PoRCH：面向智能电网与工业4.0中区块链赋能未来 SCADA 系统的新型共识机制

智能电网与工业4.0（I4.0）已不再是梦想或近未来之事，而是正在发生。越来越多嵌入式系统与 IoT 设备的集成正以极快速度推动智能电网与 I4.0 发展。为此，有必要从去中心化、近实时运行、安全性与隐私方面改造古老的 SCADA（数据采集与监视控制系统）系统。在此背景下，区块链技术不仅有潜力提供未来 SCADA 系统数据采集过程所需的这些基本特性，还能带来许多其他有用附加功能。另一方面，显而易见的是，各类安全漏洞往往在经济动荡期间更易发生，这会对全球经济与人类社会造成更严重破坏。因此，有必要使我们的工业具备鲁棒性、自动化与韧性，并配备安全且不可篡改的数据采集系统。本文探讨区块链在智能电网与 I4.0 领域 SCADA 系统数据采集部分的实施前景。已有多种共识机制支持区块链在加密货币、车载网络、医疗系统、电子商务等领域的集成，但针对区块链赋能 SCADA 系统的高效且易实现的共识机制鲜有研究。基于此，本文提出一种称为 PoRCH（哈希随机计数证明，Proof of Random Count in Hashes）的新型共识机制，并配以定制的挖矿节点选择方案。此外，还开发了区块链赋能数据采集系统的小规模原型。对所实现原型的性能评估显示了区块链技术的优势。