一種基于聯(lián)盟鏈的積分系統(tǒng)設(shè)計

林威 高圓圓

(1.深圳市二十一天網(wǎng)絡(luò)科技有限公司,廣東深圳 518000;2.深圳市鵬城實驗室,廣東深圳 518000)

0 引言

積分營銷是一種企業(yè)常見的運營手段,消費者通過預(yù)消費或者完成一些企業(yè)的營銷任務(wù)就可以獲得積分權(quán)益。本文提出一種基于聯(lián)盟鏈的積分系統(tǒng),以解決傳統(tǒng)企業(yè)營銷積分運營過程中存在的問題。

傳統(tǒng)的積分營銷存在以下問題:不同企業(yè)發(fā)放的積分分散,積分價值低,無法累加;積分發(fā)行機制不透明,缺失公信力;積分數(shù)據(jù)的安全性低,有可能被篡改;中小企業(yè)搭建一套中心化的積分系統(tǒng)成本較高。

為了解決以上問題,我們提出一種基于聯(lián)盟鏈的積分系統(tǒng)。企業(yè)可以在這個系統(tǒng)上發(fā)放積分,對于消費者來說,不同企業(yè)發(fā)放的積分是一樣的,可以累加;積分系統(tǒng)基于聯(lián)盟鏈技術(shù)設(shè)計,采用了分布式架構(gòu),數(shù)據(jù)對各個參與主體完全透明,積分具有公信力;利用了區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)不可篡改的特點,保障了積分數(shù)據(jù)的安全性;中小企業(yè)無需自建積分系統(tǒng)即來開展?fàn)I銷活動。

1 聯(lián)盟鏈技術(shù)

現(xiàn)在區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到政務(wù)、司法、金融、供應(yīng)鏈等各行各業(yè)。按照區(qū)塊鏈的開放程度,區(qū)塊鏈可以分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈。公有鏈對所有人開放,任何人都可以參與;聯(lián)盟鏈只對特定的組織開放;私有鏈只對特定的個人或?qū)嶓w開放。

現(xiàn)在業(yè)內(nèi)普遍認為聯(lián)盟鏈介于公有鏈和私有鏈之間,屬于部分去中心化的區(qū)塊鏈系統(tǒng)。公眾可以查閱和交易,但不能驗證交易或發(fā)布智能合約,只有聯(lián)盟許可的實體才可以驗證交易或發(fā)布智能合約。

目前可用于聯(lián)盟鏈的技術(shù)包括:以太坊、Hyperledger Fabric、BCOS等。Hyperledger Fabric是聯(lián)盟鏈技術(shù)中的優(yōu)秀代表,當(dāng)前最新版本是2.3版本,目前主要使用的穩(wěn)定版本是1.4版本和2.2版本。本文介紹的積分系統(tǒng)的設(shè)計也是基于Hyperledger Fabric。

1.1 Hyperledger Fabric

Hyperledger Fabric(以下簡稱Fabric)是Linux基金會在2015年創(chuàng)立的超級賬本(Hyperledger)項目中的一個子項目。Hyperledger項目創(chuàng)立的初衷是鼓勵通過開源社區(qū)開發(fā)區(qū)塊鏈技術(shù),以推進跨行業(yè)的區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用落地。

Fabric與比特幣、以太坊等其他區(qū)塊鏈系統(tǒng)一樣,底層都是通過一個共享賬本記錄所有的系統(tǒng)交易數(shù)據(jù),另外使用智能合約來和共享賬本進行交互[1]。

Fabric與其他區(qū)塊鏈系統(tǒng)不同之處在于許可機制。比特幣網(wǎng)絡(luò)是一個開放式的非許可系統(tǒng),允許未知身份的用戶參與系統(tǒng)交易驗證,也就是記賬。系統(tǒng)采用工作量證明(PoW)的共識協(xié)議來驗證交易并保護網(wǎng)絡(luò)。Fabric系統(tǒng)中可以參與記賬的成員,需要從可信賴的成員服務(wù)提供者(MSP)進行注冊。

1.2 Fabric系統(tǒng)架構(gòu)

圖1展示了Fabric系統(tǒng)架構(gòu)。應(yīng)用客戶端通過SDK、API或事件對區(qū)塊鏈系統(tǒng)服務(wù)進行操作,包括身份管理、賬本管理、交易管理、智能合約的部署和調(diào)用。區(qū)塊鏈系統(tǒng)包括成員管理、共識服務(wù)、鏈碼服務(wù)、安全加密等服務(wù)組件。Fabric系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計,各個組件都是可插拔的,比如賬本數(shù)據(jù)可以多種格式存儲,共識機制可以替換。

圖1 Fabric 系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Fabric system architecture

1.3 資產(chǎn)

Fabric的賬本上記錄的是資產(chǎn)的狀態(tài),資產(chǎn)可是有形的資產(chǎn),如房地產(chǎn)、設(shè)備等,也可是無形資產(chǎn),如知識產(chǎn)權(quán)、債權(quán)等。在本文的積分系統(tǒng)中,資產(chǎn)就是積分。

資產(chǎn)在Fabric中表示為鍵值對的集合,可以用二進制或JSON格式表示。狀態(tài)更改記錄為賬本上的交易[2]。

式中：每一行表示5個評語等級，每一列均對應(yīng)著每個實施效果影響因素對評語集中某個等級的Vague集隸屬度，rij表示因素指標(biāo)Ci對應(yīng)評語等級Vj的Vague值評語，且有rij=[tA fA]。組織相關(guān)專家針對每個指標(biāo)按照評語集逐一進行選擇，為更真實地表示專家的猶豫程度，允許專家棄權(quán)。

1.4 賬本

每次資產(chǎn)的交易都會生成一條資產(chǎn)鍵值對的數(shù)據(jù)記錄,這些鍵值對數(shù)據(jù)最終以新增、更新或刪除的形式被提交到賬本上。賬本以區(qū)塊的形式和不可變的順序存儲這些交易記錄,并以狀態(tài)數(shù)據(jù)庫來維護當(dāng)前資產(chǎn)狀態(tài)。

1.5 智能合約

鏈碼(Chaincode)是定義資產(chǎn)和修改資產(chǎn)狀態(tài)的指令。鏈碼執(zhí)行后會產(chǎn)生一組用于寫入的鍵值對數(shù)據(jù),并被提交到網(wǎng)絡(luò)上,最終記錄在賬本中。

Fabric的智能合約就是用鏈碼編寫,大多數(shù)情況下,鏈碼只與賬本的世界狀態(tài)數(shù)據(jù)庫交互,而不與交易日志交互。鏈碼可以用多種編程語言實現(xiàn),目前支持Go、Node.js和Java等。

1.6 Peer節(jié)點

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)主要由Peer節(jié)點組成。Peer節(jié)點是網(wǎng)絡(luò)的基本元素,他們存儲了賬本和智能合約。當(dāng)應(yīng)用程序需要訪問賬本和鏈碼的時候,他們總是需要連接到Peer節(jié)點。

Fabric SDK的API使應(yīng)用程序能夠連接到Peer節(jié)點,調(diào)用鏈碼生成交易,提交交易到網(wǎng)絡(luò),在網(wǎng)絡(luò)中交易會被排序并且提交到分布式賬本中,并且在這個流程結(jié)束的時候接收到事件。確保每個Peer節(jié)點的賬本永遠保持一致是通過以排序節(jié)點作為中心的一種共識機制。

1.7 共識機制

在分布式賬本技術(shù)中,交易必須按照發(fā)生的順序?qū)懭胭~本,即使它們可能位于網(wǎng)絡(luò)中不同的參與者集合之中。為此,必須建立交易的順序,且必須采用一種方法來拒絕錯誤或惡意插入到賬本中的非法交易。簡而言之,需要建立一套驗證交易正確性的共識機制。

1.8 私密數(shù)據(jù)保護

Fabric在每個通道上使用不可變的賬本,以及可操縱和修改資產(chǎn)當(dāng)前狀態(tài)的鏈碼。賬本存在于通道范圍內(nèi),如果每個參與者都在同一個公共通道上,那么賬本可以在整個網(wǎng)絡(luò)上共享;賬本也可以被私有化,僅允許特定的參與者掌握賬本的副本。

2 積分系統(tǒng)的架構(gòu)

在本文提出的積分系統(tǒng)設(shè)計中,積分系統(tǒng)的參與者有四種不同角色,包括:開展?fàn)I銷活動的企業(yè)(以下簡稱企業(yè))、消費者、支持積分消費的特許商戶(以下簡稱商戶)和負責(zé)整個積分系統(tǒng)運營的平臺方(以下簡稱平臺)。

通常情況下平臺需要依賴于具有金融牌照的機構(gòu)比如銀行,為資金提供監(jiān)管,以保障資金的安全性和平臺的公信力。

3 積分系統(tǒng)的功能

積分系統(tǒng)主要包括四個積分流通環(huán)節(jié):積分發(fā)行、積分發(fā)放、積分消費、積分返還。每個環(huán)節(jié)相關(guān)參與者的賬戶余額都會發(fā)生改變[3]。

(1)積分發(fā)行:發(fā)行積分的過程是準(zhǔn)備開展?fàn)I銷活動的企業(yè),將營銷活動產(chǎn)生的積分權(quán)益對應(yīng)的等價資金或有價物,交給積分平臺和金融機構(gòu)托管。最常見的形式是企業(yè)將積分對應(yīng)的一定比例(比如1:1)的準(zhǔn)備金存入銀行等金融機構(gòu)的存管賬戶中,之后平臺方可發(fā)行積分。

(2)積分發(fā)放和領(lǐng)取:消費者參與積分平臺的營銷活動,達成企業(yè)規(guī)定的一定任務(wù)條件,比如完成一定的預(yù)消費金額或者在社交媒體平臺上轉(zhuǎn)發(fā)或點贊數(shù)量等,由企業(yè)對任務(wù)完成確認后,即可獲得該任務(wù)對應(yīng)的積分獎勵。

(3)積分消費:消費者以自己的積分在平臺或指定商戶中消費,可以換取積分對應(yīng)的商品和服務(wù)。在積分消費環(huán)節(jié)中,積分由消費者賬戶轉(zhuǎn)移到商戶賬戶。

(4)積分返還:商戶收到積分以后,要將積分返還給平臺才能回籠流動資金,平臺將積分對應(yīng)的資金結(jié)算給商戶。

(5)結(jié)余營銷費用處理:如果企業(yè)營銷費用有剩余,可以將積分返還平臺,并提取剩余的存管資金。

(6)平臺積分處置:平臺回收積分以后,可以選擇將積分銷毀,或者保留在平臺余額中,待有企業(yè)需發(fā)布新的營銷活動時,再從平臺余額中劃撥積分到企業(yè)賬戶。

4 積分系統(tǒng)的原理

整個積分平臺由積分核心系統(tǒng)、智能合約、區(qū)塊鏈賬本和積分應(yīng)用組成。積分核心系統(tǒng)為積分應(yīng)用提供接口,主要的積分應(yīng)用包括:企業(yè)營銷活動發(fā)布涉及到積分發(fā)行、企業(yè)營銷活動涉及到積分領(lǐng)取、商戶銷售點(POS)系統(tǒng)涉及到積分支付、商戶錢包涉及到積分結(jié)算。

商戶錢包和營銷活動發(fā)布系統(tǒng)是平臺的應(yīng)用,商戶POS是商戶的應(yīng)用,企業(yè)營銷活動是企業(yè)的應(yīng)用。積分核心系統(tǒng)為應(yīng)用提供接口。

5 積分系統(tǒng)的實現(xiàn)

我們基于Hyperledger Fabric來實現(xiàn)積分系統(tǒng)。一個積分聯(lián)盟鏈包括四個組織,積分運營平臺(CA1)、商戶(CA2)、企業(yè)(CA3)和金融機構(gòu)(CA4)各有自己的證書表明身份,持有未經(jīng)聯(lián)盟認可的機構(gòu)證書不能加入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。如圖2所示。

圖2 積分系統(tǒng)部署實例Fig.2 Points system deployment example

商戶錢包(A1)和營銷活動發(fā)布(A4)都是平臺的應(yīng)用,需要使用CA1證書。商戶POS(A2)是商戶積分應(yīng)用,需要使用CA2證書。營銷活動頁面(A4)是企業(yè)積分應(yīng)用,需要使用CA3證書,用于對交易進行簽名。

除各組織的CA節(jié)點外,整個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)由四個節(jié)點組成,平臺節(jié)點P1、商戶節(jié)點P2、企業(yè)節(jié)點P3和排序節(jié)點O4。平臺節(jié)點P1部署S1合約和S2合約,商戶節(jié)點P2部署S2合約,企業(yè)節(jié)點P3部署S2合約。所有節(jié)點的數(shù)據(jù)都通過排序節(jié)點記錄在一個共享賬本L,且各個節(jié)點都部署L 的副本。

6 總結(jié)

基于聯(lián)盟鏈技術(shù)實現(xiàn)的積分系統(tǒng),資金由持牌金融機構(gòu)存管,保障安全,積分數(shù)據(jù)不可篡改,交易真實可信。所有信息被公開地記錄在公共賬本上,各方可隨時查閱和追溯歷史交易記錄。共享賬本由多方節(jié)點共同維護,即使部分節(jié)點受到攻擊,也不會破壞數(shù)據(jù)的完整性。另外通過數(shù)字簽名交易和共識算法等底層系統(tǒng),避免了積分被黑客盜取的風(fēng)險。