèi)容合法性進(jìn)行驗(yàn)證確認(rèn)，如果驗(yàn)證通過則向NR1，2，…，i-1，i+1，i+2，…，n發(fā)送確認(rèn)信息。待收到包括自己在內(nèi)的2f+1 個(gè)確認(rèn)信息后，則確認(rèn)C 被大部分節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證通過，轉(zhuǎn)入?yún)^(qū)塊上鏈程序；

確認(rèn)：Nis將C 添加至本地區(qū)塊鏈副本鏈尾，完成確認(rèn)流程，C 中事務(wù)成功上鏈。

綜上所述，該協(xié)議能夠拒絕任何沒有得到超過2/3 節(jié)點(diǎn)確認(rèn)的事務(wù)和區(qū)塊。換言之，任何事務(wù)的成功上鏈都需要通過2/3 節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證和確認(rèn)。

4.4 合約層設(shè)計(jì)

智能合約是運(yùn)行在區(qū)塊鏈上層的“條件—響應(yīng)”分布式程序，以新區(qū)塊中的事務(wù)序列為輸入，判斷鏈上狀態(tài)，并觸發(fā)相應(yīng)的腳本，提交新的事務(wù)，更改鏈上狀態(tài)。為了方便說明智能合約對(duì)處理實(shí)際業(yè)務(wù)流程的基本邏輯，以《核動(dòng)力廠營運(yùn)單位核安全報(bào)告規(guī)定》《核動(dòng)力廠營運(yùn)單位核安全報(bào)告指南》［10］（以下簡稱《報(bào)告指南》）中規(guī)定的運(yùn)行階段事件為假設(shè)案例事件，將其寫入智能合約，并在鏈上狀態(tài)符合事件特征時(shí)觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)告與處理腳本，執(zhí)行相關(guān)操作。

假設(shè)案例事件：結(jié)合核安全導(dǎo)則《核動(dòng)力廠確定論安全分析》［11］中的相關(guān)描述，以《報(bào)告指南》中運(yùn)行階段事件報(bào)告準(zhǔn)則（一）和（三）為例，說明一個(gè)完整的基于智能合約的運(yùn)行階段事件應(yīng)急處理與報(bào)告流程。假設(shè)一個(gè)本文框架實(shí)例系統(tǒng)中已經(jīng)發(fā)布智能合約A、B、C，具體見表1、表2 和表3。

表1 智能合約ATable 1 Smart contract A

表2 智能合約BTable 2 Smart contract B

表3 智能合約CTable 3 Smart contract C

對(duì)于假想中的一次反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)一回路卸壓閥故障事件，上述代碼邏輯表達(dá)的事件處理流程如下：

（1）來自冷卻劑系統(tǒng)傳感設(shè)備監(jiān)測(cè)的事務(wù)得到確認(rèn)并上鏈：“記錄：一回路系統(tǒng)卸壓閥狀態(tài)離線”；

（2）來自一回路傳感設(shè)備的事務(wù)得到確認(rèn)并上鏈：“記錄：一回路冷卻劑裝量低于最低安全閾值”；

（3）智能合約A 被觸發(fā)；

（4）來自智能合約A 的事務(wù)得到確認(rèn)并上鏈：“指令：緊急停堆”；來自智能合約A 的事務(wù)得到確認(rèn)并上鏈：“記錄：生成運(yùn)行階段事件【設(shè)備不可用或者系統(tǒng)退出運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間超出核動(dòng)力廠運(yùn)行限值和條件所許可的時(shí)間】報(bào)告，報(bào)核安全局”；

（5）智能合約B 被觸發(fā)；

（6）來自堆芯傳感設(shè)備的事務(wù)得到確認(rèn)并上鏈：“記錄：堆芯控制棒已完全插入”；“記錄：反應(yīng)堆輸出功率已降為0”；

（7）來自堆芯傳感設(shè)備的事務(wù)得到確認(rèn)并上鏈：“記錄：堆芯控制棒已經(jīng)完全插入超過7 天”；

（8）智能合約C 被觸發(fā)；來自智能合約C的事務(wù)得到確認(rèn)并上鏈：“記錄：生成運(yùn)行階段事件【核動(dòng)力廠營運(yùn)單位執(zhí)行核動(dòng)力廠運(yùn)行限值和條件所要求的停堆】報(bào)告，報(bào)核安全局”。

以上假設(shè)中的業(yè)務(wù)流程構(gòu)成了一個(gè)簡單的智能合約處理核電安全管理業(yè)務(wù)的示例。示例表明，智能合約的可編程性能夠滿足豐富的核電安全管理業(yè)務(wù)需求，包括運(yùn)行期間異常事件的即時(shí)判別、即時(shí)處理與即時(shí)報(bào)送。

5 系統(tǒng)開發(fā)須遵循的基本原則

如果把基于區(qū)塊鏈技術(shù)的核安全管理體系信息化看作一個(gè)軟件項(xiàng)目，則這一項(xiàng)目的開發(fā)建設(shè)須遵循以下原則：

一是要遵循統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施的原則。由國家核安全局或行業(yè)協(xié)會(huì)在充分研究核電行業(yè)信息化建設(shè)基本情況的基礎(chǔ)上，充分考慮各核電機(jī)組在設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行、退役全生命周期內(nèi)的核安全管理要求，統(tǒng)一規(guī)劃，制定統(tǒng)一的體系架構(gòu)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、開發(fā)規(guī)范，指導(dǎo)各核動(dòng)力廠具體實(shí)施開發(fā)部署工作。各核動(dòng)力廠要優(yōu)先開發(fā)共性子系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，再開發(fā)個(gè)性化子系統(tǒng)。根據(jù)區(qū)塊鏈的去中心化特性，共性子系統(tǒng)的開發(fā)，可由某個(gè)核動(dòng)力廠牽頭，開發(fā)完成后向整個(gè)行業(yè)開放，共同使用。

二是要遵循保守決策，先易后難的原則。由于核安全的極端重要性，在系統(tǒng)開發(fā)的過程中，要充分評(píng)估擬開發(fā)系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有體系的影響。要始終堅(jiān)持先易后難的原則，如果要開發(fā)接入核電機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的系統(tǒng)，則要嚴(yán)格按照核安全法規(guī)及導(dǎo)則對(duì)于核安全在設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行的各項(xiàng)要求進(jìn)行，以確保不會(huì)對(duì)現(xiàn)有核電機(jī)組的控制產(chǎn)生負(fù)面擾動(dòng)。

三是要遵循基于現(xiàn)狀，逐步迭代的原則。多年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，各核動(dòng)力廠的信息化建設(shè)已取得不同程度的進(jìn)展。在利用最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)開展信息化建設(shè)的過程中，要充分考慮現(xiàn)有信息化建設(shè)成果，最大限度地利用現(xiàn)有的系統(tǒng)或數(shù)據(jù)，使各個(gè)信息化孤島形成網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，突出集群效應(yīng)，在升級(jí)迭代過程中，逐步利用區(qū)塊鏈等先進(jìn)技術(shù)。