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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开一种使用账户映射电子储值卡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，本发明设计了虚拟电子储值卡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电子储值卡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。

主权项：1.一种使用账户映射和虚拟电子储值卡保护能源区块链交易隐私的方法，其特征在于，包括以下步骤：1系统初始化；具体为：1.1电子储值卡管理中心和能源中转站利用联盟链HyperLedgerFabric构建网络；1.2能源供应商和能源消费者向Fabric系统申请加入和构建的网络并申请获得相应的账户信息；1.3Fabric系统生成相关账户信息并将Fabric账户地址和分别发送给能源供应商和能源消费者此时和注册成功且可以加入目标网络；2使用动态分配算法确定储值分配比例；具体为：2.1能源供应商向能源中转站发送服务请求： 其中，为的Fabric账户地址，为需要售卖的能源信息，包括售卖的能源单价，售卖的能源总量；2.2能源中转站同意后，能源供应商将准备售卖的能源存储至2.3接收到能源后，能源中转站将售卖的能源数量以及当前能源汇率ri向电子储值卡管理中心汇报： 2.4电子储值卡管理中心根据能源汇率ri计算出需要向目标账户分发M储值： 其中，是能源与储值之间的换算公式，M是储值数额，这里的储值是用来兑换能源的，所以账户中的储值余额实际上也代表账户所有的能源数量；2.5将非活跃账户中每个元素设置邻近数据集和并且通过操作函数f将和映射到l维空间：和2.6设置f在上的数据敏感度为 其中，||·||表示曼哈顿距离，且|f|K，K是一个数据敏感度阀值；2.7设置其中ave是最近一年所有用户的月平均能源销售额，则动态分配能源电子储值卡的算法如下；当W11时，随机选取δ1∈0.1,0.5；当W1≤1时，随机选取δ1∈0.5,1；当W2K时，随机选取δ2∈0.5,1；当W2≤K时，随机选取δ2∈0.1,0.5；当W1≤1W2≤K，随机选取δ1∈0.5,1，δ2＝1-δ1；当W11W2K，随机选取δ1∈0.1,0.5，δ2＝1-δ1；2.8令M1＝M×δ1，M2＝M×δ2，M1是应用于账户映射技术的储值数量，M2是应用于电子储值卡算法的储值数量；3区块链中的活跃账号数据隐私保护；具体为：3.1电子储值卡管理中心把用户账户余额处在本月所有用户账户余额的前30％的账户称为活跃账户而其他的账户称为非活跃账户3.2计算买家的活跃账户最近一个月的平均能源销售量： 其中，NumAa表示最近一个月以来所有买家的活跃账户总数，表示最近一个月以来所有活跃的买家总的能源销售额；3.3计算的账户最近一个月的平均能源销售量： 3.4计算时间周期其中，m是一个常量参数，与月份相关；3.5引入边界参数λ，最大近似估计MAE和固定常量ρ；采用时间序列分析法中的指数平滑法来设置计算边界参数λ的分布函数 其中，边界参数λ表示第i次交易的能源上限值，ESP·是指数平滑预测函数，表示第i次交易的能源预测值，表示第i次交易的实际能源值，κ表示平滑权重且κ∈0,1；3.6计算前i次总共能源销售额： 当将M1能源电子储值卡分发给现有账户；当创建一个新账户并将M1能源电子储值卡随机分成两部分，然后分别分发给的新账户和现有账户；4区块链中的非活跃账户数据隐私保护；具体为：4.1电子储值卡管理中心将M2能源电子储值卡转化为虚拟电子储值卡虚拟电子储值卡不可以兑换能源，仅用来分发给用户账户充当能源电子储值卡以提高账户余额；4.2将虚拟电子储值卡随机分成N份并随机分配给N个非活跃账户Ain，其中N是一个随机整数且N小于Ain的总数；4.3设置将虚拟电子储值卡累加，当VT≥ave，引入均匀分布函数；假设x为服从[a,b]区间的均匀分布，则x的概率密度函数可表示为： 4.4随机生成一组服从均匀分布的序列udi＝{ud1,ud2,...,udl}且4.5将udi＝{ud1,ud2,...,udl}按照升序排列成ti＝{t1,t2,...,tl}；4.6将非活跃账户按照账户余额的降序排列成4.7将ti＝{t1,t2,...,tl}对应为能源电子储值卡序列按顺序分发到账户中；4.8引入拉普拉斯噪声来构造差分隐私技术的数据保护效果从而达到保护账户数据隐私的目的，拉普拉斯分布的概率密度函数如下： 4.9将非活跃账户中每个元素设置邻近数据集和并且将和映射到l维空间：和4.10向数据集和添加拉普拉斯噪声： 其中，△f和△f'是数据敏感度且ε和ε′是预设阈值且T矩阵转置符号，RA·是随机算法函数，Lap·是拉普拉斯分布函数；4.11利用RA·函数处理数据集 4.12设置并将序列n转化为电子储值卡序列4.13将虚拟电子储值卡序列分发到的非活跃账户中填充账户数额；4.14最后将交易账户细节打包发送到区块链：L→*:

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百度查询： 中国矿业大学 使用账户映射和虚拟电子储值卡保护能源区块链交易隐私的方法