基于區塊鏈技術的公益時間銀行系統的應用*

譚子會

(茂名開放大學,廣東茂名 525000)

0 引言

在以往的公益時間銀行系統中,時間幣主要通過一個中心化的結算節點來進行集中儲存和管理。但是在此類系統的具體應用中,一旦這個中心節點出現問題,將會影響到一整個系統的時間幣流通,甚至會釀成不可挽回的損失。而區塊鏈技術則剛好借助于自身的去中心化功能來解決這一問題。因此,在當今的公益時間銀行系統中,一定要將區塊鏈技術加以合理應用。

1 區塊鏈技術概述

區塊鏈技術屬于信息技術這一領域中的一種。就本質而言,區塊鏈技術是一個共享形式的數據庫,在其中儲存的信息或數據有著集體維護、公開透明、全程留痕以及不可偽造等的特征,通過信任基礎的堅實奠定來為合作創造一個可靠機制。在區塊鏈技術中,最為突出的一個特征就是去中心化,該技術不需要將第三方管理機制或者是硬件設施作為依托便可實現無中心形式的信息數據管理控制,它不僅可以自主形成一個整體的區塊鏈,同時也可以借助于分布式的儲存與核算方式來實現各個節點中信息的自我驗證、自我傳遞和自我管理[1]。另外,憑借著多節點共同維護的方式,也可以讓信息被破解和盜取的幾率幾乎降低到零,以此來有效保障信息的安全性。

2 基于區塊鏈技術的公益時間銀行系統設計分析

2.1 服務資產的數字化設計

在以區塊鏈技術為基礎的公益時間銀行系統服務資產數字化設計中,主要的設計過程包括以下幾個方面:第一,在客戶將證明資料提交給審核平臺之后,審核平臺將會進行其真實性的審核。第二,在通過了審核之后,平臺會在一段時間里依次將客戶按照實際免費為其提供一定次數的服務。第三,按照客戶的實際需求,志愿者會為提出服務需求的客戶提供盡量滿足其所需的服務。第四,在完成了服務之后,審核平臺會審核這個服務的過程。第五,在整個的服務過程通過了審核之后,平臺會結合服務接受者的滿意程度對服務資產進行數字化處理,也就是讓服務實現到等值時間幣的轉換。第六,在將服務轉換成為數字資產之后,系統會將其上鏈到PWTB內,也就是通過新增的資產形成來實現交易,同時將交易信息發送給PWTB[2]。

2.2 服務資產的共享通道設計

在對服務器資產進行共享通道設計的過程中,主要的內容包括以下幾個方面:第一是交易數據,在該系統內,所有的交易數據都需要在PWTB中儲存,其中有交易類型及其時間戳等。借助于數字技術以及數字簽名技術,可有效保障這個交易信息的準確性以及可驗證性。第二是區塊,在PWTB內,主要通過計算點來進行全部交易數據的審計,并通過結算點內的本地共享賬本對有效、合法的區塊進行儲存,并使其在全部網絡節點內廣播。第三是結算節點,在該系統中,會有一個共享賬本儲存在本地,主要對廣播網絡內的最新區塊以及合法交易進行收集,將這些合法的數據作為依據來實現共享賬本的維護和更新。通過結算點,不僅可以實現最基本的結算,同時也可以為審核平臺以及錢包APP等系統的運行提供支持。第四是應用節點,在該系統中,共享賬本并不完整地儲存在本地,而是借助于結算節點上的連接來按需進行部分賬本數據的獲取,然后以此為基礎來實現用戶服務的提供。第五是監管節點,借助于PWTB,監管部門可實現審計監督節點的部署,這種節點同樣屬于結算節點,只是其中所運行的是監管部門的相關應用[3]。公益時間鏈,如圖1所示。

3 基于區塊鏈技術的公益時間銀行系統應用分析

3.1 用戶認證

3.1.1 用戶身份認證

在該網絡系統中,所有用戶都需要進行CA(電子認證服務)系統認證,在通過了認證之后才可以成為這個公益時間區塊鏈中的一個合法用戶,同時獲取到可以對數據進行加密的證書和秘鑰。

3.1.2 新成員加入申請

如果新成員要加入到AG(審核組)中,首先應該從AG中找出推薦人一名,然后需要其中的所有成員達成共識,這樣才可以加入其中。其具體步驟如下:第一,成員推薦信息通過推薦者背書產生,其中有被推薦者的資格審核材料等的相關信息和數字簽名,然后將這個交易提交到網絡廣播。第二,銀行系統內的其他AG成員在接收到了這個交易后,會驗證這個交易是否合法,并全面審核被推薦人所提供的相關資料。在審核通過之后,這些成員會將同意被推薦者加入到AG總的意見以及各個用戶的數字簽名以推薦生成的形式來進行反饋交易,并將這個反饋交易在網絡中進行廣播。第三,推薦者會對來自于各個成員的所有審計結果進行匯總,如果其他全部成員對于被推薦者的加入請求予以同意,推薦者可以將其他所有成員所提供的數字簽名集合以及證書集合整合到成員推薦交易中,使其轉變為一個新成員加入到AG中的交易,然后通過廣播的形式向網絡中的每一個節點進行該交易的廣播。第四,系統的反饋時間期限是7個工作日,如果在這個期限內有部分成員反對該用戶加入到AG中,則表示這一次的推薦失敗。對于多次不參與到反饋中的成員和一些具有惡意反對行為的成員,AG中的其他成員可以共同進行剔除交易的產生,進而將其在AG中剔除[4]。通過這樣的方式,便可讓整個系統運行的安全性和穩定性得到進一步的保障。

圖1 公益時間鏈Fig.1 Public welfare time chain

在該系統的共享賬本中,會對全部合法成員交易的推薦以及反饋進行永久性的記錄,如果在推薦交易的過程中有成員不在線,該成員在下一次上線時便會在臨近在線結算點中實現共享賬本的同步更新。通過這樣的方式,用戶就可以獲取到自己離線期間全部有待處理的推薦交易,然后按照上述第二個步驟對推薦交易進行處理。同時,因為推薦反饋交易將會被全部永久記錄并儲存在共享賬本內,所以在AG中的成員進行反饋的過程中,如果推薦者此時不在線,則臨近的在線節點將會在推薦者下一次上線時對共享賬本 進行同步更新,使其對自己離線期間的待處理推薦交易實現全部獲取,然后按照上述的第三個步驟對這些反饋交易進行處理。通過這樣的方式,將會讓整個推薦過程實現公開化、透明化,并讓各個用戶之間相互監督。

3.2 數據流通

3.2.1 系統初始化

在系統中加入了新節點的情況下,結算點就會在與之鄰近結算點節點中實現交易池內數據的同步以及共享賬本的同步。在此過程中,相應的應用節點則需要根據實際需求來進行相關數據的同步。

3.2.2 交易數據傳遞

在通過了認證之后,用戶可以借助于網絡中的應用節點或者是結算節點來實現交易數據的產生。在形成了相應的交易數據之后,應用節點或者是結算節點將會將相應的交易數據向與其鄰近的各個結算節點進行廣播。在PWTB內,主要的交易傳遞方式包括以下幾種:第一是成員推薦交易,也就是AG內既有的成員對新的成員進行推薦過程中所形成的交易。第二是推薦反饋交易,也就是AG中的既有成員為新成員接入提出申請過程中所形成的交易。第三是新成員加入交易,也就是AG中的既有成員所推薦的新成員加入并且獲得了其他所有成員同意所形成的交易。第四是剔除成員交易,也就是AG內既有成員中的一些成員被剔除所形成的交易。第五是新增資產交易,也就是在志愿者將相應的服務提供給客戶之后,通過AG成員審核這一過程并通過之后,AG成員對于志愿者新增資產所形成的交易,通過該交易,可以讓志愿者能夠在PWTB內對其新增數字資產具有擁有權。第六是資產轉讓交易,也就是在志愿者的服務被轉化為數字化資產以后,相應的數據資產將會出現在PWTB這一公益時間鏈上,而這些數字資產的每一次的歸屬權變更都需要借助于資產轉讓交易來實現[5]。所謂資產轉讓交易,就是對PWTB內既有資產進行歸屬權變更,以此來達到資產流通的效果。而在具體的資產轉讓交易中,交易發起者必須是通過了實名認證的用戶。

3.2.3 交易數據收集

在接收到了來自于網絡中的交易數據之后,本地結算點會合理進行交易數據的驗證。驗證過程中,如果發現了違法數據,結算點將會直接將其忽略。如果驗證了交易數據的合法性,結算點便會將其儲存到本地交易記錄池內,同時將這個合法出具廣播到網絡內的其他結算節點。

3.2.4 工作量證明

在系統運行了一段時間之后,本地結算點就會將所有在這段時間內所收集到的有效數據進行整合,使其成為交易數據的集合形式,然后再借助于Merkle Tree算法來實現Merkle Root Hash(假設這個哈希值為MRash)的生成,然后將其和隨機數Nonce和其他的有關字段一起進行組裝,最終使其成為區塊鏈區頭部分的數據,我們假設這個區頭數據是Headdata,接下來對Nonce的值進行不斷調整,讓Hash(Headdata始終小于Diffculty,其中,Diffculty指的是系統對結束節點進行調整過程中計算所獲得的Nonce隨機數速度的正確值。在此過程中,借助于最先計算得出的Nonce隨機數特定結算節點來實現本輪結算權力的獲取,以此來實現新的區塊產生,并對其進行廣播。

3.2.5 合法區塊廣播

在節點接收到了來自于網絡的新區塊時,將會立即驗證其合法性。驗證過程中,如果發現區塊不合法,結算節點將會直接將其忽略;如果驗證了區塊的合法性,則會將其納入到本地共享賬本,同時會將本地交易記錄池內相應的交易信息刪除,并將這個合法區塊朝著網絡內的其他各個結算點進行傳遞。通過這樣的方式,就實現了合法區塊的全面廣播。這也意味著這一輪的結算權力競爭就此停止,以此來對下一輪工作量提供證明。

4 結語

綜上所述,將區塊鏈技術合理應用到公益時間銀行系統中,借助于其去中心化的技術特征,可以將傳統時間銀行系統內的數據信息統一中心化集中所帶來的弊端加以有效避免,全面提升信息數據的安全性,保障公益時間銀行的服務效果。所以,在應用這一技術進行公益時間銀行系統的建設與應用過程中,技術人員應從實際需求出發,并結合實際情況來進行具體應用方案的科學制定。通過這樣的方式,才可以讓區塊鏈技術在公益時間銀行中發揮出自身的充分作用與優勢,對系統內AG成員的申請、審核以及各種功能的實現起到有效的技術支撐作用,以此來實現該技術和公益時間銀行之間的協調可持續發展。