[发明专利]使用账户映射和虚拟代币保护能源区块链交易隐私的方法

说明书

本发明公开一种使用账户映射和虚拟代币保护能源区块链交易隐私的方法，首先，本发明使用账户映射技术隐藏区块链上活跃用户的交易细节以及交易趋势，该技术采用时间序列分析算法动态生成新账户并通过将新账户和原有账户的混合使用，达到隐藏活跃账户与用户以及与交易细节之间的关联性目的，从而隐藏了活跃用户的交易趋势，避免了连接攻击；其次，本发明设计了虚拟代币算法来隐藏区块链上非活跃用户的交易隐私，该算法通过填充虚拟代币以及添加拉普拉斯噪声的方式来达到差分隐私的效果，从而隐藏区块链上非活跃用户的交易细节以及交易趋势。本发明在实际应用中有效地防止了数据挖掘、连接攻击和差分攻击，保护了存储在区块链上的数据隐私。

技术领域

本发明涉及隐私保护技术，尤其是一种使用账户映射技术和虚拟代币算法保护能源区块链交易隐私的方法。

背景技术

随着可再生新能源技术，储能技术以及信息技术的成熟，为了降低用电成本，逐渐形成了以社区和家庭为单元的自给自足发电模式，同时形成了分布式点对点邻近能源交易模式。新的能源交易模式极大地扩大了用户对能源交易需求的同时也对能源交易系统提出了更高的要求。

传统的能源交易系统是通过集中式的控制中心来管理和提供能源事务。虽然传统集中式的能源交易系统方便内部管理与更新，但是它具有不可避免的缺陷：低效率、单点故障、缺乏隐私性和匿名性等。使用区块链来构建分布式点对点交易系统可以有效地解决集中式的能源交易系统中的缺点，区块链技术具有去中心化、自治、可追溯、不可篡改的特点，非常适合参与主体多、交易机制复杂、交易管理困难的分布式能源交易模式，但是区块链开放、透明的特性也使得基于区块链的分布式能源交易系统极易受到连接攻击、差分攻击或数据挖掘攻击，从而导致用户隐私泄露。例如，底层的区块链技术仅仅分隔开了交易地址与地址持有人之间的关联性，攻击者仍然可以通过连接攻击分析出用户的IP/ID地址以及记录在区块链上的公开信息与用户身份的关联性。此外，根据区块中记录的公共信息与其他数据集记录，许多数据挖掘算法可以检测出用户的标识或分析出能耗的差异，并使用差分攻击算法推断用户的行为模式和交易分配模式。因此，迫切需要为能源交易系统设计一种隐私保护方案。

基于区块链的交易场景中的隐私保护方案主要分为两类，并且隐私保护技术主要有三种。具体而言，隐私保护方案主要集中在实现安全且隐私的通信和确保存储在区块链上的数据隐私两方面。此外，实现上述两类隐私保护方案的三种技术包括：椭圆曲线加密算法，零知识证明和噪声添加技术。其中，能源交易过程中使用椭圆曲线加密算法和零知识证明进行加密通信可以有效地防止隐私泄露。然而在信息传输过程中实时高分辨率的能源使用数据包含大量的个人敏感信息，通过日常能源使用数据可以推断出能源交易趋势以及用户能源分配情况。针对存储在区块链上的数据隐私保护，最近的研究提出了一种通过添加噪声来防止对抗性活动的新方案，它利用账户映射技术和虚拟代币的方法来隐藏存储在区块链上的能源交易的数据，同时确保了其在区块链系统中的性能。但是，该方案会产生大量账户，造成一定的浪费的同时也使得后期监管和管理增加了许多成本。因此，目前仍然迫切需要兼具高效率和低开销的可行数据隐私保护方案。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种使用账户映射和虚拟代币保护能源区块链交易隐私的方法，从而有效地防止数据挖掘、连接攻击和差分攻击，保护存储在区块链上的数据隐私。

技术方案：本发明所述的一种使用账户映射和虚拟代币保护能源区块链交易隐私的方法，包括以下步骤：

(1)系统初始化；

(2)使用动态分配算法确定代币分配比例；

(3)区块链中的活跃数据隐私保护；

(4)区块链中的非活跃账户数据隐私保护。

所述步骤(1)具体为：

(1.1)代币管理中心和能源中转站利用联盟链HyperLedger Fabric构建网络；