CN108711090A - 一种基于区块链的无中心叫车协议方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于区块链的无中心叫车协议方法,包括以下步骤:用户把用户位置广播;系统对用户的位置和空闲车辆信息进行对比分析,系统通过矿工选择算法选择矿工;矿工使用车辆调度算法,对双方进行分析,依据双方信任度对车辆进行派遣和调度;双方满足要求,则建立订单;用户到达目的地,完成订单,进入支付,再进行评分;将交易记录通过交易记录表生成算法写入交易记录表。本发明以区块链为基础的打车方法,是无中心网络,不需要第三方介入管理,随着区块链的增长,区块链上的内容就越难被篡改,使得数据更安全,设立的惩罚制度,信任度高的一方有选择权,让打车更加公平。
Description
技术领域
本发明涉及区块链研究领域,特别涉及一种基于区块链的无中心叫车协议方法及系统。
背景技术
目前区块链的研究非常火,但真正应用的方面不多,主要集中在金融领域,以比特币、莱特币为代表的数字货币是区块链技术应用最多的,除金融领域以外,还在通讯、公正、投票、能源方面应用到。
比特币的出现让区块链技术进入我们的视线中,区块链从本质上看是一套分布式系统,通过共识机制和激励机制实现了系统的去中心化与安全可信。其采用数字加密技术实现点对点的交易的基础上,将交易与时间戳一并写入到一个基于随机哈希工作量证明(Proof of Work,Pow)的区块中,然后把区块接入一条可无限延伸和向前回溯的链式结构中。
国内对区块链的研究持续升温,在出行这一方面,趣快出行是浙江大学研究生团队的创业项目,是一个以区块链为基础的打车出行平台。其利用区块链技术构建分布式的出行信息平台,为多个参与方提供需求发现、交易撮合、支付结算、信用评价、以及衍生服务。国外对区块链的研究同样非常多,在出行这一方面,安永会计师事务所的会计咨询公司EY宣布,他们正式推出移动平台Tesseract。该平台是基于区块链技术开发的,它能使公司或个人更加安全地共享车辆的所有权。
目前使用打车出行方式主要为以下几种:
传统的出租车公司:通过在车流量较多的地方等待空出租车经过,然后招手叫停出租车以乘坐。这种方式因其不确定性因素太大,现在在一线二线城市不太流行,但在一些偏远地区和网络不发达的乡村仍为主要的乘坐出租车方式。
网络打车平台:通过手机APP直接填写目的地,直接呼叫或者预约出租车,出租车司机利用GPS定位,到用户所在的地方接用户,比较方便,也是目前比较流行的出行方式。
共享汽车:通过在公共场所的停车区域找到共享汽车,扫二维码即可开走。这种方式由于是刚推广,数量较少,比较难找到车,并且使用者需要拥有驾驶证。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种基于区块链的无中心叫车协议方法,采用区块链的技术,去中心化,去除了第三方控制,相互监督,结合基于信任度评分的车辆调度,司机和用户能双向选择,公开交易。
本发明的另一目的是提供一种基于区块链的无中心叫车协议系统;
本发明的目的通过以下的技术方案实现:
一种基于区块链的无中心叫车协议方法,包括以下步骤:
S1、用户把用户信息进行广播;所述用户信息包括用户、用户位置、用户信任度;
S2、通过矿工选择算法选择矿工;矿工用于进行信息的处理;
S3、依据车辆信息和用户信任度,对车辆进行派遣和调度;所述车辆信息包括司机、车辆状态、司机位置、司机信任度;所述车辆状态包含空闲状态、忙碌状态;
S4、双方满足要求,则建立订单,订单正常,进行下一步;如果订单异常,结束订单;
S5、用户到达目的地,完成订单,进入支付系统支付;
S6、支付完成后,进行评分,计算评分均值,更新司机信任度和用户信任度;
S7、将交易记录通过交易记录表生成算法写入交易记录表。
整个流程还应用到公平性保障算法:包括以下步骤:
T1、用户下单后,需向叫车网络系统缴纳保证金;
T2、司机接单后,需向叫车网络系统缴纳保证金;
T3、叫车网络系统检测订单是否处于异常状态,订单正常,则进行下个步骤;订单异常,则启动惩罚机制算法。
所述惩罚机制算法,包括以下步骤:
U1、判断哪方无故取消订单;
U2、服务器扣除维持运行的服务费,把无故取消订单一方评分权取消,并把无故取消订单一方的剩余保证金转到对方账户上;
U3、被取消订单一方进行评分;
U4、订单结束。
所述叫车网络系统还包括支付系统、评分系统;
所述矿工选择算法,包含以下步骤:
V1、叫车网络系统服务器的所有节点都生成一个m维随机向量;
V2、分别把所生成的随机向量广播至所有节点;
V3、当节点接收到随机向量后,计算出平均向量a_avg,并计算所有抛出向量与平均向量a_avg的距离;
V4、选出([m/10]+2)个抛出向量与a_avg最接近的节点,成为矿工。
所述节点为叫车网络系统服务器节点集群中一台主机;
所述车辆调度算法,包括以下步骤:
W1、获取用户信息;
W2、根据用户信息,向周围在线的司机广播用户呼叫信息;
W3、根据司机信任度高低进行排名,筛选出用户附近司机信用度排名靠前的五名司机信息;用户信用度为完成订单的司机对用户的评分均值,司机信用度为完成订单的用户对司机的评分均值;
W4、用户选择司机;
W5、司机信用度与用户信任度进行对比,司机信用度高于用户信用度,则司机拥有拒绝用户的权利,反正则没有;当用户被司机拒绝后,进入步骤U4,否则进入下一步;如果五名司机都拒绝了该用户,则重新推荐五名司机,其中至少有一名司机的信任度低于用户;
W6、司机去指定位置接用户,设定司机为忙碌状态;
W7、订单处理完成后,设定司机为空闲状态。
所述交易记录表生成算法,包括以下步骤:
X1、每个节点同时记录广播十分钟内所有信息;
X2、十分钟后矿工与其他节点进行数据校验;
X3、最先校验成功的矿工获得打块权力,进行区块创建,把当前矿工的交易记录和上一个区块的数据填入当前区块中;校验失败,则按照矿工选择算法,重新选择矿工,回到步骤X2;
X4、矿工把自己的区块加到区块链中,并整合到交易记录表。
本发明的另一目的通过以下技术方案实现:
一种基于区块链的无中心叫车协议系统,包括司机集群、服务器节点集群、用户群,通过网络连接;
所述司机集群包含多个司机客户端,所述司机客户端为打车系统认证的司机端,用于定位和乘客联系;
所述服务器节点集群包含多个服务器节点,所述服务器节点为服务器节点集群的一台主机,所述服务器节点为遵循和执行叫车协议的节点,主要是用于用户接单、车辆调度、构建交易区块等,并可以通过用户和司机的赚取交易费;
所述一种基于区块链的无中心叫车协议系统通过一种基于区块链的无中心叫车协议方法实现功能;
所述用户群包含多个用户端,用户端为打车系统注册的用户端,用于叫车。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
1、本发明构建一个以区块链为基础的打车协议方法及系统,是无中心网络,网络的每一个节点共同维护该网络,而不需要第三方介入管理,维护成本仅为云服务器的租金,用户通过打车网络进行打车,将会更进一步降低打车费用;随着区块链的长度增长,区块链上的内容就越难被篡改,从而使得数据更安全。
2、本发明设立的惩罚制度,根据司机信任度和用户信任度对比,信任度高的一方有选择权,并完善评分系统,让打车更加公平。
附图说明
图1是本发明方法的总体流程图。
图2是本发明方法中矿工选择算法流程图。
图3是本发明方法中车辆调度算法流程图。
图4是本发明方法中惩罚机制算法流程图。
图5是本发明方法中交易记录表生成算法流程图。
图6是本发明的区块链结构示意图。
图7是本发明一种基于区块链的无中心叫车系统的结构图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例:
一种基于区块链的无中心叫车协议方法具体流程如图1所示,包括以下步骤:
第一步:用户把用户位置广播到叫车网络系统中;
第二步:叫车网络系统对用户的位置和空闲车辆信息进行对比分析,叫车网络系统通过矿工选择算法选择矿工,如图2所示;矿工选择算法(MinerSelect,简称:MS算法)主要是进行矿工的选择,而矿工在整个网络中有着枢纽的作用,用户数据分析,车辆派遣与调度等都是由矿工来完成,矿工选择算法步骤如下:
V1、叫车网络系统服务器的所有节点都生成一个m维随机向量;
V2、分别把所生成的随机向量广播至所有节点;
V3、当节点接收到随机向量后,计算出平均向量a_avg,并计算所有抛出向量与平均向量a_avg的距离;
V4、选出([m/10]+2)个抛出向量与a_avg最接近的节点,成为矿工。
第三步:矿工使用车辆调度算法,如图3所示,对用户数据进行分析,依据司机信任度和用户信任度,对车辆进行派遣和调度;调度方案为基于信任度的车辆调度算法(CreditBased Vehicle Schedule,简称CBVS算法),该算法最核心的就是信任度评价,系统会综合司机的信任度,用户信任度进行车辆的调度,车辆调度算法如下:
W1、获取用户信息;
W2、根据用户信息,向周围在线的司机广播用户呼叫信息;
W3、根据司机信任度高低进行排名,筛选出用户附近司机信用度排名靠前的五名司机信息;用户信用度为完成订单的司机对用户的评分均值,司机信用度为完成订单的用户对司机的评分均值;
W4、用户选择司机;
W5、司机信用度与用户信任度进行对比,司机信用度高于用户信用度,则司机拥有拒绝用户的权利,反正则没有;当用户被司机拒绝后,进入步骤U4,否则进入下一步;如果五名司机都拒绝了该用户,则重新推荐五名司机,其中至少有一名司机的信任度低于用户;
W6、司机去指定位置接用户,设定司机为忙碌状态;
W7、订单处理完成后,设定司机为空闲状态。
第四步:双方满足要求,则建立订单,订单正常,进行下一步;如果订单异常,则启动惩罚机制算法,结束订单,如图4所示;惩罚机制算法如下:
U1、判断哪方无故取消订单;
U2、服务器扣除维持运行的服务费,把无故取消订单一方评分权取消,并把无故取消订单一方的剩余保证金转到对方账户上;
U3、被取消订单一方进行评分;
U4、订单结束。
第五步:用户到达目的地,完成订单,进入支付系统支付;
第六步:支付完成后,进入评分系统进行评分;
为了尽可能实现公平的交易,认为车辆节点和用户都是不可信的基础上进行。在区块链的基础上使用链上代码,实行奖励惩罚制度,采用公平性保障算法。即在交易期间,用户下单后,需向叫车网络系统缴纳保证金;司机接单后,需向叫车网络系统缴纳保证金;叫车网络系统检测订单是否处于异常状态,订单正常,则进行下个步骤;订单异常,则启动惩罚机制算法。在这过程中,我们把惩罚机制的代码包装成一份协议,每个司机和用户在交易过程中都要遵循这个协议,并放到区块链上来保证公平性。
在订单结束之后,用户与司机可以进行互相评分操作,用户在订单结束后,对司机的服务态度,是否准时到达接送地点等方面整体评价进行一个打分处理,并写上对本次交易的备注,如果用户在评分阶段不做任何的操作,系统会默认司机获得10分(满分);司机在订单结束后,对用户的态度,是否准时到达接送地点等方面整体评价进行一个打分处理,并写上对本次交易的备注,如果司机在评分阶段不做任何的操作,系统会默认用户获得10分(满分)。
第七步:将交易记录通过交易记录表生成算法写入交易记录表,如图5所示;交易记录表生成算法步骤如下:
X1、每个节点同时记录广播十分钟内所有信息;
X2、十分钟后矿工与其他节点进行数据校验,即通过区块头的“Merkle根“和“父区块哈希值”对比,如果一样就校验成功,反之失败;
X3、最先校验成功的矿工获得打块权力,进行区块创建,把当前矿工的交易记录和上一个区块的数据填入当前区块中;校验失败,则按照矿工选择算法,重新选择矿工,回到步骤X2;
X4、矿工把自己的区块加到区块链中,并整合到交易记录表。
区块在本发明中担任着一个非常重要的角色,最后区块会被整合到传输记录表中,其设计影响着传输记录表的结构,整体的算法的效率;
区块的结构如下表所示:
大小(字节) | 字段 | 描述 |
4 | 区块大小 | 用字节表示的该字段之后的区块大小 |
68 | 区块头 | 区块头由几个字段组成 |
可变整数 | 区块订单数 | 记录本区块内包含的订单数量 |
可变的 | 订单详情 | 记录在区块里的订单信息 |
区块头结构如下表所示:
大小(字节) | 字段 | 描述 |
32 | 父区块哈希值 | 引用区块链中父区块的哈希值 |
32 | Merkle根 | 该区块传输中的merkle树根的哈希值 |
4 | 时间戳 | 该区块产生的近似时间(精确到秒的Unix时间戳) |
订单记录表是记录每一单交易的重要凭证,并且有着不可篡改的特性,内部网络上的任意一个节点都可以对其进行检索,交易记录表如下表所示:
大小(字节) | 字段 | 描述 |
4 | 区块ID | 记录区块的号 |
4 | 区块大小 | 用字节表示的该字段之后的区块大小 |
32 | 父区块哈希值 | 引用区块链中父区块的哈希值 |
32 | Merkle根 | 该区块传输中的merkle树根的哈希值 |
4 | 时间戳 | 该区块产生的近似时间(精确到秒的Unix时间戳) |
可变整数 | 交易数 | 本区块中交易的数量 |
32 | 交易ID | 记录某一笔订单的交易ID |
32 | 用户ID | 记录用户ID |
32 | 司机ID | 记录司机ID |
4 | 总路程 | 记录该订单的总路程 |
8 | 接到用户时间 | 记录接到用户时间 |
8 | 送达目的地时间 | 记录送达目的地时间 |
1 | 用户打分 | 记录对本次司机的打分 |
1 | 司机打分 | 记录对本次乘客的打分 |
可变整数 | 用户交易备注 | 记录对本次乘车的打分的备注,可空 |
可变整数 | 司机交易备注 | 记录对本次乘车的打分的备注,可空 |
4 | 交易费 | 记录交易费 |
1 | 成功标志 | 标志该次交易是否成功 |
可变整数 | 协议记录 | 用来存储需要被执行的协议 |
可变整数 | 其他 | 其他备注 |
交易会形成区块链的数据结构。每一个区块中的所有交易分别经过SHA256哈希计算得到一个哈希值,相邻的2个哈希值组合再进行哈希,以此类推,最终得到一个哈希值,存放到区块中的merkle根字段中,区块链的结构如图6所示。
一种基于区块链的无中心叫车协议系统,如图7所示,包括司机集群、服务器节点集群、用户群;
所述司机集群包含多个司机客户端,所述司机客户端为打车系统认证的司机端,用于定位和乘客联系;
所述服务器节点集群包含多个服务器节点,所述服务器节点为服务器节点集群的一台主机,所述服务器节点为遵循和执行叫车协议的节点,主要是用于用户接单、车辆调度、构建交易区块等,并可以通过用户和司机的赚取交易费;
所述一种基于区块链的无中心叫车协议系统通过一种基于区块链的无中心叫车协议方法实现功能;
所述用户群包含多个用户端,用户端为打车系统注册的用户端,用于叫车。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于区块链的无中心叫车协议方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、用户把用户信息进行广播;所述用户信息包括用户、用户位置、用户信任度;
S2、通过矿工选择算法选择矿工;矿工用于进行信息的处理;
S3、获取广播内容,依据车辆信息和用户信任度,对车辆进行派遣和调度;所述车辆信息包括司机、车辆状态、司机位置、司机信任度;所述车辆状态包含空闲状态、忙碌状态;
S4、双方满足要求,则建立订单,订单正常,进行下一步;如果订单异常,结束订单;
S5、用户到达目的地,完成订单,进入支付系统支付;
S6、支付完成后,进行评分,计算评分均值,更新司机信任度和用户信任度;
S7、将交易记录通过交易记录表生成算法写入交易记录表。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的无中心叫车协议方法,其特征在于,整个方法流程还应用到公平性保障算法:包括以下步骤:
T1、用户下单后,需向叫车网络系统缴纳保证金;
T2、司机接单后,需向叫车网络系统缴纳保证金;
T3、检测订单状态,订单正常,进行下一步;订单异常,则启动惩罚机制算法。
3.根据权利要求2所述的一种基于区块链的无中心叫车协议方法,其特征在于,所述订单正常为用户和司机都缴纳保证金且没有取消订单;所述订单异常为一方无故取消订单。
4.根据权利要求2所述的一种基于区块链的无中心叫车协议方法,其特征在于,所述惩罚机制算法,包括以下步骤:
U1、判断哪方无故取消订单;
U2、服务器扣除维持运行的服务费,把无故取消订单一方评分权取消,并把无故取消订单一方的剩余保证金转到对方账户上;
U3、被取消订单一方进行评分,更新用户信任度和司机信任度;
U4、订单结束。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的无中心叫车协议方法,其特征在于,步骤S2中,所述矿工选择算法,包含以下步骤:
V1、服务器的所有节点都生成一个m维随机向量;
V2、分别把所生成的随机向量广播至所有节点;
V3、当节点接收到随机向量后,计算出平均向量a_avg,并计算所有抛出向量与平均向量a_avg的距离;
V4、选出([m/10]+2)个抛出向量与a_avg最接近的节点,成为矿工。
6.根据权利要求5所述的一种基于区块链的无中心叫车协议方法,其特征在于,所述节点为主机。
7.根据权利要求1所述的一种基于区块链的无中心叫车协议方法,其特征在于,所述步骤S3中,通过车辆调度算法对车辆进行派遣和调度,包括以下步骤:
W1、矿工获取用户信息;
W2、矿工根据用户信息,向周围在线的司机广播用户呼叫信息;
W3、矿工根据司机信任度高低进行排名,筛选出用户附近司机信用度排名靠前的五名司机信息;用户信用度为完成订单的司机对用户的评分均值,司机信用度为完成订单的用户对司机的评分均值;
W4、用户选择司机;
W5、司机信用度与用户信任度进行对比,司机信用度高于用户信用度,则司机拥有拒绝用户的权利,反之则没有;当用户被司机拒绝后,取消订单,否则进入下一步;如果五名司机都拒绝了该用户,则重新推荐五名司机,其中至少有一名司机的信任度低于用户;
W6、矿工派司机去指定位置接用户,并设定司机为忙碌状态;
W7、订单处理完成后,设定司机为空闲状态。
8.根据权利要求1所述的一种基于区块链的无中心叫车协议方法,其特征在于,步骤S7中,所述交易记录表生成算法,包括以下步骤:
X1、每个节点同时记录广播十分钟内所有信息;
X2、十分钟后矿工与其他节点进行数据校验;
X3、最先校验成功的矿工获得打块权力,进行区块创建,把当前矿工的交易记录和上一个区块的数据填入当前区块中;校验失败,则按照矿工选择算法,重新选择矿工进行数据校验;
X4、矿工把自己的区块加到区块链中,并整合到交易记录表。
9.一种基于区块链的无中心叫车协议系统,用于实现权利要求1-8任一权利要求所述的一种基于区块链的无中心叫车协议方法,其特征在于,包括司机集群、服务器节点集群、用户群;所述司机集群、服务器节点集群、用户群通过网络连接。
10.根据权利要求9所述的一种基于区块链的无中心叫车协议系统,其特征在于,所述司机集群包含一个以上司机客户端,所述司机客户端为打车系统认证的司机端,用于定位和乘客联系;
所述服务器节点集群包含一个以上服务器节点,所述服务器节点为服务器节点集群的一台主机,所述服务器节点为遵循和执行叫车协议的节点,主要是用于用户接单、车辆调度、构建交易区块等,并可以通过用户和司机的赚取交易费;
所述用户群包含一个以上用户端,用户端为打车系统注册的用户端,用于用户叫车。
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