CN112967137B - 一种基于区块链的按需印刷装置及实现方法 - Google Patents

一种基于区块链的按需印刷装置及实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种基于区块链的按需印刷装置及实现方法，系统包括按需印刷节点即POD节点、POD区块、多链、POD智能合约模块和POD区块链共识机制模块。本发明基于区块链搭建POD区块链，实现了多环节多方参与的POD技术，采用博弈均衡智能合约策略，使得任何一参与方采取的行为对其余参与方而言都是最优，还可以增加版权保护机制，通过确权和授权操作，来确保数字内容的合法使用和传播，保护版权所有者的权益。本发明能够满足与适应目前POD服务的多样化和灵活性，达到按需印刷最优效果。

Description

一种基于区块链的按需印刷装置及实现方法
技术领域
本发明属于按需印刷(POD)和区块链技术领域，涉及一种基于区块链技术的POD服务装置及实现方法，是一种去中心化的，部署在多个出版社或者数字内容运营商，印刷厂或者文印店，以及终端用户之间的POD服务装置，可实现多样化POD服务。
背景技术
传统型的按需印刷(POD)模式是用户将数字内容印刷需求提交到出版社，出版社通过排版公司完成数字内容的制作与修订，然后将印刷任务转交给印刷厂，由印刷厂完成数字内容的印刷与装订任务。下一步，印刷厂将印刷出品的数字内容流转到后面的物流企业，物流企业将成品数字内容最终递交到用户手中。
上述传统POD系统是集中式部署运营，经营数据存储在POD系统中央服务器上，只有POD系统运营方才能拿到经营数据，其它POD经营参与方(如出版社、印刷厂)只能查看POD系统运营方分享出来的经营数据。这种集中式系统实现方式一方面无法保证经营数据的真实性，容易造成其它经营参与方的经济损失；二是集中式存储数据形成的数据的独占性和数据的不透明性造成POD交易处理组织机构之间地位不平等、话语权不均衡，业务合作缺乏可信透明机制，限制和约束了POD的数字化流程和市场发展。
目前，随着网络技术和打印技术的迅猛发展以及数字出版行业的日益成熟，POD市场呈现出两个发展趋势。一是POD需求的私人化和微量化。越来越多的个人用户(即非机构用户)开始有了POD需求，但同时他们的需求量却非常小，有时甚至只有1～2份。这样的POD需求在传统POD模式下由于订单额太小和非机构用户需求而无法得到解决；二是POD服务提供者的多样化。传统POD模式下，用户与出版社发生交易，将自身POD需求提交给出版社，由出版社完成其相应的POD任务。而现在随着越来越多的数字内容运营商的出现，用户完全可以通过数字内容运营商拿到自己所需的数字内容印刷成品。甚至在用户合法拥有数字内容版权的情况下，用户可以直接通过印刷厂或者中小型文印社实现自己的POD需求。针对这种新的多模式POD需求模式，传统POD模式也提供不了解决方案。
随着区块链技术的异军突起，去中心化、不可篡改、高透明度、低成本的运营模式受到了用户的追捧，金融、保险、电子商务等越来越多的应用领域采用区块链技术来优化各自的业务模式。将区块链技术的各节点间高独立性、数据不可篡改性和信息高透明性应用到POD服务模式当中，可以有效的解决上述提及的传统POD模式所存在的可信度缺乏、数据不透明等种种弊端，对目前POD市场存在的新型、多模式需求提供可行性解决方案。
发明内容
本发明提供了一种基于区块链技术的POD按需印刷装置，该装置可以利用区块链技术的不可篡改和高透明特性，在满足机构用户和非机构用户的多样化POD需求的同时，保证POD的实现和数据的全方位保真，使得所有POD经营参与方的经济利益最大化，从而促进整个POD行业的蓬勃持续发展。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于区块链技术的POD装置及系统，包括：按需印刷节点(POD节点)、POD区块、多链(多个POD区块链)、POD智能合约模块和POD区块链共识机制模块；其中：
A.POD节点；
POD节点可分为POD全节点和POD轻节点；POD全节点拥有全部POD交易数据；POD轻节点只有部分POD交易数据；
各个POD节点间彼此独立、平等、互通；每一笔POD交易对应一项POD任务，一项POD任务可分成多个任务单元。每一任务单元由一个POD节点处理完成。任何一个POD节点在一笔POD交易中都可以担任记账节点和认证节点角色中的一种。记账节点用于将一笔POD交易记录到区块，并广播给其它POD节点。每一笔POD交易只有一个记账节点，本发明具体实施时，记账节点由处理每笔交易的首个POD节点担任。认证节点用于对一笔POD交易进行签名确认，在一笔POD交易中可存在多个认证节点。
每个POD节点包括业务模块、区块链模块和通讯模块；
A1.POD节点的业务模块
该模块部署在每个POD节点端，负责完成POD任务的具体操作，执行POD处理流程。不同POD节点端的业务模块根据自身业务功能执行不同的业务流程操作，如排版、印刷、物流等。
A2.POD节点的区块链模块
该模块部署在每个POD节点端，负责POD区块的生成、POD区块数据追加(指将数据追加到POD区块中，区块数据是存放在POD区块中的数据)、对POD区块中的数据加盖时间戳以及更新本地POD帐本等区块链相关任务。
A3.POD节点的通讯模块
该模块部署在每个POD节点端，负责各POD节点间的通讯操作，完成数据与消息的传递。
B.POD区块链和POD多链；
POD区块链是一个涉及多个POD节点的多步交易流的区块链。每条POD区块链对应一种POD处理流程，由多个不同的POD节点、一个共享账本及相应的智能合约组成。
在POD区块链系统中，由于服务模式的多样化与灵活性，每笔POD交易处理流程中参与的节点数、节点方组织机构均有可能不同，因此，一个POD区块链系统可存在多个POD区块链(POD多链)。
POD区块链属于联盟链，链上POD节点的身份管理可以遵从证书管理模式。由POD区块链对每个POD节点颁发一个身份证书和相对应的私钥文件，身份证书用于标识身份和验证签名，私钥文件用于加盖时间戳的签名操作。
C.POD区块；
POD区块结构包括区块识别码、区块大小、区块头、POD交易数据和时间戳数据。每一个POD任务单元被处理完成后，该任务单元POD执行节点根据处理结果产生区块数据，并对产生的区块数据加盖时间戳，以确认该任务单元操作完成。
D.POD智能合约：博弈均衡智能合约；
在POD区块链系统中，不同的POD区块链有不同的智能合约，用于完成每笔POD交易额的自动分账功能。
本发明提出一种基于纳什平衡理论(非合作博弈均衡理论)的智能合约生成策略，该策略可以使得多个参与POD任务处理流程的POD节点中的任何一个POD节点采取的行为对其它POD节点而言都是最优反应，我们将这种策略下的智能合约称为博弈均衡智能合约。具体策略如下：
记S为POD任务总交易金额，N为POD任务单元个数，R1,…,Ri,…,RN为N个POD任务单元，W(Ri)是Ri(1≤i≤N)单元被赋予的权重。POD任务形成的POD区块链上的POD节点数为M，链上节点记为PNj(1≤j≤M)，该节点可以承担n(1≤n≤N)个任务单元。PNj对n中任何一个任务单元的最大交易限额记为F(Rk，W(Rk),PNj)(1≤k≤n，1≤j≤M)，则博弈均衡智能合约策略表示如下：
1<i≤N
其中，PN(Ri)为执行当前Ri任务单元的链上节点，F(Ri，W(Ri)，PN(Ri))表示该节点处理任务单元Ri时的最大交易限额，Pj为第j个任务单元的实际执行金额。
具体执行时，首先系统根据上述博弈均衡智能合约策略划定候选POD节点集合，然后在候选POD节点集合中通过共识机制确定最终的POD执行节点，则当前POD任务单元的交易金额即为选定POD处理节点的实际执行金额。
E.POD区块链共识机制模块；
由共识机制选举出POD任务的下一个POD执行节点，也是认证节点。
优选地，POD区块链共识机制采用基于Raft的POP算法POP-Raft。其中POD节点的选举策略为：在一笔POD交易内，首先根据博弈均衡智能合约策略函数限定出候选POD节点集合，然后集合范围内的候选POD节点根据各自累计的总交易金额数和任务单元平均处理时长，以及对当前POD任务单元的报价金额计算参与度(Participation)，随后将该参与度随同请求发送给其它POD节点。当一个POD节点接收到Q/2+1(Q为系统内节点数)个投票后则成为POD任务的下一个执行任务的POD节点。
F.版权保护模块；
更进一步，为使本发明具有更好的效果，还可以有以下附加技术特征：
在POD区块链装置及系统中，还可以包括版权保护模块，用于保护POD区块链处理的数字内容的版权。POD区块链接收到用户的POD任务请求后，首先通过版权保护模块对POD任务涉及的数字内容的版权进行确权操作，确权成功，才能继续POD任务交易；确权失败，则通过版权保护机制对用户进行数字内容版权的授权操作，授权成功，POD任务交易继续，否则，POD任务交易失败。
本发明具体实施时还提供了一种基于区块链的按需印刷实现方法，包括如下步骤：
1)构建按需印刷区块链，即POD区块链，包括POD节点、POD多链、POD链区块；其中，
POD节点的类别包括POD全节点和POD轻节点；每个POD节点包括业务模块、区块链模块和通讯模块。各个POD节点间彼此独立、平等、互通；
POD多链中的每条POD区块链对应一种POD处理流程，由多个不同的POD节点、一个共享账本及相应的智能合约组成；POD区块链属于联盟链，POD区块链上的POD节点的身份管理可以遵从证书管理模式。由POD区块链对每个POD节点颁发一个身份证书和相对应的私钥文件，身份证书用于标识身份和验证签名，私钥文件用于加盖时间戳的签名操作。
POD链区块包括区块头和区块体，区块体由POD交易数据和认证数据组成，认证数据由POD节点对POD交易数据加盖时间戳生成。
2)App/客户端向POD区块链发起POD(交易)请求；
3)POD区块链上的POD节点接收到POD交易请求后，将每一笔POD交易对应一项POD任务，由该POD节点的POD业务模块分析该POD任务并将它拆分成多个任务单元，然后确定本POD节点所承担的一个或多个任务单元，并执行完成相应任务如：排版、印刷、物流等中的一项或多项；
4)每一个POD任务单元被处理完成后，该任务单元的POD执行节点对区块数据进行加盖时间戳操作，确认该任务单元操作完成；
POD节点的业务模块完成相应任务后，通知本节点的区块链模块，由区块链模块记录POD交易数据，生成POD区块，并对相应区块数据加盖时间戳；当前执行POD任务的POD节点既是记账节点，也是认证节点。
5)不同的POD区块链采用不同的智能合约完成每笔POD交易额的自动分账；
具体采用智能合约生成策略生成博弈均衡智能合约，使得多个参与POD任务处理流程的POD节点中的任何一个POD节点采取的行为对其它节点而言都是最优反应；
生成博弈均衡智能合约的具体方法是：
首先根据上述博弈均衡智能合约策略划定候选POD节点集合，然后在候选POD节点集合中通过POD区块链共识机制确定最终的POD执行节点；当前POD任务单元的交易金额即为选定POD处理节点的实际执行金额。
6)POD节点生成POD区块后，由本节点的通讯模块发布剩余POD任务单元和相应的POD交易额以及生成的POD区块，将这些信息广播给其它POD节点；
7)通过POD区块链共识机制选举出POD任务的下一个POD执行节点，也是认证节点。由确定的下一个POD节点的业务模块分析处理接收到的POD任务单元，根据自身业务功能执行相应POD任务单元。完成后，作为认证节点，通知本节点的区块链模块追加相应POD任务单元对应的区块交易数据到POD区块，并对新追加的数据加盖时间戳，实现POD区块的更新。然后业务模块检查POD任务是否全部完成：
如果POD任务全部完成，则通知本节点的通讯模块将最终生成的POD区块广播给当前POD任务对应的POD区块链上的各POD节点；各POD节点接收到最终的POD区块后，由各自节点的区块链模块更新本地的POD账本；
如果POD任务仍未全部完成，则当前POD节点将剩余POD任务单元和相应的POD交易额以及最新POD区块继续广播给其它POD节点。其它POD节点接收到POD任务信息后，通过共识机制继续选择出再下一个POD节点，然后重复步骤7)，直至POD任务全部完成。至此，即完成一笔基于区块链的POD交易。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
首先，本发明提出的基于区块链的POD装置及方法打破了传统POD单一的僵化服务模式，可以很好地满足与适应目前POD服务的多样化和灵活性；其次，基于区块链搭建POD区块链，解决了传统POD系统中运营数据的可信问题。POD所有交易数据上链、时间戳的认证能力，加上区块链的高透明度和不可篡改的特性，使得所有的运营数据透明可查，且不可抵赖。再次，本发明提出的POD处理装置及系统实现了多环节多方参与的POD技术，为了保障效果，本发明提出了一种博弈均衡智能合约策略，可以很好地保证任何一参与方采取的行为对其余参与方而言都是最优的，从而达到整体最优的效果；进一步，对于POD任务涉及的数字内容的版权问题，可以增加版权保护机制，通过确权和授权操作，来确保数字内容的合法使用和传播，最终保护版权所有者的权益。
附图说明
图1是本发明中POD节点的结构示意图。
图2是本发明中POD区块的结构示意图。
图3是本发明提供的基于区块链的POD任务处理的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述。
本发明提供一种基于区块链技术的POD装置及系统，包括以下模块/结构：
(1)按需印刷节点(POD节点)，包括POD全节点和POD轻节点；
在出版社、数字内容运营商、排版公司、印刷厂、文印社部署POD节点，每个POD节点由业务模块、区块链模块和通讯模块组成。各个POD节点间彼此独立、平等、互通，其中出版社、数字内容运营商、排版公司、印刷厂等较大组织机构可以部署POD全节点(拥有全部POD交易数据)，文印社等较小组织机构部署POD轻节点(只有部分POD交易数据)。
每一笔POD交易对应一项POD任务，POD交易产生POD任务，POD任务可分成多个任务单元。任何一个POD节点在一笔POD交易中都可以担任记账节点和认证节点角色中的一种。：
记账节点：负责将一笔POD交易记录到区块，并广播给其它POD节点。每一笔POD交易只有一个记账节点，本发明具体实施时，记账节点由处理每笔交易的首个POD节点担任。认证节点：负责对一笔POD交易进行签名确认，在一笔POD交易中可存在多个认证节点。
(2)POD节点的业务模块
该模块部署在每个POD节点端，负责完成POD任务的具体操作，执行POD处理流程。不同POD节点端的业务模块根据自身业务功能执行不同的业务流程操作，如排版、印刷、物流等。
(3)POD节点的区块链模块
该模块部署在每个POD节点端，负责POD区块的生成、POD区块数据追加(指将数据追加到POD区块中，区块数据是存放在POD区块中的数据)、对POD区块中的数据加盖时间戳以及更新本地POD帐本等区块链相关任务。
(4)POD节点的通讯模块
该模块部署在每个POD节点端，负责各POD节点间的通讯操作，完成数据与消息的传递。
(5)POD多链
与传统POD模式不同，在POD区块链系统中，由于服务模式的多样化与灵活性，每笔POD交易处理流程中参与的节点数、节点方组织机构均有可能不同，这就产生了多链(多个POD区块链)的问题。在本发明中，每条POD区块链对应一种POD处理流程，由多个不同的POD节点、一个共享账本及相应的智能合约组成。
(6)POD区块的结构
以往区块链服务模式中交易方仅涉及两方，属于双方单步交易，交易单步完成后即可执行区块生成操作。与这种模式不同，本发明中的POD区块链是一个涉及多个POD节点的多步交易流的区块链。每笔POD交易需要POD节点之间端到端传递，经历资源加工、印刷、物流等多个环节，最终将印刷的数字内容成品递交到用户手中才算交易结束。在这种多环节复杂处理流程中，每个POD任务被分成了若干个任务单元，每一任务单元由一个POD节点处理完成。在这种背景下，POD区块的结构如图2所示。即每一个POD任务单元被处理完成后，该任务单元POD执行节点根据处理结果产生区块数据，并对产生的区块数据加盖时间戳，以确认该任务单元操作完成。
(7)POD智能合约：博弈均衡智能合约；
在POD区块链系统中，不同的POD区块链有不同的智能合约，负责完成每笔POD交易额的自动分账功能。
本发明提出一种基于纳什平衡理论(非合作博弈均衡理论)的智能合约生成策略，该策略可以使得多个参与POD任务处理流程的POD节点中的任何一个POD节点采取的行为对其它POD节点而言都是最优反应，我们将这种策略下的智能合约称为博弈均衡智能合约。具体策略如下：
记S为POD任务总交易金额，N为POD任务单元个数，R1,…,Ri,…,RN为N个POD任务单元，W(Ri)是Ri(1≤i≤N)单元被赋予的权重。POD任务形成的POD区块链上的POD节点数为M，链上节点记为PNj(1≤j≤M)，该节点可以承担n(1≤n≤N)个任务单元。PNj对n中任何一个任务单元的最大交易限额记为F(Rk，W(Rk),PNj)(1≤k≤n，1≤j≤M)，则博弈均衡智能合约策略表示如下：
1<i≤N
其中，PN(Ri)为执行当前Ri任务单元的链上节点，F(Ri,W(Ri),PN(Ri))表示该节点处理任务单元Ri时的最大交易限额，Pj为第j个任务单元的实际执行金额。
具体执行时，首先系统根据上述博弈均衡智能合约策略划定候选POD节点集合，然后在候选POD节点集合中通过共识机制确定最终的POD执行节点，则当前POD任务单元的交易金额即为选定POD处理节点的实际执行金额。
(8)POD区块链共识机制
以往的区块链共识机制决定的是记账节点，但在本发明中，由共识机制选举出POD任务的下一个POD执行节点，也是认证节点。
(9)POD区块链身份管理
POD区块链属于联盟链，链上POD节点的身份管理可以遵从证书管理模式。由POD区块链对每个POD节点颁发一个身份证书和相对应的私钥文件，身份证书用于标识身份和验证签名，私钥文件用于加盖时间戳的签名操作。
更进一步，为使本发明具有更好的效果，还可以有以下附加技术特征：
在POD区块链装置及系统中，还可以包括版权保护模块，用于保护POD区块链处理的数字内容的版权。POD区块链接收到用户的POD任务请求后，首先通过版权保护模块对POD任务涉及的数字内容的版权进行确权操作，确权成功，才能继续POD任务交易；确权失败，则通过版权保护机制对用户进行数字内容版权的授权操作，授权成功，POD任务交易继续，否则，POD任务交易失败。
本发明具体实施时还提供了一种基于区块链的按需印刷实现方法，包括如下步骤：
1)构建按需印刷区块链，即POD区块链，包括POD节点、POD多链、POD链区块；其中，
POD节点的类别包括POD全节点和POD轻节点；每个POD节点包括业务模块、区块链模块和通讯模块。各个POD节点间彼此独立、平等、互通；
POD多链中的每条POD区块链对应一种POD处理流程，由多个不同的POD节点、一个共享账本及相应的智能合约组成；POD区块链属于联盟链，POD区块链上的POD节点的身份管理可以遵从证书管理模式。由POD区块链对每个POD节点颁发一个身份证书和相对应的私钥文件，身份证书用于标识身份和验证签名，私钥文件用于加盖时间戳的签名操作。
POD链区块包括区块头和区块体，区块体由POD交易数据和认证数据组成，认证数据由POD节点对POD交易数据加盖时间戳生成。
2)将每个POD任务分成了多个任务单元，每一任务单元由一个POD节点处理完成；每一个POD任务单元被处理完成后，该任务单元的POD执行节点对区块数据进行加盖时间戳操作，确认该任务单元操作完成；
3)不同的POD区块链采用不同的智能合约完成每笔POD交易额的自动分账；
具体采用智能合约生成策略生成博弈均衡智能合约，使得多个参与POD任务处理流程的POD节点中的任何一个POD节点采取的行为对其它节点而言都是最优反应；
生成博弈均衡智能合约的具体方法是：
首先根据上述博弈均衡智能合约策略划定候选POD节点集合，然后在候选POD节点集合中通过POD区块链共识机制确定最终的POD执行节点；当前POD任务单元的交易金额即为选定POD处理节点的实际执行金额。
本发明具体实施时，基于区块链的按需印刷的工作流程包括：
A.App/客户端向POD区块链发起POD(交易)请求；
B.POD区块链上的POD节点接收到POD交易请求后，将每一笔POD交易对应一项POD任务，由该POD节点的POD业务模块分析该POD任务并将它拆分成多个任务单元，然后确定本POD节点所承担的一个或多个任务单元，并执行完成相应任务如：排版、印刷、物流等；
C.POD节点的业务模块完成相应任务后，通知本节点的区块链模块，由区块链模块记录POD交易数据，生成POD区块，并对相应区块数据加盖时间戳；
当前执行POD任务的POD节点既是记账节点，也是认证节点。
D.POD节点生成POD区块后，由本节点的通讯模块发布剩余POD任务单元和相应的POD交易额以及生成的POD区块，将这些信息广播给其它POD节点；
E.其它POD节点接收到广播的POD任务信息后，通过POD区块链的共识机制选择出下一个执行任务的POD节点；
F.由确定的下一个POD节点的业务模块分析处理接收到的POD任务单元，根据自身业务功能执行相应POD任务单元。完成后，作为认证节点，通知本节点的区块链模块追加相应POD任务单元对应的区块交易数据到POD区块，并对新追加的数据加盖时间戳。然后业务模块检查POD任务是否全部完成：
如果POD任务全部完成，则通知本节点的通讯模块将最终生成的POD区块广播给当前POD任务对应的POD区块链上的各POD节点；各POD节点接收到最终的POD区块后，由各自节点的区块链模块更新本地的POD账本；
如果POD任务仍未全部完成，则当前POD节点将剩余POD任务单元和相应的POD交易额以及最新POD区块继续广播给其它POD节点。其它POD节点接收到POD任务信息后，通过共识机制继续选择出再下一个POD节点，然后重复步骤F，直至POD任务全部完成。至此，即完成一笔基于区块链的POD交易。
以下实施例采用本发明提供方法完成一笔基于区块链的POD交易，具体实施的处理流程方案如图3所示，具体包括以下步骤：
(1)POD任务生成
用户通过APP/客户端向POD区块链提交POD任务申请，POD区块链上的POD节点接受申请后，生成POD任务单。
(2)POD任务分解
附图1中的POD节点业务模块分析POD任务单，按照POD处理流程对POD任务单进行拆分，生成若干POD任务单元。
(3)POD任务执行
POD节点的业务模块明确本节点可以承担完成的任务单元，并执行完成。
(4)POD区块生成
POD节点完成POD任务单元后，作为记账节点，通知附图1中的本节点区块链模块，由区块链模块记录POD交易数据，按照附图2生成POD区块，并对相应区块数据加盖时间戳。POD区块结构包括区块识别码、区块大小、区块头、POD交易数据和时间戳数据。
(5)POD任务判定
POD节点的业务模块检查当前POD任务是否全部完成。
如果已全部完成，执行下述步骤(10)；
如果未全部完成，执行下述步骤(6)。
(6)POD任务广播
附图1中的POD节点通讯模块发布剩余POD任务单元和相应的POD交易额以及生成的区块，将这些信息广播给其它POD节点。
(7)POD区块链共识机制POP-Raft(Proof of Participation-Raft)
本发明通过POD区块链共识机制选举出POD任务的下一个POD执行节点，也是认证节点。
在本实施例中，POD区块链共识机制采用基于Raft的POP算法POP-Raft。其中POD节点的选举策略为：在一笔POD交易内，首先根据博弈均衡智能合约策略函数限定出候选POD节点集合，然后集合范围内的候选POD节点根据各自累计的总交易金额数和任务单元平均处理时长，以及对当前POD任务单元的报价金额(这些考量因素可以根据具体实际应用场景而进行设定)计算自己的参与度(Participation)，随后将该参与度随同RequestVote请求发送给其它POD节点。当一个POD节点接收到Q/2+1(Q为系统内节点数)个投票后则成为POD任务的下一个执行任务的POD节点。
参与度P(A,T,P,W,Z)＝(W1A mod Z1)+(W2T mod Z2)+(W3P mod Z3)
其中A表示候选POD节点的总交易金额数，T表示该节点的任务单元平均处理时长，P表示该节点对当前POD任务单元的报价金额(P≤F，即报价应不超过最大交易限额)，Wi(i＝1,2,3)表示各因素的权重,Zi(i＝1,2,3)为归一化因子。
(8)下一个POD节点的确定
其它POD节点接收到POD任务信息后，通过(7)中的POD区块链共识机制选择出下一个执行任务的POD节点。
(9)POD任务执行与区块数据更新
选定的POD节点的业务模块分析接收到的POD任务单元，根据自身业务功能选择执行相应POD任务。完成后，作为认证节点，通知本节点的区块链模块将新完成的POD任务交易数据追加到区块内，并对追加数据加盖时间戳。
然后执行步骤(5)。
(10)POD帐本更新
POD任务全部完成后，当前POD处理节点的通讯模块将最终生成的区块广播给当前POD任务链上的各POD节点。各POD节点接收到最终区块后，由各自节点的区块链模块更新本地的POD账本。
从上述实施例中可以看出，本发明具有如下技术效果：
基于区块链的POD装置及系统可以根据POD任务自由选择POD处理节点和分配POD处理任务，能够很好地满足与适应目前POD服务的多样化和灵活性；POD区块链的所有交易数据上链，使得所有的运营数据透明可查。另外，交易数据均有时间戳的认证，确保运营数据的真实性，具有不可抵赖性。高透明度和不可篡改的特性解决了传统POD系统中运营数据的可信问题；本发明提出的博弈均衡智能合约策略针对多方参与的交易活动，可以很好地保证任何一方采取的行为对其余参与方而言都是最优的，从而达到整体利益最优的效果。
虽然已经详细描述了本发明，但是以上描述用于说明而非限制。本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若对本发明的修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于区块链的按需印刷实现方法，包括如下步骤：
1)构建按需印刷区块链即POD区块链；
POD区块链包括POD节点、POD多链、POD链区块；其中，
各POD节点间彼此独立、平等、互通；每个POD节点包括业务模块、区块链模块和通讯模块；
POD多链中的每条POD区块链对应一种POD处理流程，由多个不同的POD节点、1个共享账本及相应的智能合约组成；POD区块链上的POD节点采用证书管理模式进行身份管理；
POD链区块包括区块头和区块体，区块体由POD交易数据和认证数据组成，认证数据由POD节点对POD交易数据加盖时间戳生成；
2)App或客户端用户向POD区块链发起POD请求；
3)POD区块链上的POD节点接收到POD请求后，将POD请求对应一项POD任务，由该POD节点的POD业务模块分析该POD任务并将它拆分成多个任务单元，然后确定POD节点的一个或多个任务单元，并执行完成相应任务；
4)当处理完成每一个POD任务单元时，该任务单元的POD执行节点对区块数据进行加盖时间戳操作，确认该任务单元操作完成；
5)采用智能合约生成策略生成博弈均衡智能合约，完成POD交易额的自动分账；
不同的POD区块链可采用不同的智能合约；智能合约生成策略使得多个参与POD任务处理流程的POD节点中的任何一个POD节点采取的行为对其它节点均为最优反应；具体方法包括：
首先划定候选POD节点集合，使得多个参与POD任务处理流程的POD节点中的任何一个POD节点采取的行为对其它节点均是最优反应；
然后在候选POD节点集合中通过POD区块链共识机制确定最终的POD执行节点；
当前POD任务单元的交易金额即为选定POD处理节点的实际执行金额；
6)POD节点生成POD区块后，由该POD节点的通讯模块发布剩余POD任务单元和相应的POD交易额以及生成的POD区块，并将信息广播给其它POD节点；
7)通过POD区块链共识机制选举出POD任务的下一个POD执行节点；由确定的下一个POD节点的业务模块分析处理接收到的POD任务单元，执行相应POD任务单元；POD节点作为认证节点，通知本节点的区块链模块追加相应POD任务单元对应的区块交易数据到POD区块，并对新追加的数据加盖时间戳，实现POD区块的更新；
8)业务模块检查POD任务是否全部完成：
如果POD任务全部完成，则通知本节点的通讯模块将最终生成的POD区块广播给当前POD任务对应的POD区块链上的各POD节点；各POD节点接收到最终的POD区块后，由各自节点的区块链模块更新本地的POD账本；
如果POD任务未全部完成，则当前POD节点将剩余POD任务单元和相应的POD交易额以及最新POD区块继续广播给其它POD节点；其它POD节点接收到POD任务信息后，通过共识机制继续选择出再下一个POD节点，然后重复步骤7)，直至POD任务全部完成；
通过上述步骤，即实现基于区块链的按需印刷。
2.如权利要求1所述基于区块链的按需印刷方法，其特征是，步骤1)中，对POD区块链上的POD节点进行身份管理具体由POD区块链对每个POD节点颁发一个身份证书和相对应的私钥文件，身份证书用于标识身份和验证签名，私钥文件用于加盖时间戳的签名操作。
3.如权利要求1所述基于区块链的按需印刷方法，其特征是，步骤4)中，POD节点的业务模块完成相应任务后，通过本节点的区块链模块，由区块链模块记录POD交易数据，生成POD区块，并对相应区块数据加盖时间戳；当前执行POD任务的POD节点既是记账节点，也是认证节点。
4.如权利要求1所述基于区块链的按需印刷方法，其特征是，通过POD区块链共识机制选举出POD任务的下一个POD执行节点，也是认证节点。
5.如权利要求1所述基于区块链的按需印刷方法，其特征是，步骤5)中，博弈均衡智能合约策略具体表示如下：
记S为POD任务总交易金额，N为POD任务单元个数，R1,…,Ri,…,RN为N个POD任务单元，W(Ri)是Ri单元被赋予的权重，1≤i≤N；POD任务形成的POD区块链上的POD节点数为M，链上节点记为PNj；该节点承担n个任务单元；PNj对n中任何一个任务单元的最大交易限额记为F(Rk，W(Rk),PNj)，1≤n≤N，1≤k≤n，1≤j≤M；则：
其中，F(Ri,W(Ri),PN(Ri))表示该节点处理任务单元Ri时的最大交易限额，PN(Ri)为执行当前Ri任务单元的链上节点，Pj为第j个任务单元的实际执行金额。
6.如权利要求1所述基于区块链的按需印刷方法，其特征是，步骤7)中，POD区块链共识机制具体采用基于Raft的POP算法POP-Raft；POD节点的选举策略具体为：
在一笔POD交易内，首先根据博弈均衡智能合约策略限定出候选POD节点集合；
根据集合范围内的候选POD节点各自累计的总交易金额数和任务单元平均处理时长，以及对当前POD任务单元的报价金额，计算得到参与度；再将该参与度随同请求发送给其它POD节点；
当一个POD节点接收到Q/2+1个投票时，该POD节点则为POD任务的下一个执行任务的POD节点；其中，Q为系统内POD节点数。
7.一种基于区块链技术的POD系统，包括：按需印刷节点即POD节点、POD区块、多链、POD智能合约模块和POD区块链共识机制模块；其中：
A.POD节点：
各个POD节点间彼此独立、平等、互通；每一笔POD交易请求对应一项可分成多个任务单元的POD任务；每一任务单元由一个POD节点处理完成；任何一个POD节点在一笔POD交易中均可担任记账节点和认证节点角色中的一种；每个POD节点包括业务模块、区块链模块和通讯模块；
POD节点的业务模块用于执行POD任务处理流程；不同POD节点端的业务模块执行不同的业务流程操作；POD节点的区块链模块用于POD区块的生成、POD区块数据追加、对POD区块中的数据加盖时间戳以及更新本地POD帐本；POD节点的通讯模块负责各POD节点间的通讯操作，完成数据与消息的传递；
B.POD区块链和POD多链；
POD区块链由多个不同的POD节点、一个共享账本及相应的智能合约组成，涉及多个POD节点的多步交易流；每条POD区块链对应一种POD处理流程；
一个POD区块链系统可包括多个POD区块链，即POD多链；POD区块链上的POD节点的身份管理采用证书管理模式；
C.POD区块：POD区块结构包括区块识别码、区块大小、区块头、POD交易数据和时间戳数据；
D.POD智能合约采用博弈均衡智能合约，用于完成每笔POD交易额的自动分账，使得多个参与POD任务处理流程的POD节点中的任何一个POD节点采取的行为对其它POD节点均为最优反应；
E.POD区块链共识机制模块用于选举出POD任务的下一个POD执行节点；
所述基于区块链技术的POD系统还可包括版权保护模块，用于保护POD区块链处理的数字内容的版权。
8.如权利要求7所述基于区块链技术的POD系统，其特征是，所述业务模块、区块链模块和通讯模块均部署在每个POD节点端；POD节点可分为POD全节点和POD轻节点；所述POD全节点拥有全部POD交易数据；所述POD轻节点只有部分POD交易数据。
9.如权利要求7所述基于区块链技术的POD系统，其特征是，所述记账节点用于将一笔POD交易记录到区块并广播给其它POD节点；具体指定处理任务的首个POD节点为记账节点；所述认证节点用于对一笔POD交易进行签名确认；在一笔POD交易中可存在多个认证节点。
10.如权利要求7所述基于区块链技术的POD系统，其特征是，由POD区块链对每个POD节点颁发一个身份证书和相对应的私钥文件，身份证书用于标识身份和验证签名，私钥文件用于加盖时间戳的签名操作。
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