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一个基于 JAVA 的区块链共享电桩交易模拟系统的实现

摘要：本文从当前火热的区块链技术出发，分析了区块链技术在推动私人共享

充电桩成为一种新的汽车充电运营模式的核心地位，提出了一个基于 Java 的区块

链共享电桩交易的模拟系统，并着重介绍其交易的过程，该系统使用 Web Service

技术实现局域网内模拟的区块链节点与节点的通信，并通过 HTTP 服务实现对节

点通信命令的控制，结合密码学 hash 函数、工作量证明机制、区块数据的持久存

储、UTXO 模型、数字签名、P2P 网络通信几个模块来模拟实现区块链技术在私人

共享电桩网络的应用场景。

关键词：区块链；私人共享电桩；点对点网络

为了应对能源危机与环境污染，国家大力推动电动汽车行业的建设与发展，

而在更多的实际场景中，由于缺少与日益增长的电动汽车数量相匹配的共享充电

桩资源，电动汽车车主们为了寻求路边的充电桩，常常需要在手机中下载多个充

电桩 APP，并且在支付过程中常常因为 APP 多样化而导致的问题。此外，电桩的

架设容易出现分布不平衡，并随着其电桩的数量增多维护成本高，而拥有少量电

桩的个体户无法参与竞争，使得大量的闲散电桩资源浪费。本系统利用区块链去

中心化、可追溯、不可篡改的特点，规避了传统电桩运营模式的短板，模拟实现

共享充电桩的交易过程。

1 核心业务流程

通过模拟电动汽车车主前往电桩充电，充电桩扫描用户 APP 提供的二维码，

获取对应用户的钱包地址，同时将电桩所有者区块链钱包地址一同发送至云端，

由用户的 APP 负责去获取数据并查询区块链判断钱包余额，后执行用户钱包地址

向电桩所有者钱包地址转账的操作，并且由区块链的矿工节点进行挖矿加链，对

于添加到区块链上的新区块，采用广播的形式在局域网内以点对点网络的形式逐

渐将最新的区块信息广播到所有的节点，以上业务流程在区块链的每一个节点之

间都可以进行，并且完成数据在全网的同步。其业务流程图如图 1 所示。

图 1 交易流程图

2 平台搭建

2.1 密码学 hash 函数

而这里提及的 hash 函数，是一个算法，可以将不同长度的文本转换相同长

度的，具有不可以被逆运算的散列字符串，从而获得代表该区块的一个信息摘要，

在我们简化版的区块链中，每一个区块都有一个 hash 字段，用于存放该区块的摘

要信息，而 hash 计算的数据来来源就是每一个区块中记录的时间戳，前一个区块

的 hash 以及当前区块的交易信息。

2.2 工作量证明

所谓工作量就是对于区块链中的任何一个节点如果想将一个区块加入到区块

链当中，必须先付出计算获得在区块链中加入区块的权限，矿工们不断的挖矿加

链并获得奖励，在这种机制下，区块链得以稳定运行。而在我们的模拟系统当中，

由于我们开发者作为系统的管理者，虽然采用的也是区块链式的数据存储方式，

却取消了每次挖矿成功会获得奖励，而是采用如果有用户希望以个人形式加入到

电桩的网络当中，就可以向管理者提出申请，从而由管理员发放一个钱包地址，

并且钱包中的电子货币也将由管理员以挖矿的形式进行充值，以及抽取部分每次

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