基于區(qū)塊鏈可信認(rèn)證的準(zhǔn)入管控技術(shù)應(yīng)用

謝 毅，張曉燕，黃娟娟，吳謀凡，陳 林

（國網(wǎng)寧德供電公司，福建 寧德 352100）

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種基于密碼學(xué)原理的分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，具有去中心化、不可篡改、安全可信等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于數(shù)字貨幣、供應(yīng)鏈金融、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域[1-2]。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展的階段，各行各業(yè)紛紛探索其應(yīng)用。例如，數(shù)字貨幣領(lǐng)域中的比特幣、以太坊等，供應(yīng)鏈金融領(lǐng)域中的聯(lián)盟鏈、貿(mào)易金融等，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的智能設(shè)備管理、數(shù)據(jù)交換等，都應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)[3]。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)還面臨著一些挑戰(zhàn)，如性能瓶頸、隱私保護(hù)等問題。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，這些問題也將得到有效的解決。同時，隨著社會對信息安全需求的不斷提高，區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用也將越來越廣泛[4]。未來區(qū)塊鏈技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮其作用，為人類社會的發(fā)展帶來更多的機(jī)遇和可能。正因如此，基于區(qū)塊鏈可信認(rèn)證的準(zhǔn)入管控技術(shù)應(yīng)用具有很多的優(yōu)勢和可行性，它將成為未來準(zhǔn)入管控技術(shù)的主流方式之一。鑒于此，本文設(shè)計(jì)了一個多中心的分布式身份認(rèn)證系統(tǒng)，以提升準(zhǔn)入管控的有效性與精準(zhǔn)性。

1 相關(guān)工作

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，第一代網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。因此，目前已經(jīng)出現(xiàn)了第二代和第三代網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證技術(shù)。第二代網(wǎng)絡(luò)身份是基于聯(lián)合身份認(rèn)證協(xié)議（SAML）的。SAML是一種XML標(biāo)準(zhǔn)，用于在不同的安全域之間傳遞身份驗(yàn)證和授權(quán)數(shù)據(jù)[5]。第三代網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證是基于分布式賬本技術(shù)（區(qū)塊鏈）的，它提供了更加安全、去中心化的身份認(rèn)證模式。區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)為數(shù)字身證認(rèn)證提供了新的解決方案，其去中心化、不可篡改等特性，使得數(shù)字身份認(rèn)證更加安全可靠。區(qū)塊鏈技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)去中心化的身份認(rèn)證，從而避免了傳統(tǒng)身份認(rèn)證中心的單點(diǎn)故障和安全問題。此外，區(qū)塊鏈技術(shù)的不可篡改性，可以有效防止身份信息被篡改和偽造。因此，基于區(qū)塊鏈的數(shù)字身份認(rèn)證已經(jīng)成為當(dāng)前數(shù)字身份認(rèn)證技術(shù)的熱門方向之一。未來，基于區(qū)塊鏈的數(shù)字身份認(rèn)證技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為數(shù)字化社會的發(fā)展帶來更加安全、可靠的數(shù)字身份認(rèn)證服務(wù)。

基于區(qū)塊鏈的身份認(rèn)證系統(tǒng)是一種新型的身份認(rèn)證技術(shù)，它利用區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、不可篡改等特性，為用戶提供更加安全、可靠的身份認(rèn)證服務(wù)。基于區(qū)塊鏈的身份認(rèn)證系統(tǒng)采用分布式賬本技術(shù)，將用戶的身份信息存儲在區(qū)塊鏈上，用戶可以通過私鑰對自己的身份信息進(jìn)行簽名，從而實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證。基于區(qū)塊鏈的身份認(rèn)證系統(tǒng)不僅可以避免傳統(tǒng)身份認(rèn)證中心的單點(diǎn)故障和安全問題，還可以有效防止身份信息被篡改和偽造。基于區(qū)塊鏈的身份認(rèn)證系統(tǒng)可以應(yīng)用于各種場景，如金融、醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)等。在金融領(lǐng)域，基于區(qū)塊鏈的身份認(rèn)證系統(tǒng)可以用于KYC（Know Your Customer）和AML（Anti-Money Laundering）等方面；在醫(yī)療領(lǐng)域，基于區(qū)塊鏈的身份認(rèn)證系統(tǒng)可以用于患者身份認(rèn)證和醫(yī)療數(shù)據(jù)共享等方面；在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，基于區(qū)塊鏈的身份認(rèn)證系統(tǒng)可以用于智能設(shè)備管理和數(shù)據(jù)交換等方面[6]。

鑒于此，本文基于FISCO BCOS聯(lián)盟區(qū)塊鏈技術(shù)，提出了一個支持多中心的分布式身份認(rèn)證系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、不可篡改等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)用戶身份的安全認(rèn)證和管理。系統(tǒng)采用多中心的身份管理機(jī)制，將身份信息存儲在多個中心節(jié)點(diǎn)上，從而提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。同時，系統(tǒng)采用了基于密碼學(xué)的身份認(rèn)證機(jī)制，可以有效防止身份信息被篡改和偽造。基于FISCO BCOS聯(lián)盟區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式身份認(rèn)證系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適用性和可擴(kuò)展性。

2 系統(tǒng)模型

2.1 系統(tǒng)目標(biāo)

區(qū)塊鏈技術(shù)的可信認(rèn)證特性可以被用于實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證，從而保證身份信息的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。在基于區(qū)塊鏈可信認(rèn)證的準(zhǔn)入管控技術(shù)中，身份認(rèn)證是非常重要的一環(huán)，通過使用可信身份認(rèn)證技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對用戶的身份驗(yàn)證，從而保障系統(tǒng)的安全性和可靠性。在基于區(qū)塊鏈可信認(rèn)證的準(zhǔn)入管控技術(shù)中，身份驗(yàn)證的過程是通過區(qū)塊鏈技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。具體來說，用戶的身份信息會被存儲在區(qū)塊鏈上，并且每個用戶的身份信息都會被分配一個唯一的身份標(biāo)識符[6]。當(dāng)用戶需要進(jìn)行身份驗(yàn)證時，系統(tǒng)會通過身份標(biāo)識符來查詢用戶的身份信息，并且對身份信息進(jìn)行核實(shí)和驗(yàn)證。如果身份信息是正確的，用戶就可以被允許訪問系統(tǒng)；否則，用戶的訪問請求將會被拒絕。可信身份認(rèn)證技術(shù)可以有效地避免身份信息被篡改或者偽造的情況，從而保障系統(tǒng)的安全性和可靠性。此外，由于區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化特性，可信身份認(rèn)證技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)身份信息的分散存儲和管理，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)包括：自主控制；分布式認(rèn)證；建立信任，利用區(qū)塊鏈技術(shù)確保多中心機(jī)構(gòu)中信任框架的構(gòu)建。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

在可信身份認(rèn)證生態(tài)中，系統(tǒng)擁有4種角色，如圖1所示。

圖1 可信身份認(rèn)證系統(tǒng)流程圖

（1）發(fā)證者：指發(fā)放數(shù)字身份認(rèn)證的機(jī)構(gòu)，可以是政府部門、金融機(jī)構(gòu)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。發(fā)證者負(fù)責(zé)驗(yàn)證用戶的身份信息，并將其身份信息存儲在區(qū)塊鏈上，通過私鑰簽名，向用戶發(fā)放數(shù)字身份認(rèn)證。發(fā)證者還可以撤銷用戶的數(shù)字身份認(rèn)證。

（2）持有者：指獲得數(shù)字身份認(rèn)證的用戶，用戶可以在區(qū)塊鏈上查看自己的身份信息，使用私鑰對自己的身份信息進(jìn)行簽名，從而實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證。持有者還可以將自己的身份信息授權(quán)給其他機(jī)構(gòu)或個人使用，從而實(shí)現(xiàn)身份信息共享。

（3）驗(yàn)證者：指需要驗(yàn)證用戶身份的機(jī)構(gòu)或個人，如金融機(jī)構(gòu)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、政府部門等。驗(yàn)證者可以在區(qū)塊鏈上查詢用戶的身份信息，并通過公鑰驗(yàn)證用戶的身份信息是否有效。如果用戶的身份信息有效，則向用戶授權(quán)使用相應(yīng)的服務(wù)或資源。

（4）標(biāo)識符注冊機(jī)構(gòu)（Identifier Registry）：負(fù)責(zé)注冊和管理數(shù)字身份的標(biāo)識符，如用戶名、郵箱地址、手機(jī)號碼等。標(biāo)識符注冊機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)驗(yàn)證用戶的標(biāo)識符信息，并將其標(biāo)識符信息與身份信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，存儲在區(qū)塊鏈上。

3 基于區(qū)塊鏈的分布式身份認(rèn)證系統(tǒng)

3.1 符號定義

表1 系統(tǒng)標(biāo)識符定義表

3.2 算法描述

可信身份認(rèn)證系統(tǒng)是指在數(shù)字世界中，確保用戶身份真實(shí)可信，從而實(shí)現(xiàn)信息的安全傳輸和交互。其中，數(shù)字身份管理體系是基于區(qū)塊鏈技術(shù)的，可以安全地存儲和管理用戶的身份信息。通過數(shù)字身份管理體系，用戶可以得到一個唯一的身份標(biāo)識，從而在數(shù)字世界中進(jìn)行身份認(rèn)證和授權(quán)。憑證管理系統(tǒng)是用于頒發(fā)和驗(yàn)證用戶憑證的系統(tǒng)。憑證是指用于證明用戶身份和資格的數(shù)字證書，如身份證、護(hù)照、駕駛證等。憑證管理系統(tǒng)可以確保用戶憑證的真實(shí)性和有效性，從而防止偽造和欺詐行為。

在基于區(qū)塊鏈的分布式身份認(rèn)證系統(tǒng)中，用戶的身份信息存儲在區(qū)塊鏈上，具有去中心化、防篡改、不可偽造等特點(diǎn)，可以確保用戶身份的安全性和可信性。同時，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)安全的身份認(rèn)證和授權(quán)，為數(shù)字世界的安全交互提供了強(qiáng)有力的支持。

（1）數(shù)字身份管理體系。該體系包括以下功能。①身份注冊功能：用戶在注冊時提供身份信息，并將其保存在區(qū)塊鏈上。②身份驗(yàn)證功能：用戶提供身份信息進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證通過后，系統(tǒng)會頒發(fā)一個唯一的身份標(biāo)識符。③KYC過程：KYC（Know Your Customer）是一種反洗錢機(jī)制，用于驗(yàn)證用戶的真實(shí)身份。在KYC過程中，用戶需要提供額外的身份證明文件，如身份證、護(hù)照等。

通過數(shù)字身份管理體系，用戶可以安全地存儲和管理其身份信息，并在數(shù)字世界中進(jìn)行身份認(rèn)證和授權(quán)。

（2）憑證管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括以下功能：①憑證創(chuàng)建功能：用戶在申請憑證時，提供相關(guān)的證明材料，并提交給憑證管理系統(tǒng)進(jìn)行審核。審核通過后，憑證將被創(chuàng)建并保存在區(qū)塊鏈上。②存證創(chuàng)建功能：憑證管理系統(tǒng)會將憑證的哈希值保存在區(qū)塊鏈上，從而確保憑證的真實(shí)性和有效性。③憑證驗(yàn)證功能：用戶在進(jìn)行身份認(rèn)證或授權(quán)時，需要提供憑證和相應(yīng)的身份信息進(jìn)行驗(yàn)證。憑證管理系統(tǒng)會驗(yàn)證憑證的真實(shí)性和有效性，并返回驗(yàn)證結(jié)果。

憑證管理系統(tǒng)可以確保用戶憑證的真實(shí)性和有效性，從而防止偽造和欺詐行為。

3.3 系統(tǒng)應(yīng)用

（1）用戶身份驗(yàn)證：在分布式電網(wǎng)中，系統(tǒng)利用區(qū)塊鏈技術(shù)對用戶身份進(jìn)行驗(yàn)證。每個用戶的身份信息將以哈希形式存儲在區(qū)塊鏈上，當(dāng)用戶進(jìn)行交易時，系統(tǒng)可以通過對比用戶提供的哈希值和區(qū)塊鏈上的哈希值來驗(yàn)證用戶的身份。這種方法可以有效防止偽造身份和欺詐行為。

（2）能源交易記錄：能源交易過程中，所有的交易信息都可以記錄在區(qū)塊鏈上。具體信息包括交易時間、交易數(shù)量、交易價格等。由于區(qū)塊鏈的公開透明性，所有用戶都可以查看這些交易記錄，這可以增強(qiáng)交易的公開性和透明性。

（3）能源數(shù)據(jù)的安全傳輸：系統(tǒng)中能源數(shù)據(jù)的傳輸安全性是非常重要的，利用區(qū)塊鏈技術(shù)對能源數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，然后將加密后的數(shù)據(jù)傳輸給接收者。接收者可以使用相應(yīng)的解密方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，從而獲取原始的能源數(shù)據(jù)。這種方法可以保證能源數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性。

（4）能源設(shè)備的接入管理：各種能源設(shè)備需要接入系統(tǒng)進(jìn)行能源交易，利用區(qū)塊鏈技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行管理。每個設(shè)備的信息（包括設(shè)備類型、設(shè)備狀態(tài)等）都可以記錄在區(qū)塊鏈上，系統(tǒng)根據(jù)這些信息對設(shè)備進(jìn)行有效的管理。

通過應(yīng)用實(shí)例可以看出，基于區(qū)塊鏈的可信認(rèn)證的準(zhǔn)入管控技術(shù)在電網(wǎng)分布式交易系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，一方面提高了交易信息的透明度，另一方面保證交易數(shù)據(jù)安全、簡化交易流程。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文介紹了區(qū)塊鏈可信認(rèn)證的準(zhǔn)入管控技術(shù)應(yīng)用。區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式、去中心化、不可篡改等特點(diǎn)使得它成為一種新型的身份驗(yàn)證方式。準(zhǔn)入管控技術(shù)可以對系統(tǒng)的使用者進(jìn)行身份驗(yàn)證和訪問控制，從而保障系統(tǒng)的安全性和可靠性。可信身份認(rèn)證技術(shù)可以保證身份信息的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，同時還可以實(shí)現(xiàn)身份信息的分散存儲和管理。基于區(qū)塊鏈可信認(rèn)證的準(zhǔn)入管控技術(shù)應(yīng)用將會成為未來準(zhǔn)入管控技術(shù)的主流方式之一。