【技术领域】
本发明属于新能源汽车和系统仿真领域，尤其涉及一种基于分布式记账的电动汽车充电仿真系统。
背景技术：
近些年来，电动汽车作为新能源汽车的发展方向，市场越来越大，销售量迅速增长，并且已经被视为未来取代燃油汽车的目标。电动汽车与传统的燃油汽车不同，其不再需要加油站，但是需要充电桩。与加油站不同，充电桩可以由大量不同的单位或部门进行建设，从而导致不同的充电桩来源，在进行充电费用结算时，需要由电动汽车和充电桩两方进行共同确认。但是，由于充电桩来源不同，为了保持充电过程准确可靠，不同的单位或部门间的充电配合需要进行大量的测试，实际进行充电测试是不可行的，成本高昂并且时间耗费太久，因此需要一个完善的充电仿真系统。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种基于分布式记账的电动汽车充电仿真系统。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于分布式记账的电动汽车充电仿真系统，该系统包括多台电动汽车后台管理服务器、多台充电桩后台管理服务器以及多个分布式记账平台，其中
所述电动汽车后台管理服务器用于对电动汽车的充电进行管理，并用于模拟充电交易的发起过程；
所述充电桩后台管理服务器用于对充电桩进行充电管理，并用于模拟接收充电请求、进行充电、确认充电交易完成的过程；
所述分布式记账平台用于对充电交易进行记录；
该系统通过以下步骤仿真电动汽车的充电过程：
(1)电动汽车后台管理服务器随机生成一个充电请求消息m，即
m＝{money，id1，id2，serial，sigid1(money，id1，id2，serial)}；
其中，money是随机生成的充电金额；id1是所述电动汽车后台管理服务器的唯一标识符；id2是所述电动汽车后台管理服务器所请求进行充电的充电桩后台管理服务器的唯一标识符，id2是从所有充电桩后台管理服务器的标识符中随机抽取的一个标识符；serial是该充电请求消息的序列号；sigid1()是一个使用所述电动汽车后台管理服务器的数字证书的相应私钥进行数字签名的函数；
(2)所述电动汽车后台管理服务器随机选择k个分布式记账平台，将生成的充电请求消息同时发送给这k个分布式记账平台，其中k是一个预先确定的数量，其不大于分布式记账平台的总数量；
(3)当一个分布式记账平台接收到充电请求消息m时，其解码该充电请求消息m，从中获取发出该消息的电动汽车后台管理服务器的标识符id1；根据id1获取该电动汽车后台管理服务器的数字证书，使用该数字证书验证该消息中数字签名是否正确，如果不正确，则忽略该消息；如果正确，则该分布式记账平台存储该充电请求消息m，然后继续后续步骤；
(4)该分布式记账平台基于所述充电请求消息m进一步生成充电通知消息m1，即m1＝{m，id3，sigid3(m，id3)}，并将该充电通知消息m1发送给id2对应的充电桩后台管理服务器；
其中，id3是该分布式记账平台的唯一标识符，sigid3()是一个使用该分布式记账平台的数字证书的相应私钥进行数字签名的函数；
(5)当一个充电桩后台管理服务器接收到一个充电通知消息m1后，其从m1中解码出id3和m，再从m中解码出id1和id2，该充电桩后台管理服务器首先判断id2是否是自己的标识符，如果不是，则忽略该充电通知消息，否则使用id3对应的数字证书对m1的数字签名进行验证，同时使用id1对应的数字证书对m的数字签名进行验证；如果两个数字签名验证中有一个没通过，则该充电桩后台管理服务器忽略该充电通知消息；如果两个数字签名验证都通过，则继续后续步骤；
(6)该充电桩后台管理服务器从m中解码出该充电请求的来源二元组(id1，serial)，据此判断这个充电请求是否已经接收过，如果该充电桩后台管理服务器是第一次接受到该充电请求，则其响应该充电请求以模拟相应的充电过程，并在模拟充电过程完成后，向所述分布式记账平台返回一个充电确认消息m2；如果不是第一次接收到该充电请求，则在该充电请求相应的模拟充电过程完成后，直接向所述分布式记账平台返回一个充电确认消息m2；
其中，所述充电确认消息m2＝{m,sigid2(m)}，sigid2()是使用所述充电桩后台管理服务器的数字证书的相应私钥进行签名的数字签名函数；
(7)分布式记账平台在收到所述充电确认消息后，存储该充电确认消息。
进一步地，电动汽车后台管理服务器和充电桩后台管理服务器都通过中间件的方式与分布式记账平台进行通信、发起交易并完成业务。
进一步地，money不超过预设的最大充电金额。
进一步地，所述序列号的初始值为0，所述电动汽车后台管理服务器从仿真过程开始，每次生成一个新的充电请求消息，都将序列号的值增加1。
进一步地，所述k的值由系统管理员根据具体需求设置。
进一步地，电动汽车后台管理服务器、充电桩后台管理服务器和分布式记账平台都具有各自的数字证书。
进一步地，充电桩后台管理服务器事先存储各个电动汽车后台管理服务器和分布式记账平台的数字证书。
进一步地，每个分布式记账平台都存储了其他各个服务器的数字证书。
进一步地，每个数字证书中携带了相应服务器或平台的标识符。
本发明的有益效果包括：仿真电动汽车的充电过程，有利于对不同部门间充电配合的测试，通过分布式记账平台提高仿真系统的鲁棒性，并有利于后续核查。
【附图说明】
此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是本发明系统的基本结构图。
【具体实施方式】
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
参见附图1，其示出了本发明系统的基本结构。该系统包括多台电动汽车后台管理服务器、多台充电桩后台管理服务器以及多个分布式记账平台。
所述电动汽车后台管理服务器用于对电动汽车的充电进行管理，在本发明的仿真系统中，其用于模拟充电交易的发起过程，向系统发出充电请求。
所述充电桩后台管理服务器用于对充电桩进行充电管理，在本发明的仿真系统中，其用于模拟接收充电请求、进行充电、确认充电交易完成的过程。
所述分布式记账平台用于对充电交易进行记录，以便于后期对仿真过程的检查。由于采用了分布式的记账，即使少数平台暂时离线，也不会影响整个系统的仿真过程，从而提高整个仿真系统的鲁棒性。
上述各个服务器和平台之间都通过网络相互连接和通信。电动汽车后台管理服务器和充电桩后台管理服务器都通过中间件的方式，使其能够与本发明的分布式记账平台进行通信、发起交易并完成业务。
电动汽车后台管理服务器、充电桩后台管理服务器和分布式记账平台都具有各自的数字证书，每个数字证书中携带了相应服务器或平台的标识符。该数字证书用于在工作过程中证明自己的身份，例如进行数字签名等操作。
基于上述系统结构，下面对本发明充电仿真系统的仿真过程进行详细说明：
(1)电动汽车后台管理服务器随机生成一个充电请求消息m，即
m＝{money，id1，id2，serial，sigid1(money，id1，id2，serial)}；
其中，money是随机生成的充电金额，其不超过预设的最大充电金额；
id1是所述电动汽车后台管理服务器的唯一标识符；
id2是所述电动汽车后台管理服务器所请求进行充电的充电桩后台管理服务器的唯一标识符，id2是从所有充电桩后台管理服务器的标识符中随机抽取的一个标识符；
serial是该充电请求消息的序列号，该序列号的初始值为0，所述电动汽车后台管理服务器从仿真过程开始，每次生成一个新的充电请求消息，都将序列号的值增加1，从而可以通过序列号来识别每个充电请求消息。
sigid1()是一个数字签名函数，该函数使用所述电动汽车后台管理服务器(id1)的数字证书的相应私钥进行数字签名。从上述m的组成可见，m中对(money，id1，id2，serial)一起做了数字签名，从而可以保证m的真实性和完整性。
(2)所述电动汽车后台管理服务器随机选择k个分布式记账平台，将生成的充电请求消息同时发送给这k个分布式记账平台。
其中，k是一个预先确定的数量，其不大于分布式记账平台的总数量，仿真系统的管理员可以根据具体需求设置k的值。
(3)当一个分布式记账平台接收到一个充电请求消息m时，其解码该充电请求消息m，从中获取发出该消息的电动汽车后台管理服务器的标识符id1；根据id1获取该电动汽车后台管理服务器的数字证书，使用该数字证书验证该消息中数字签名是否正确，如果不正确，则忽略该消息；如果正确，则该分布式记账平台存储该充电请求消息m，然后继续后续步骤。
需要说明的是，每个分布式记账平台都存储了其他各个服务器的数字证书，并且，由于不同的服务器具有不同的数字证书，每个数字证书中也携带了该数字证书所属服务器的标识符，因此分布式记账平台可以通过标识符来查询到相应的数字证书。
(4)该分布式记账平台基于所述充电请求消息m进一步生成充电通知消息m1，即m1＝{m，id3，sigid3(m，id3)}，并将该充电通知消息m1发送给id2对应的充电桩后台管理服务器。
其中，id3是该分布式记账平台的唯一标识符；
sigid3()也是一个数字签名函数，其使用该分布式记账平台(id3)的数字证书的相应私钥进行数字签名。从上述m1可见，其对(m，id3)作了数字签名，从而保证m1的真实性和完整性。实际上，m1包括了m中的数字签名，相当于作了二次数字签名。
(5)当一个充电桩后台管理服务器接收到一个充电通知消息m1后，其从m1中解码出id3和m，再从m中解码出id1和id2，该充电桩后台管理服务器首先判断id2是否是自己的标识符，如果不是，则忽略该充电通知消息，否则使用id3对应的数字证书对m1的数字签名进行验证，同时使用id1对应的数字证书对m的数字签名进行验证；如果两个数字签名验证中有一个没通过，则该充电桩后台管理服务器忽略该充电通知消息；如果两个数字签名验证都通过，则继续后续步骤。
步骤(5)的过程实际上是双重签名验证，通过双重签名验证，充电桩后台管理服务器确认了充电请求的来源及其经过的记账平台。并且，为了进行签名验证，充电桩后台管理服务器需要事先存储各个电动汽车后台管理服务器和分布式记账平台的数字证书。
(6)该充电桩后台管理服务器从m中解码出该充电请求的来源二元组(id1，serial)，该来源二元组实际上可以唯一标识一个充电请求，因而该充电桩后台管理服务器可以据此判断这个充电请求是否已经接收过，因此，如果该充电桩后台管理服务器是第一次接受到该充电请求，则其响应该充电请求以模拟相应的充电过程，并在模拟充电过程完成后，向所述分布式记账平台返回一个充电确认消息m2；如果不是第一次接收到该充电请求，则在该充电请求相应的模拟充电过程完成后，直接向所述分布式记账平台返回一个充电确认消息m2。
其中，所述充电确认消息m2＝{m,sigid2(m)}。sigid2()是使用所述充电桩后台管理服务器(id2)的私钥进行签名的数字签名函数。
(7)分布式记账平台在收到所述充电确认消息后，存储该充电确认消息。
该充电确认消息中既包括了充电请求发起方(即电动汽车后台管理服务器)的数字签名，也包括了充电请求完成方(即充电桩后台管理服务器)对充电请求的数字签名，因此相当于双方共同认可了这一次充电过程，从而形成了一个完整的充电记账记录。后续可以根据充电记账记录，模拟用户的付款过程，模拟付款过程已是本领域现有技术，本发明不再赘述。
由以上过程可见，对于一个充电请求，最多有k个分布式记账平台存储了其充电记账记录，因此，即使其中有部分分布式记账平台损坏或离线，也不会影响记账过程，实现了较强的鲁棒性。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。