基于区块链可信认证的准入管控技术应用

谢 毅，张晓燕，黄娟娟，吴谋凡，陈 林

（国网宁德供电公司，福建 宁德 352100）

区块链技术是一种基于密码学原理的分布式数据库技术，具有去中心化、不可篡改、安全可信等特点，因此被广泛应用于数字货币、供应链金融、物联网等领域[1-2]。目前，区块链技术已经进入快速发展的阶段，各行各业纷纷探索其应用。例如，数字货币领域中的比特币、以太坊等，供应链金融领域中的联盟链、贸易金融等，物联网领域中的智能设备管理、数据交换等，都应用区块链技术[3]。目前，区块链技术还面临着一些挑战，如性能瓶颈、隐私保护等问题。随着技术的不断发展和完善，这些问题也将得到有效的解决。同时，随着社会对信息安全需求的不断提高，区块链技术的应用也将越来越广泛[4]。未来区块链技术将在更多领域发挥其作用，为人类社会的发展带来更多的机遇和可能。正因如此，基于区块链可信认证的准入管控技术应用具有很多的优势和可行性，它将成为未来准入管控技术的主流方式之一。鉴于此，本文设计了一个多中心的分布式身份认证系统，以提升准入管控的有效性与精准性。

1 相关工作

随着互联网的快速发展，第一代网络身份认证技术已经不能满足人们日益增长的需求。因此，目前已经出现了第二代和第三代网络身份认证技术。第二代网络身份是基于联合身份认证协议（SAML）的。SAML是一种XML标准，用于在不同的安全域之间传递身份验证和授权数据[5]。第三代网络身份认证是基于分布式账本技术（区块链）的，它提供了更加安全、去中心化的身份认证模式。区块链技术的出现为数字身证认证提供了新的解决方案，其去中心化、不可篡改等特性，使得数字身份认证更加安全可靠。区块链技术可以实现去中心化的身份认证，从而避免了传统身份认证中心的单点故障和安全问题。此外，区块链技术的不可篡改性，可以有效防止身份信息被篡改和伪造。因此，基于区块链的数字身份认证已经成为当前数字身份认证技术的热门方向之一。未来，基于区块链的数字身份认证技术将在更多领域发挥重要作用，为数字化社会的发展带来更加安全、可靠的数字身份认证服务。

基于区块链的身份认证系统是一种新型的身份认证技术，它利用区块链技术的去中心化、不可篡改等特性，为用户提供更加安全、可靠的身份认证服务。基于区块链的身份认证系统采用分布式账本技术，将用户的身份信息存储在区块链上，用户可以通过私钥对自己的身份信息进行签名，从而实现身份认证。基于区块链的身份认证系统不仅可以避免传统身份认证中心的单点故障和安全问题，还可以有效防止身份信息被篡改和伪造。基于区块链的身份认证系统可以应用于各种场景，如金融、医疗、物联网等。在金融领域，基于区块链的身份认证系统可以用于KYC（Know Your Customer）和AML（Anti-Money Laundering）等方面；在医疗领域，基于区块链的身份认证系统可以用于患者身份认证和医疗数据共享等方面；在物联网领域，基于区块链的身份认证系统可以用于智能设备管理和数据交换等方面[6]。

鉴于此，本文基于FISCO BCOS联盟区块链技术，提出了一个支持多中心的分布式身份认证系统。该系统利用区块链技术的去中心化、不可篡改等特点，实现用户身份的安全认证和管理。系统采用多中心的身份管理机制，将身份信息存储在多个中心节点上，从而提高了系统的可靠性和安全性。同时，系统采用了基于密码学的身份认证机制，可以有效防止身份信息被篡改和伪造。基于FISCO BCOS联盟区块链技术的分布式身份认证系统具有很强的适用性和可扩展性。

2 系统模型

2.1 系统目标

区块链技术的可信认证特性可以被用于实现身份认证，从而保证身份信息的准确性和真实性。在基于区块链可信认证的准入管控技术中，身份认证是非常重要的一环，通过使用可信身份认证技术，可以实现对用户的身份验证，从而保障系统的安全性和可靠性。在基于区块链可信认证的准入管控技术中，身份验证的过程是通过区块链技术来实现的。具体来说，用户的身份信息会被存储在区块链上，并且每个用户的身份信息都会被分配一个唯一的身份标识符[6]。当用户需要进行身份验证时，系统会通过身份标识符来查询用户的身份信息，并且对身份信息进行核实和验证。如果身份信息是正确的，用户就可以被允许访问系统；否则，用户的访问请求将会被拒绝。可信身份认证技术可以有效地避免身份信息被篡改或者伪造的情况，从而保障系统的安全性和可靠性。此外，由于区块链技术的去中心化特性，可信身份认证技术也可以实现身份信息的分散存储和管理，从而进一步提高系统的安全性和可靠性。因此，系统设计目标包括：自主控制；分布式认证；建立信任，利用区块链技术确保多中心机构中信任框架的构建。

2.2 系统架构

在可信身份认证生态中，系统拥有4种角色，如图1所示。

图1 可信身份认证系统流程图

（1）发证者：指发放数字身份认证的机构，可以是政府部门、金融机构、医疗机构等。发证者负责验证用户的身份信息，并将其身份信息存储在区块链上，通过私钥签名，向用户发放数字身份认证。发证者还可以撤销用户的数字身份认证。

（2）持有者：指获得数字身份认证的用户，用户可以在区块链上查看自己的身份信息，使用私钥对自己的身份信息进行签名，从而实现身份认证。持有者还可以将自己的身份信息授权给其他机构或个人使用，从而实现身份信息共享。

（3）验证者：指需要验证用户身份的机构或个人，如金融机构、医疗机构、政府部门等。验证者可以在区块链上查询用户的身份信息，并通过公钥验证用户的身份信息是否有效。如果用户的身份信息有效，则向用户授权使用相应的服务或资源。

（4）标识符注册机构（Identifier Registry）：负责注册和管理数字身份的标识符，如用户名、邮箱地址、手机号码等。标识符注册机构负责验证用户的标识符信息，并将其标识符信息与身份信息进行关联，存储在区块链上。

3 基于区块链的分布式身份认证系统

3.1 符号定义

表1 系统标识符定义表

3.2 算法描述

可信身份认证系统是指在数字世界中，确保用户身份真实可信，从而实现信息的安全传输和交互。其中，数字身份管理体系是基于区块链技术的，可以安全地存储和管理用户的身份信息。通过数字身份管理体系，用户可以得到一个唯一的身份标识，从而在数字世界中进行身份认证和授权。凭证管理系统是用于颁发和验证用户凭证的系统。凭证是指用于证明用户身份和资格的数字证书，如身份证、护照、驾驶证等。凭证管理系统可以确保用户凭证的真实性和有效性，从而防止伪造和欺诈行为。

在基于区块链的分布式身份认证系统中，用户的身份信息存储在区块链上，具有去中心化、防篡改、不可伪造等特点，可以确保用户身份的安全性和可信性。同时，该系统可以实现安全的身份认证和授权，为数字世界的安全交互提供了强有力的支持。

（1）数字身份管理体系。该体系包括以下功能。①身份注册功能：用户在注册时提供身份信息，并将其保存在区块链上。②身份验证功能：用户提供身份信息进行验证，验证通过后，系统会颁发一个唯一的身份标识符。③KYC过程：KYC（Know Your Customer）是一种反洗钱机制，用于验证用户的真实身份。在KYC过程中，用户需要提供额外的身份证明文件，如身份证、护照等。

通过数字身份管理体系，用户可以安全地存储和管理其身份信息，并在数字世界中进行身份认证和授权。

（2）凭证管理系统。该系统包括以下功能：①凭证创建功能：用户在申请凭证时，提供相关的证明材料，并提交给凭证管理系统进行审核。审核通过后，凭证将被创建并保存在区块链上。②存证创建功能：凭证管理系统会将凭证的哈希值保存在区块链上，从而确保凭证的真实性和有效性。③凭证验证功能：用户在进行身份认证或授权时，需要提供凭证和相应的身份信息进行验证。凭证管理系统会验证凭证的真实性和有效性，并返回验证结果。

凭证管理系统可以确保用户凭证的真实性和有效性，从而防止伪造和欺诈行为。

3.3 系统应用

（1）用户身份验证：在分布式电网中，系统利用区块链技术对用户身份进行验证。每个用户的身份信息将以哈希形式存储在区块链上，当用户进行交易时，系统可以通过对比用户提供的哈希值和区块链上的哈希值来验证用户的身份。这种方法可以有效防止伪造身份和欺诈行为。

（2）能源交易记录：能源交易过程中，所有的交易信息都可以记录在区块链上。具体信息包括交易时间、交易数量、交易价格等。由于区块链的公开透明性，所有用户都可以查看这些交易记录，这可以增强交易的公开性和透明性。

（3）能源数据的安全传输：系统中能源数据的传输安全性是非常重要的，利用区块链技术对能源数据进行加密，然后将加密后的数据传输给接收者。接收者可以使用相应的解密方法对数据进行解密，从而获取原始的能源数据。这种方法可以保证能源数据在传输过程中的安全性。

（4）能源设备的接入管理：各种能源设备需要接入系统进行能源交易，利用区块链技术对设备进行管理。每个设备的信息（包括设备类型、设备状态等）都可以记录在区块链上，系统根据这些信息对设备进行有效的管理。

通过应用实例可以看出，基于区块链的可信认证的准入管控技术在电网分布式交易系统中有着广泛的应用，一方面提高了交易信息的透明度，另一方面保证交易数据安全、简化交易流程。

4 结束语

综上所述，本文介绍了区块链可信认证的准入管控技术应用。区块链技术的分布式、去中心化、不可篡改等特点使得它成为一种新型的身份验证方式。准入管控技术可以对系统的使用者进行身份验证和访问控制，从而保障系统的安全性和可靠性。可信身份认证技术可以保证身份信息的准确性和真实性，同时还可以实现身份信息的分散存储和管理。基于区块链可信认证的准入管控技术应用将会成为未来准入管控技术的主流方式之一。