Application Exploration of Blockchain-based Distributed Authentication wtih Alliance Trust in Power Industry

Dong WANG; Ke YANG; Yu WANG; Jiaxing XUAN; Ya CHEN; Honghua XU

doi:10.7500/AEPS20210127006

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Application Exploration of Blockchain-based Distributed Authentication wtih Alliance Trust in Power Industry

Application of Blockchain Technology in Power System | 更新时间：2025-06-16

- Application Exploration of Blockchain-based Distributed Authentication wtih Alliance Trust in Power Industry
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 8, Pages: 1-10(2022)
- 作者机构：
  
  1.国网电子商务有限公司，北京市 100053
  2.国网区块链科技（北京）有限公司，北京市 100053
  3.国家电网有限公司区块链技术实验室，北京市 100053
  4.中国科学院信息工程研究所，北京市 100093
  5.中国科学院大学网络空间安全学院，北京市 100093
  6.国网江苏省电力有限公司南京供电分公司，江苏省南京市 210019
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5700-202072372A-0-0-00)
- DOI：10.7500/AEPS20210127006
  CLC：
- Received：27 January 2021，
  
  Revised：2021-11-16，
  
  Published Online：04 March 2022，
  
  Published：25 April 2022
- 稿件说明：
移动端阅览
王栋,杨珂,王瑜等.基于区块链的联盟信任分布式认证在电力行业的应用探索[J].电力系统自动化,2022,46(8):1-10.

WANG Dong,YANG Ke,WANG Yu,et al.Application Exploration of Blockchain-based Distributed Authentication wtih Alliance Trust in Power Industry[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(8):1-10.
王栋,杨珂,王瑜等.基于区块链的联盟信任分布式认证在电力行业的应用探索[J].电力系统自动化,2022,46(8):1-10. DOI： 10.7500/AEPS20210127006.

WANG Dong,YANG Ke,WANG Yu,et al.Application Exploration of Blockchain-based Distributed Authentication wtih Alliance Trust in Power Industry[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(8):1-10. DOI： 10.7500/AEPS20210127006.

摘要

电力业务快速发展使其网络安全边界不断扩大，而电力业务系统大多停留在中心化身份或联盟身份阶段，难以应对海量接入、异构认证、频繁交互等新需求。首先，文中提出适用于电力行业的基于区块链的联盟信任分布式认证体系。然后，从网络架构、用户身份控制和隐私保护3个角度分析该体系的适用性，阐述其体系架构及运行机制。该体系设计了联盟数字身份，并按照共识和隐私保护策略将身份信息存储在分布式身份账本中，提供数字身份的全生命周期管理，实现身份数据的跨域安全共享和自主控制以及用户的跨域身份认证。最后，针对充电桩充电生态圈、电网人员安全管理、电力供应链金融3个行业场景面临的身份认证瓶颈，提出了基于该体系的解决思路。

Abstract

The rapid development of electric power business has led to the expansion of its network security boundary. However

while most of electric power business systems stay at the stage of centralized identity or federated identity

which is difficult to meet new demands such as massive access

heterogeneous authentication

and frequent interaction. First

this paper proposes a blockchain-based distributed authentication system with alliance trust applicable to the power industry. Then

this paper analyzes the applicability of the system from three perspectives: network architecture

user identity control

and privacy protection. Its system architecture and operation mechanism are elaborated. The alliance digital identity is designed

and the identity information is stored in the distributed identity ledger according to the consensus and privacy protection policies. The full lifecycle management of digital identity is provided

and the cross-domain secure sharing and autonomous control of identity data as well as the cross-domain identity authentication of users are realized. Finally

the solution ideas based on this system are proposed to address the identity authentication bottlenecks faced by three industry scenarios: charging ecosystem of charging piles

safety management of power grid personnel

and power supply chain finance.

关键词

Keywords

references

郭建，顾志强 . 电力企业信息安全现状分析及管理对策［J］. 信息技术， 2013 ， 37 （ 1 ）： 180 - 183 .

GUO Jian ， GU Zhiqiang . Analyzing current situation and management solution of the information security of the power enterprise ［J］. Information Technology ， 2013 ， 37 （ 1 ）： 180 - 183 .

谢宗晓，马春旺 . GB/T 36633—2018《信息安全技术网络用户身份鉴别技术指南》解析［J］. 中国质量与标准导报， 2019 （ 5 ）： 16 - 19 .

XIE Zongxiao ， MA Chunwang . Analysis of GB/T 36633—2018 “information security technology network user identity authentication technical guide” ［J］. China Quality and Standards Review ， 2019 （ 5 ）： 16 - 19 .

王静 . 统一身份认证和用户管理平台在集团型电力企业的应用［J］. 信息网络安全， 2016 （ 12 ）： 81 - 85 .

WANG Jing . Application of the unified identity authentication and user management platform in electric group enterprise ［J］. Netinfo Security ， 2016 （ 12 ）： 81 - 85 .

夏同飞，秦浩，李志，等 . 可信身份认证云服务在泛在电力物联网中的研究与应用［J］. 电力信息与通信技术， 2019 ， 17 （ 7 ）： 11 - 15 .

XIA Tongfei ， QIN Hao ， LI Zhi ， et al . Application and research of trusted identity authentication cloud service in ubiquitous power Internet of Things ［J］. Electric Power Information and Communication Technology ， 2019 ， 17 （ 7 ）： 11 - 15 .

汤阳，张翼英，何业慎，等 . 一种基于PKI的能源信息系统多渠道统一身份认证方法［J］. 电信科学， 2019 ， 35 （ 6 ）： 41 - 49 .

TANG Yang ， ZHANG Yiying ， HE Yeshen ， et al . A PKI-based multi-channel unified identity authentication method for energy information system ［J］. Telecommunications Science ， 2019 ， 35 （ 6 ）： 41 - 49 .

李静，来风刚，李祖建 . 国家电网公司PKI/CA认证体系的建设思路［J］. 电力信息化， 2011 ， 9 （ 3 ）： 8 - 11 .

LI Jing ， LAI Fenggang ， LI Zujian . Construction approach of state grid PKI/CA system of State Grid Corporation of China ［J］. Electric Power Information Technology ， 2011 ， 9 （ 3 ）： 8 - 11 .

孙树才，朱陈鹏 . 基于第三方验证的变电站命令交互方法的研究［J］. 电气技术， 2018 ， 19 （ 11 ）： 115 - 118 .

SUN Shucai ， ZHU Chenpeng . Research on the method of substation command interaction based on third party verification ［J］. Electrical Engineering ， 2018 ， 19 （ 11 ）： 115 - 118 .

肖勇，钱斌，蔡梓文，等 . 电力物联网终端非法无线通信链路检测方法［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 11 ）： 2319 - 2327 .

XIAO Yong ， QIAN Bin ， CAI Ziwen ， et al . Malicious wireless communication link detection of power Internet of Thing devices ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 11 ）： 2319 - 2327 .

马靖，许勇刚，刘增明，等 . 基于零信任框架的泛在电力物联网安全防护研究［J］. 网络安全技术与应用， 2020 （ 1 ）： 117 - 119 .

MA Jing ， XU Yonggang ， LIU Zengming ， et al . Research on ubiquitous power Internet of Things security protection based on zero trust framework ［J］. Network Security Technology & Application ， 2020 （ 1 ）： 117 - 119 .

郜盼盼 . 智能电网系统中面向用电信息安全防护的认证加密系统研究［D］. 北京：北京邮电大学， 2013 .

GAO Panpan . Research on authentication encryption system for the security protection of smart grid electric data ［D］. Beijing ： Beijing University of Posts and Telecommunications ， 2013 .

吴桐 . 电力行业统一权限平台设计与实现［D］. 大连：大连理工大学， 2016 .

WU Tong . Design and implementation of electric power industry unified permissions platform ［D］. Dalian ： Dalian University of Technology ， 2016 .

王萍，胡聪，李彦生 . 如何推进统一权限平台身份授权单轨使用［J］. 中国管理信息化， 2015 ， 18 （ 8 ）： 103 .

WANG Ping ， HU Cong ， LI Yansheng . How to promote the single-track use of unified authority platform identity authorization ［J］. China Management Informationization ， 2015 ， 18 （ 8 ）： 103 .

Toward scalable decentralized identifier system ［EB/OL］. ［ 2021-01-15 ］. https：//techcommunity.microsoft.com/t5/azure-active-directory-identity/toward-scalable-decentralized-identifier-systems/ba-p/560168 https://techcommunity.microsoft.com/t5/azure-active-directory-identity/toward-scalable-decentralized-identifier-systems/ba-p/560168 .

BHATTACHARYA M P ， ZAVARSKY P ， BUTAKOV S . Enhancing the security and privacy of self-sovereign identities on hyperledger indy blockchain ［C］// 2020 International Symposium on Networks， Computers and Communications （ISNCC）， October 20-22 ， 2020 ， Montreal， Canada .

NAIK N ， JENKINS P . uPort open-source identity management system： an assessment of self-sovereign identity and user-centric data platform built on blockchain ［C］// 2020 IEEE International Symposium on Systems Engineering ， October 12-November 12 ， 2020， Vienna ， Austria .

KUPERBERG M . Blockchain-based identity management： a survey from the enterprise and ecosystem perspective ［J］. IEEE Transactions on Engineering Management ， 2020 ， 67 （ 4 ）： 1008 - 1027 .

STOKKINK Q ， POUWELSE J . Deployment of a blockchain-based self-sovereign identity ［C］// 2018 IEEE International Conference on Internet of Things （iThings） and IEEE Green Computing and Communications （GreenCom） and IEEE Cyber， Physical and Social Computing （CPSCom） and IEEE Smart Data ， July 30-August 3 ， 2018 ， Halifax， Canada ： 1336 - 1342 .

LUX Z A ， THATMANN D ， ZICKAU S ， et al . Distributed-ledger-based authentication with decentralized identifiers and verifiable credentials ［C］// 2020 2nd Conference on Blockchain Research & Applications for Innovative Networks and Services （BRAINS）， September 28-30 ， 2020 ， Paris， France ： 71 - 78 .

MANU S ， DAVE L ， DAVID C . Verifiable credentials data model 1 . 1 ［EB/OL］. ［ 2021-01-15 ］. https：//www.w3.org/TR/vc-data-model/#what-is-a-verifiable-credential https://www.w3.org/TR/vc-data-model/#what-is-a-verifiable-credential .

赵曰浩，彭克，徐丙垠，等 . 能源区块链应用工程现状与展望［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 7 ）： 14 - 22 .

ZHAO Yuehao ， PENG Ke ， XU Bingyin ， et al . Status and prospect of pilot project of energy blockchain ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 7 ）： 14 - 22 .

徐嘉辉，马立新 . 区块链技术在分布式能源交易中的应用［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 8 ）： 17 - 22 .

XU Jiahui ， MA Lixin . Application of blockchain technology in distributed energy transaction ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 8 ）： 17 - 22 .

曾隽芳，刘禹 . 能耗监测中的区块链终端信任管理［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 8 ）： 31 - 37 .

ZENG Junfang ， LIU Yu . Trust management of blockchain terminals in energy consumption monitoring ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 8 ）： 31 - 37 .

杨洪明，阳泽峰，漆敏，等 . 双链式区块链架构设计及其点对点交易优化决策实现［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 9 ）： 19 - 27 .

YANG Hongming ， YANG Zefeng ， QI Min ， et al . Design of double-chain blockchain architecture and its implementation of peer-to-peer transaction optimization decision ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 19 - 27 .

韩冬，张程正浩，孙伟卿，等 . 基于区块链技术的智能配售电交易平台架构设计［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 7 ）： 89 - 96 .

HAN Dong ， ZHANG Chengzhenghao ， SUN Weiqing ， et al . Framework design of smart distribution trading platform based on blockchain technology ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 7 ）： 89 - 96 .

李彬，曹望璋，张洁，等 . 基于异构区块链的多能系统交易体系及关键技术［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 4 ）： 183 - 193 .

LI Bin ， CAO Wangzhang ， ZHANG Jie ， et al . Transaction system and key technologies of multi-energy system based on heterogeneous blockchain ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 4 ）： 183 - 193 .

万书鹏，易强，张凯，等 . 基于微服务架构的新一代调控系统服务编排技术［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 22 ）： 116 - 121 .

WAN Shupeng ， YI Qiang ， ZHANG Kai ， et al . Microservice architecture based service choreography technology for new generation dispatching and control system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 22 ）： 116 - 121 .

承林，王海宁，高春成 . 微服务在电力交易系统中的应用研究［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 2 ）： 441 - 446 .

CHENG Lin ， WANG Haining ， GAO Chuncheng . Research on application of micro service in power transaction system ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 2 ）： 441 - 446 .

ELLISON C ， SCHNEIER B . Ten risks of PKI：what you are not being told about public key infrastructure ［J］. Computer Security Journal ， 2000 ， 16 （ 1 ）： 1 - 7 .

袁勇，王飞跃 . 区块链技术发展现状与展望［J］. 自动化学报， 2016 ， 42 （ 4 ）： 481 - 494 .

YUAN Yong ， WANG Feiyue . Blockchain： the state of the art and future trends ［J］. Acta Automatica Sinica ， 2016 ， 42 （ 4 ）： 481 - 494 .

王胜寒，郭创新，冯斌，等 . 区块链技术在电力系统中的应用：前景与思路［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 11 ）： 10 - 24 .

WANG Shenghan ， GUO Chuangxin ， FENG Bin ， et al . Application of blockchain technology in power systems： prospects and ideas ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 11 ）： 10 - 24 .

FOUNDATION T L . Hyperledger fabric ［EB/OL］. ［ 2020- 02-16 ］. https：//www.hyperledger.org/use/fabric https://www.hyperledger.org/use/fabric .

姜文博，李洪伟，郝尧，等 . 网络空间身份管理研究综述［J］. 信息安全与通信保密， 2019 ， 17 （ 9 ）： 46 - 57 .

JIANG Wenbo ， LI Hongwei ， HAO Yao ， et al . A survey on cyberspace identity management ［J］. Information Security and Communications Privacy ， 2019 ， 17 （ 9 ）： 46 - 57 .

蔡元纪，顾宇轩，罗钢，等 . 基于区块链的绿色证书交易平台：概念与实践［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 15 ）： 1 - 9 .

CAI Yuanji ， GU Yuxuan ， LUO Gang ， et al . Blockchain based trading platform of green power certificate： concept and practice ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 15 ）： 1 - 9 .

ZYSKIND G ， NATHAN O ， PENTLAND A . Decentralizing privacy： using blockchain to protect personal data ［C］// 2015 IEEE Security and Privacy Workshops ， May 21-22 ， 2015 ， San Jose， USA ： 180 - 184 .

刘懿中，刘建伟，张宗洋，等 . 区块链共识机制研究综述［J］. 密码学报， 2019 ， 6 （ 4 ）： 395 - 432 .

LIU Yizhong ， LIU Jianwei ， ZHANG Zongyang ， et al . Overview on blockchain consensus mechanisms ［J］. Journal of Cryptologic Research ， 2019 ， 6 （ 4 ）： 395 - 432 .

智能合约［EB/OL］.［ 2021-01-27 ］. https：//github.com/EthFans/wiki/wiki/%E6%99%BA%E8%83%BD%E5%90%88%E7%BA%A6 https://github.com/EthFans/wiki/wiki/%E6%99%BA%E8%83%BD%E5%90%88%E7%BA%A6 .

Smart contract ［EB/OL］. ［ 2021-01-27 ］. https：//github.com/EthFans/wiki/wiki/%E6%99%BA%E8%83%BD%E5% 90%88%E7%BA%A6 https://github.com/EthFans/wiki/wiki/%E6%99%BA%E8%83%BD%E5%90%88%E7%BA%A6 .

黄冬艳，李浪，陈斌，等 . RBFT：基于Raft集群的拜占庭容错共识机制［J］. 通信学报， 2021 ， 42 （ 3 ）： 209 - 219 .

HUANG Dongyan ， LI Lang ， CHEN Bin ， et al . RBFT： a new Byzantine fault-tolerant consensus mechanism based on Raft cluster ［J］. Journal on Communications ， 2021 ， 42 （ 3 ）： 209 - 219 .

DISTLER T ， KAPITZA R . Increasing performance in Byzantine fault-tolerant systems with on-demand replica consistency ［C］// Proceedings of 6th Conference on Computer systems ， April 10-13 ， 2011 ， Salzburg， Austria ： 91 - 106 .

GOLAN-GUETA G ， ABRAHAM I ， GROSSMAN S ， et al . SBFT： a scalable decentralized trust infrastructure for blockchains ［EB/OL］. ［ 2021-01-27 ］. https：//arxiv.org/pdf/1804.01626.pdf https://arxiv.org/pdf/1804.01626.pdf .

SELLAPPAN . A robust Byzantine fault-tolerant replication technique for peer-to-peer content distribution ［J］. Journal of Computer Science ， 2011 ， 7 （ 2 ）： 159 - 166 .

最高人民法院关于互联网法院审理案件若干问题的规定［EB/OL］.［ 2021-01-27 ］. http：//www.hncourt.gov.cn/public/detail.php？id=175169 http://www.hncourt.gov.cn/public/detail.php?id=175169 .

Regulations of the Supreme People's Court on several issues concerning the hearing of cases in Internet courts ［EB/OL］. ［ 2021-01-27 ］. http：//www.hncourt.gov.cn/public/detail.php？id=175169 http://www.hncourt.gov.cn/public/detail.php?id=175169 .

徐江珮，王晋，刘畅，等 . 电动汽车充电桩CAN总线协议的安全检测［J］. 山东大学学报（理学版）， 2020 ， 55 （ 5 ）： 95 - 104 .

XU Jiangpei ， WANG Jin ， LIU Chang ， et al . Security detection of CAN bus protocol for electric vehicle and charging pile ［J］. Journal of Shandong University （Natural Science）， 2020 ， 55 （ 5 ）： 95 - 104 .

朱兴雄，何清素，郭善琪 . 区块链技术在供应链金融中的应用［J］. 中国流通经济， 2018 ， 32 （ 3 ）： 111 - 119 .

ZHU Xingxiong ， HE Qingsu ， GUO Shanqi . On the role of blockchain technology in supply chain finance ［J］. China Business and Market ， 2018 ， 32 （ 3 ）： 111 - 119 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Shared Operation Strategies for Distributed Energy Storage Systems Based on Blockchain Smart Contracts

Privacy Preservation Trading Strategy for Power Peak-shaving Market with Participation of Virtual Power Plant

Optimization of Internal Transaction Decisions in Virtual Power Plant Considering Privacy Preservation

Related Author

Ke YANG

WANG Di

AI Qian

YU Tao

ZUO Juan

LU Yi

LI Jiamei

JIA Hongjie

Related Institution

State Grid Co., Ltd. Blockchain Technology Laboratory

Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion, Ministry of Education (Shanghai Jiao Tong University)

State Grid Shanghai Municipal Electric Power Company

State Grid Shanghai Energy Interconnection Research Institute Co., Ltd.

Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education (Tianjin University)

⁰