CN108446969A - 一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于区块链技术领域，并公开了一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统，由区块链底层服务与应用层组成。区块链底层服务包括账号中心模块、交易发生模块、信息存储模块、数据访问与管理模块，账号中心模块用于建立账号主体及账号权限或授权；交易发生模块用于建立交易信息的模块；信息存储模块用于存储区块的信息；数据访问与管理模块用于数据访问、数据分析以及其他监控管理。应用层包括应用层轻钱包和应用层管理工具。本发明可实现全国公共交通系统账务系统统一，用户账户可全国通用且账务信息方便可查；公共账户信息可选择性公开或完全公开；依托区块链技术以及多记账节点，可保证数据安全与数据可信。

Description

一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统

技术领域

本发明属于区块链技术领域，更具体地，涉及一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统。

背景技术

随着我国经济持续快速发展，公共交通体系越来越壮大，运营数据以及参与用户数量越来越庞大，也运用了很多自动化的科技手段，但现阶段，依旧存在一些普遍性的问题。各地区乃至全国公共交通账务体系仍未打通，用户账户（如公交卡、地铁卡）无法全国通用，用户账务信息不易查或不透明；各地区公共交通体系各自中心化运营，数据存在可信度疑问，不利于国家或各地区政府管理部门监控以及统筹资源的分配；各地区公共交通体系各自独立中心化运营，服务器信息安全体系岑差不齐，全国运营机构庞大，维护成本高。同时，独立的账务扣账系统，不利于无现金化的推广与实行，而且还增加人工以及核账成本等。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种解决或部分解决上述问题的方法，基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统。

为达到上述技术方案的效果，本发明的一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统，包括以下内容。

一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统，区块链底层服务包括：账号中心模块、交易发生模块、信息存储模块、数据访问与管理模块。账号中心模块用于建立账号主体及账号权限或授权；交易发生模块用于建立交易信息的模块；信息存储模块用于存储区块的信息；数据访问与管理模块用于数据访问、数据分析以及其他监控管理。

账号中心模块包括功能，各账户地址、公钥、私钥生成，地址写入，私钥签名与管理；应用层用户信息与地址映射；支持实名认证、电话认证及其它需求。账户中心模块里面的账户类型分为3种，总机构账户，分机构账户以及普通账户。总机构账户和机构账户，使用最高安全级别的私钥，可将私钥与现有金融领域安全体系相结合，多重签名，硬私钥模式。普通账户可自主选择是否需要私钥。

总机构账户为创世账户，全国总机构账户，一次性生成数字货币的总量，后续每年再生产总量的小比例数字货币，用于抵消各种因素造成的数字货币丢失，长期来看，基本保持数字货币的总量不变。数字货币，用于公共交通区块链系统的流通货币，等效法币。使用多重签名联合控制策略，硬私钥模式进行账户安全管理。使用授权机制，可下设各类合约总机构管理账户，进行日常管理，比如充值业务，每日清算业务，大额清算业务，大额转账业务等。总机构账户与所有普通账户建立微支付合约，且拥有自主完成扣取小额公共交通费用的授权机制，无需普通账户私钥签名。微支付合约设置一个交易周期，执行时刻由合约在交易周期内随机生成并固定。如微支付合约完成或金额不足，重新生成新的合约周期或停止合约。

分机构账户为各地区机构账户，可判定分为一级分机构账户，二级分机构账户，依次类推。分机构账户本身并无差异，但必须通过总机构的登记认证，只有认证上的差异。分机构账户控制策略、账户安全、管理授权模式与总机构账户相似，无微支付通道。

普通账户，为个人或集体的使用账户，用于公共交通消费、充值以及转账等。普通账户可分为4种类型：不注册，不保存私钥，实体卡账户，类似于公交卡；不注册，保存私钥，实体卡或虚拟卡账户，类似于充值卡；应用层电话注册账户，不保存私钥，可选实名认证；应用层电话注册账户，保存私钥，可选实名认证。

设置私钥保险箱，应用层电话注册普通账户可自主选择是否使用系统私钥保险箱帮助其保管，应用层用户信息与公钥地址映射。如注册或实名认证，可在机构处使用找回机制找回账户。推荐普通账户不保存私钥，且放弃转账功能会更加安全。

普通账户，因公共交通小额支付属性，与总机构账户建立有微支付合约，且无需签名即可完成付款。对于个人用户来说，私钥不再是其必须拥有的或保存的，私钥只是提供了其转账功能。如需使用转账功能，普通用户需提前解除微支付合约；如需使用交通支付功能，必须开通微支付合约，默认开通状态。

交易发生模块包括链上交易发生和链下交易发生。链上交易，即数字货币转账交易。链下交易，即微支付，通过特定设备完成公共交通小额支付的功能。此特定支付设备需上电并连接网络，拥有唯一识别的的设备编码，拥有解码识别普通账户地址的功能，一次次执行设定金额的微支付合约，并自主计算成交数量，简称为计数。此计数及设备编码会每天固定时刻自动上传记账网络，用于当天业务清算与统计。

信息存储模块完成区块链的生成与存储。区块链的信息存储模块包括节点网络、共识机制以及分布式账本。

节点网络，组成一个完整的区块链记账模型。节点包括记账节点、全节点以及轻节点。区块链交易采用完全免费模式，记账节点属于公共基础设施。欢迎机构和个人建设全节点，甚至是记账节点。轻节点与应用层相结合，形成用户友好界面，方便实现用户信息地址解析、支付、查账以及转账功能。

共识机制，是区块链的核心。本区块链采用总机构指定记账节点共识模式，一般指定分机构为记账节点，一般都是100%在线的。通过这种算法，可灵活设置记账节点数，推荐3~21个。每个出块周期记账顺序随机确定，如记账节点较多，可采用随机抽取的方式。如果一个记账节点错过出块，则跳过该块，由下一个记账节点打包交易信息记账出块。依托中心建设的记账节点，拥有延迟低，出块速度非常快，交易容量大等特点。一笔交易被所有记账节点接收，则认为交易被区块链记录，除非极其特殊情况，可等待超过51%的区块周期生成，则认为交易是不可逆转的。正常情况下，区块链不会分叉，如果出现分叉，共识将自动切换到最长的链条上。此记账节点虽然使用中心化建设方式，但有多个记账节点记账与确认，保证了区块链的数据安全，以及一定的去中心化可信。除非极其糟糕的情况发生，否则极其可信，因为多节点的参与，即使有中心化的指导，多记账分机构达到共识修改账本的成本也极其昂贵。

分布式账本，即区块信息，主要包括区块大小、区块头、交易数量和交易信息等内容。

由于普通账户与总机构账户之间默认有微支付合约，且无需普通账户私钥签名，即可完成支付。普通账户存在被第三方盗刷的可能，此处风险运用应用层及特定支付设备，地址解析方法以及认证机制进行规避。

由于真实存在大量的公共交通支付，通过微支付合约，可大大减小链上交易数量，提升区块链的扩展性。通过微支付合约完成的链上交易，没有交易签名，且交易一方永远是总机构账户，故绝大部分交易信息只需记录普通账户和交易金额即可，可以更节约空间。

数据访问与管理模块，提供适当的数据访问权限设置与控制策略，同时还有多种友好型的管理工具，包括数据分析以及监控等。

普通账户充值方案：可使用机构发行的带私钥的充值卡或智能充值机自助充值；亦可在机构处使用机构充值管理账户进行一定额度的人工充值。

应用层轻钱包，通过设计用户友好界面，普通用户可查看自己的交易支付记录、余额、用户资料等信息。

应用层电话注册的普通账户，应用层用户轻钱包通过特定加密算法，生成静态或动态二维码，与账户地址映射，方便安全支付。

应用层管理工具，包括充值、清算、大额转账等，易于机构业务经营与管理。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本发明提供了一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统，可实现全国公共交通系统账务系统统一，用户账户可全国通用且账务信息方便可查；公共账户信息可选择性公开或完全公开；依托区块链技术以及多记账节点，可保证数据安全与数据可信；记账节点统一运营与维护，可大大节省单位成本，提升运营效率；依托中心化建设的记账节点与共识机制，网络速度优秀，出块速度可以达到秒级出块，甚至毫秒级；采用微支付合约模式，大大减小链上交易数量，进一步提升区块链的交易容积；同时采用统一的账本形态，更利于统计、统筹与监管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，本发明不应被这里描述的具体实施例所限制，相反，其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。

本实施例具体说明了基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统的其中一种流程方法，步骤如下。

步骤1，个人用户使用手机下载安装了区块链应用层轻钱包，使用手机号注册了1个应用层轻钱包账户（后面简称普通账户），并放弃保存私钥，通过实名身份证认证；应用层轻钱包保存个人账户地址，并与手机号和实名身份证映射；区块链账户中心模块保存用户账户地址，通过私钥保险箱自动保存该账户的私钥；普通账户与总机构账户自动生成微支付合约，约定合约周期，随机生成第一次结算时间。

步骤2，个人用户给普通账户充值a元，通过第三方充值系统完成，区块链机构账户收到指令，向普通账户转账a个数字货币，交易完成，普通账户收到a个数字货币，即余额a元，该充值机构账户余额减少a元。

步骤3，个人用户乘坐公交车x1，应用层轻钱包生成与普通账户地址映射的动态二维码，公交车特定支付设备扫描动态二维码，解析普通账户地址，自动完成一次普通账户与总机构账户的微支付合约，计数器加1。公交车特定支付设备设定金额为m1元，应用层轻钱包显示余额为a-m1元。

步骤4，个人用户多次使用微支付合约，搭乘公共交通，直至微支付合约第一次结算时间的到来，微支付合约自动播报交易信息，记账节点链上记账并播报，普通账户与总机构账户金额相应增减，1个区块生成，链上交易完成。

步骤5，特定支付设备固定时刻（如每天晚间24点），上传设备编码、设定金额与计数。数据统计，总机构账户、分机构账户进行清算。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统，其特征在于，由区块链底层服务与应用层组成；区块链底层服务包括账号中心模块、交易发生模块、信息存储模块、数据访问与管理模块，账号中心模块用于建立账号主体及账号权限或授权；交易发生模块用于建立交易信息的模块；信息存储模块用于存储区块的信息；数据访问与管理模块用于数据访问、数据分析以及其他监控管理；应用层包括应用层轻钱包和应用层管理工具。

2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统，其特征在于，账号中心模块拥有以下功能，各账户地址、公钥、私钥生成，地址写入，私钥用于签名与管理；应用层用户信息与地址映射；支持实名认证、电话认证。

3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统，其特征在于，账户中心模块里面的账号类型分为3种，总机构账户，分机构账户以及普通账户，其中，总机构账户和分机构账户均使用私钥，可将私钥与金融领域安全体系相结合，多重签名，硬私钥模式；普通账户可自主选择是否需要私钥；

总机构账户为创世账户，一次性生成数字货币的总量，后续每年再生产总量的小比例数字货币，用于抵消各种因素造成的数字货币丢失，以保持数字货币的总量不变；分机构账户为各地区机构账户，可分为多级分机构账户，以用于各地区机构的经营管理；

普通账户为个人或集体的使用账户，用于公共交通消费、充值以及转账，普通账户可分为四种类型：不注册、不保存私钥的实体卡账户；不注册、保存私钥的实体卡或虚拟卡账户；不保存私钥的应用层电话注册账户，可选实名认证；保存私钥的应用层电话注册账户，可选实名认证。

4.根据权利要求3所述的一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统，其特征在于，应用层电话注册账户可自主选择是否使用系统私钥保险箱帮助其保管，应用层用户信息与公钥地址映射，如注册或实名认证，可在机构处使用找回机制找回账户。

5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统，其特征在于，交易发生模块包括链上交易和链下交易，其中，链上交易，即数字货币转账交易；链下交易，即微支付，通过支付设备完成公共交通小额支付的功能，此支付设备需上电并连接网络，拥有唯一识别的的设备编码，拥有解码识别普通账户地址的功能，一次次执行设定金额的微支付合约，并自主计算成交数量，此计算成交数及设备编码会每天固定时刻自动上传记账网络，用于当天业务清算与统计。

6.根据权利要求1所述的一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统，公共交通支付交易与清算分离；公共交通支付交易，通过微支付合约，在普通账户与总机构账户之间完成；公共交通每日清算，由特定支付设备于特定时间，上传设备编码、微支付金额、计数等信息，在总机构账户与各分机构账户、总机构账户与一级分机构账户、或一级分机构账户与二级分机构账户等之间完成。

7.根据权利要求1所述的一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统，其特征在于，所述信息存储模块完成区块链的生成与存储，区块链的信息存储模块包括节点网络、共识机制以及分布式账本，节点网络组成一个完整的区块链记账模型，节点包括记账节点、全节点以及轻节点，轻节点与应用层相结合，形成用户友好界面，方便实现用户信息地址解析、支付、查账以及转账功能。

8.根据权利要求7所述的一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统，其特征在于，区块链采用总机构指定记账节点共识模式，一般指定分机构为记账节点，一般都是100%在线的；通过这种算法，可灵活设置记账节点数，推荐3~21个；每个出块周期记账顺序随机确定，如记账节点较多，可采用随机抽取的方式；如果一个记账节点错过出块，则跳过该块，由下一个记账节点打包交易信息记账出块。

9.根据权利要求5所述的一种基于区块链的统一的公共交通记账与交易系统，其特征在于，由于普通账户与总机构账户之间默认有微支付合约，且无需普通账户私钥签名，即可完成支付；普通账户存在被第三方盗刷的可能，此处风险运用应用层及特定支付设备，地址解析方法以及认证机制进行规避。