基于去中心化身份与安全多方计算的碳足迹核算方法与流程

本发明涉及产品碳足迹核算、隐私计算、去中心化身份认证及分布式数据管理，尤其涉及一种基于去中心化身份与安全多方计算的碳足迹核算方法及系统。

背景技术：

1、随着碳达峰、碳中和目标推进以及绿色供应链管理、碳关税申报和产品低碳认证需求增加，产品碳足迹核算通常需要覆盖原材料获取、原材料加工、生产制造、运输分销、产品使用和生命末期处理等生命周期阶段。产品碳足迹核算过程中，原材料供应商、制造商、物流服务商、认证机构及监管机构等多个主体需要提供与各自业务环节对应的碳排放活动数据，并结合排放因子计算局部碳排放结果，再对多个局部碳排放结果进行汇总。

2、现有产品碳足迹核算方式通常由中心化平台收集各参与方的原材料消耗量、能源消耗量、设备运行数据、运输数据及工艺相关数据，并在中心化平台中完成碳排放核算、结果存储及报告生成。由于活动数据中可能包含采购价格、供应商报价、内部能源消耗、生产排班及工艺参数等商业敏感信息，部分参与方不愿直接向中心化平台或其他供应链主体公开原始数据，容易出现以行业平均数据替代实际数据、数据提供不完整或数据可信性不足的情形。

3、同时，现有身份管理方式通常依赖碳管理平台、第三方认证机构或链上合约进行参与方身份登记和权限分配，不同平台之间往往需要重复注册和重复验证，难以适应多主体、跨平台的碳足迹核算场景。部分隐私计算方案依赖中心化云服务器、中心化验证节点或中心化密钥管理主体进行数据汇总和计算，仍存在单点故障、第三方信任依赖及敏感数据泄露风险。采用同态加密等方式进行密文运算时，还可能因计算开销较大而难以适配车间边缘设备、车载终端或排放监测终端。

4、此外，碳足迹数据会因原材料来源变化、生产工艺升级、运输方式调整、能源结构变化或排放因子版本更新而发生变化。现有链上存证方案通常将碳足迹结果或数据摘要写入区块链，虽可提供一定的追溯能力，但对于发生变化的碳足迹数据，往往需要重新发起全链条核算，难以在保留历史版本的同时仅对受影响生命周期阶段进行更新。若未对数据状态、凭证版本及聚合结果之间的关联进行管理，还可能使失效、撤销或被替代的历史碳数据继续参与产品总碳足迹计算。

5、因此，亟需一种基于去中心化身份与安全多方计算的碳足迹核算方案，以解决多主体产品碳足迹核算中身份及权限可信性不足、原始碳排放数据难以在保护商业敏感信息的条件下协同计算、碳数据变化后难以进行动态更新及历史版本连续追溯的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于去中心化身份与安全多方计算的碳足迹核算方法及系统，用以解决多主体产品碳足迹核算中身份及权限可信性不足、原始碳排放数据难以在保护商业敏感信息的条件下协同计算、碳数据变化后难以进行动态更新及历史版本连续追溯的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于去中心化身份与安全多方计算的碳足迹核算方法，包括：

3、获取产品生命周期中的多个碳足迹数据参与方以及多个计算节点对应的去中心化身份信息，并根据所述去中心化身份信息对各所述碳足迹数据参与方和各所述计算节点进行身份认证和权限验证；

4、获取各所述碳足迹数据参与方对应生命周期阶段的碳排放活动数据和排放因子，并在各所述碳足迹数据参与方本地计算局部碳排放结果；

5、生成与所述局部碳排放结果对应的碳足迹数据凭证，并对所述碳足迹数据凭证进行真实性验证、完整性验证和状态验证；

6、针对验证通过的碳足迹数据凭证所对应的局部碳排放结果，生成用于多方安全计算的数据处理对象，并将所述数据处理对象提供至通过身份认证的多个计算节点；

7、由所述计算节点基于所述数据处理对象执行多方安全计算，在不获取各所述碳足迹数据参与方原始局部碳排放结果的情况下得到产品总碳足迹；

8、生成与所述产品总碳足迹对应的产品碳足迹数据凭证；

9、在检测到碳排放活动数据、排放因子或生命周期阶段对应参数发生变化时，更新对应碳足迹数据凭证的状态，基于变化后的数据重新执行多方安全计算，生成与重新执行多方安全计算得到的产品总碳足迹对应的更新产品碳足迹数据凭证，并更新原产品碳足迹数据凭证与所述更新产品碳足迹数据凭证之间的状态关联关系；

10、根据碳足迹数据凭证、产品碳足迹数据凭证及其状态关联关系，输出当前有效的产品总碳足迹及历史版本追溯信息。

11、为实现上述目的，本发明还提供一种基于去中心化身份与安全多方计算的碳足迹核算系统，包括：

12、去中心化身份管理模块，用于获取产品生命周期中的多个碳足迹数据参与方以及多个计算节点对应的去中心化身份信息，并根据所述去中心化身份信息对各所述碳足迹数据参与方和各所述计算节点进行身份认证及权限验证；

13、活动数据处理模块，用于获取各所述碳足迹数据参与方对应生命周期阶段的碳排放活动数据和排放因子，并在各所述碳足迹数据参与方本地计算局部碳排放结果；

14、碳足迹数据凭证生成模块，用于生成与所述局部碳排放结果对应的碳足迹数据凭证；

15、凭证验证及状态管理模块，用于对所述碳足迹数据凭证进行真实性验证、完整性验证和状态验证，并管理所述碳足迹数据凭证和产品碳足迹数据凭证的状态关联关系；

16、安全计算数据处理模块，用于针对验证通过的碳足迹数据凭证所对应的局部碳排放结果，生成用于多方安全计算的数据处理对象，并将所述数据处理对象提供至通过身份认证的多个计算节点；

17、多方安全计算模块，用于由所述计算节点基于所述数据处理对象执行阶段级安全聚合和产品级安全聚合，在不获取各所述碳足迹数据参与方原始局部碳排放结果的情况下得到产品总碳足迹；

18、产品碳足迹数据凭证模块，用于生成与所述产品总碳足迹对应的产品碳足迹数据凭证，并在产品总碳足迹的聚合结果验证通过且完成签名验证的确认主体数量达到预设确认门限时，将所述产品碳足迹数据凭证登记为有效状态；

19、动态更新模块，用于在检测到碳排放活动数据、排放因子或生命周期阶段对应参数发生变化时，更新对应碳足迹数据凭证的状态，基于变化后的数据触发所述多方安全计算模块重新执行安全聚合，生成更新产品碳足迹数据凭证，并更新原产品碳足迹数据凭证与所述更新产品碳足迹数据凭证之间的状态关联关系；

20、历史追溯模块，用于根据碳足迹数据凭证、产品碳足迹数据凭证及其状态关联关系，排除处于失效、撤销、过期或被替代状态的凭证，并输出当前有效的产品总碳足迹及历史版本追溯信息。

21、与现有技术相比，本发明通过对碳足迹数据参与方和计算节点进行去中心化身份认证及权限验证，使碳排放活动数据提交、碳足迹数据凭证签发、数据处理对象传输及安全聚合任务参与具有可验证的身份和权限基础。碳足迹数据凭证的真实性验证、完整性验证和状态验证结果作为局部碳排放结果进入多方安全计算的准入条件，从而降低身份异常、权限不足、内容被篡改或状态失效的碳数据参与产品总碳足迹计算的风险。

22、本发明将验证通过的局部碳排放结果转换为用于多方安全计算的数据处理对象，并由多个经身份认证的计算节点执行阶段级安全聚合和产品级安全聚合，使各参与方无需向其他参与方或单一计算节点公开原始局部碳排放结果即可得到产品总碳足迹。由此，在完成产品全生命周期碳足迹协同核算的同时，降低原材料消耗、能源消耗、工艺参数及其他商业敏感数据直接共享所造成的泄露风险。

23、本发明在检测到碳排放活动数据、排放因子或生命周期阶段对应参数发生变化时，更新对应碳足迹数据凭证状态，基于变化后的数据重新执行安全聚合，并建立原产品碳足迹数据凭证与更新产品碳足迹数据凭证之间的状态关联关系。由此，当前有效的产品总碳足迹可以与失效、撤销、过期或被替代的历史版本区分，并能够对受影响数据进行动态更新和版本追溯。

24、综上所述，采用本技术的技术方案，通过去中心化身份认证和权限验证确定碳足迹数据参与方及计算节点的可信参与范围，使通过真实性验证、完整性验证和状态验证的局部碳排放结果转换为不直接公开原始数据的数据处理对象，并由多个计算节点实施阶段级安全聚合和产品级安全聚合，从而在不获取各参与方原始局部碳排放结果的条件下得到产品总碳足迹；当碳排放活动数据、排放因子或生命周期阶段对应参数发生变化时，通过更新局部凭证和产品凭证的状态关联关系，并重新执行相应安全聚合，使当前有效产品总碳足迹与历史版本能够区分和追溯，进而可以解决多主体产品碳足迹核算中身份及权限可信性不足、商业敏感碳数据难以协同计算以及碳数据变化后难以动态更新和历史版本连续追溯的问题。