CN109241778A

CN109241778A - 一种基于区块链的公共交通数据处理方法和装置

Info

Publication number: CN109241778A
Application number: CN201810916214.1A
Authority: CN
Inventors: 陈忻
Original assignee: Alibaba Group Holding Ltd
Current assignee: Advanced New Technologies Co Ltd; Advantageous New Technologies Co Ltd
Priority date: 2018-08-13
Filing date: 2018-08-13
Publication date: 2019-01-18

Abstract

本说明书的一个或多个实施例提供了一种基于区块链的公共交通数据处理方法和装置，所述区块链包括多个公共交通受理终端节点，所述方法包括：所述公共交通受理终端节点获取用户的身份识别信息；生成用户的公共交通使用记录交易，所述用户的公共交通使用记录交易包括用户的身份识别信息和所述公共交通受理终端节点的身份信息；将所述用户的公共交通使用记录交易上传到所述区块链的分布式数据库中。

Description

一种基于区块链的公共交通数据处理方法和装置

技术领域

本说明书涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种基于区块链的公共交通数据处理方法和装置。

背景技术

目前通过终端扫码乘车或刷卡乘车的方式已经广泛地运用在地铁，公交车等交通出行系统中。在该场景下，终端受理记录是非常关键的用户扣费和机构清结算的依据，这些记录一般是记录在闸机内，定期通过后台批量上传至系统后台，然后进行扣费等操作。但是，目前闸机本地缓存再批量上传方案，并不能保证多个参与方的多个系统处理过程中，受理记录是可信的，不可篡改的。

上述过程由多个参与方(地铁运营方，票卡发行方，闸机软硬件提供商，支付机构等)提供进行实施，受理记录在闸机终端或中心化后台系统的存储方式，无法保证被参与方内部或外部的不法分子，利用技术或管理漏洞，篡改数据库中已有受理记录金额，或者伪造出有效的受理记录，向支付机构进行请款，造成参与方损失。

发明内容

针对以上提出的公共交通数据处理流程的现状及问题，本说明书提供了一种基于区块链的公共交通数据处理方法，所述区块链包括多个公共交通受理终端节点，所述方法包括：

所述公共交通受理终端获取用户的身份识别信息；

生成用户的公共交通使用记录交易，所述用户的公共交通使用记录交易包括用户的身份识别信息和所述公共交通受理终端的身份信息；

将所述用户的公共交通使用记录交易上传到所述区块链的分布式数据库中。

更优地，所述用户的公共交通使用记录交易包括内容部分和签名部分，所述内容部分包括所述用户的身份识别信息和所述公共交通受理终端的身份信息，所述签名部分是所述受理终端基于所述内容部分所作的电子签名。

更优地，所述公共交通使用记录交易的内容部分还包括所述交易的版本信息、所述交易的容量信息、时间信息中的一个或多个。

更优地，所述的方法，还包括：

从所述区块链的分布式数据库中获取所述用户的公共交通使用记录交易；

利用所述公共交通受理终端的公钥对所述电子签名进行验签；

在所述验签通过后，基于所述用户的公共交通使用记录执行业务处理逻辑。

更优地，所述业务处理逻辑包括对所述用户的公共交通使用费用进行结算，或对所述用户的公共交通使用记录进行统计处理。

更优地，所述用户的身份识别信息被保存于认证机构颁发的数字证书中；

所述获取所述用户的身份识别信息，包括：

获取所述用户的身份识别信息对应的数字证书；

使用所述认证机构的公钥对所述数字证书进行验证；

所述验证通过后，获取所述用户的身份识别信息。

更优地，所述将所述用户的公共交通使用记录交易上传到所述区块链的分布式数据库中，包括:

所述区块链中具有记账权限的节点将所述用户的公共交通使用记录加入到候选区块；

根据所述区块链共识处理方案，从所述具有记账权限的节点中确定共识记账节点；

所述共识记账节点向所述区块链的节点广播所述候选区块；

在所述候选区块通过所述区块链符合预设数量的节点的验证认可后，所述候选区块被视为最新区块，加入到所述区块链的分布式数据库中。

更优地，所述共识处理方案包括:POW、POS或DPOS中的一项。

更优地，所述候选区块中包含基于多个用户的公共交通使用记录交易构建的默克尔树，所述默克尔树的根节点被保存于所述候选区块的区块头。

更优地，所述区块链为联盟链；

所述联盟链的联盟成员节点包括所述公共交通受理终端，公共交通的费用结算机构节点、公共交通管理机构节点。

更优地，所述联盟链采用PBFT算法进行所述用户的公共交通使用记录交易的共识确认。

相应地，本说明书还提供了一种基于区块链的公共交通数据处理装置，所述区块链包括多个公共交通受理终端节点，所述装置包括：

获取单元，所述公共交通受理终端获取用户的身份识别信息；

生成单元，生成用户的公共交通使用记录交易，所述用户的公共交通使用记录交易包括用户的身份识别信息和所述公共交通受理终端的身份信息；

上传单元，将所述用户的公共交通使用记录交易上传到所述区块链的分布式数据库中。

更优地，所述公共交通使用记录交易的内容部分还包括所述交易的版本信息、所述交易的容量信息、所述公共交通受理终端获取用户的身份识别信息的时间中的一个或多个。

更优地，所述的装置，还包括业务处理单元：

所述获取单元：

获取所述用户的身份识别信息对应的数字证书；

使用所述认证机构的公钥对所述数字证书进行验证；

所述验证通过后，获取所述用户的身份识别信息。

更优地，所述上传单元:

所述共识记账节点向所述区块链的节点广播所述候选区块；

更优地，所述共识处理方案包括:POW、POS或DPOS中的一项。

更优地，所述区块链为联盟链；

本说明书还提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器；所述存储器上存储有可由处理器运行的计算机程序；所述处理器运行所述计算机程序时，执行上述公共交通数据处理方法所述的步骤。

本说明书还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时，执行上述公共交通数据处理方法所述的步骤。

由以上技术方案可见，本说明书提供的公共交通数据处理方法及装置，将公共交通受理终端设置为区块链的节点，基于区块链技术的分布式数据库存储机制，用户的公共交通使用记录被去中心化地记录在所有节点中，由所有参与方的节点共同维护，实时进行同步，所有记录可回溯。而且，基于区块链的共识机制，每个公共交通受理终端提供的信息不会在提供后被篡改，从而保证了用户的公共交通使用记录数据的真实性和安全性。进一步地，在上述区块链中还可以加入对用户的公共交通使用记录进行支付清算的节点，直接从区块链中读取真实有效的用户的公共交通使用记录进行清算，避免上述使用记录被篡改而可能造成的损失；而且，在上述区块链中还可以加入对用户的公共交通使用记录进行监管功能的节点，对用户的公交出行数据进行统计管理。

附图说明

图1为本说明书所提供的一实施例所示的基于区块链的公共交通数据处理方法的流程图；

图2为本说明书一示例性实施例提供的简化的POW共识以生成区块链的最新区块的流程图；

图3为本说明书又一实施例提供的用户的公共交通使用记录交易的数据内容格式的示意图；

图4为本说明书又一实施例提供的一个具有4个交易记录的Merkle树的根哈希的计算过程；

图5为本说明书又一实施例提供的简化的PBFT算法的达到共识的一致性过程的示意图；

图6为本说明书所提供的一实施例提供的基于区块链的公共交通数据处理装置的示意图；

图7为运行本说明书所提供的基于区块链的公共交通数据处理装置实施例的一种硬件结构图。

具体实施方式

通过终端扫码乘车或刷卡乘车的方式已经广泛地运用在地铁，公交车等交通出行系统中。在该场景下，终端受理记录是非常关键的用户扣费和机构清结算的依据，这些记录一般是记录在闸机内，定期通过后台批量上传至系统后台，然后进行扣费等操作。但是，目前闸机本地缓存再批量上传方案，并不能保证多个参与方的多个系统处理过程中，受理记录是可信的，不可篡改的。

基于以上现有技术中存在的问题，如图1所示，本说明书一示意性实施例提供了一种基于区块链的公共交通数据处理方法，所述区块链包括多个公共交通受理终端，所述方法包括：

步骤102，所述公共交通受理终端获取用户的身份识别信息。

本说明书提供的上述实施例所述的“公共交通受理终端”为用户使用公共交通工具时进行用户身份识别或付费的服务器或终端，通常可包括地铁站的闸机终端、公交车的刷卡或扫码终端等。用户的身份识别信息通常记录于用户的交通票卡信息内，公共交通受理终端通过读取交通票卡信息获取用户的身份识别信息，如用户的票卡编号或识别号码；对于实名制的交通票卡，还可包括用户的姓名、身份证号码等身份识别信息。用户的交通票卡的信息可以被磁条、芯片等记忆性硬件记录于交通票卡上，通过闸机的辐射读取区或插拔刷卡区读取相应的票卡信息；而且，用户的交通票卡信息还可以图形识别码的形式呈现在硬件的外表，如交通票卡表面、移动终端的屏幕等，通过闸机的图形扫描区读码以获取相应的票卡信息。上述图形识别码包括但不限于条形码、二维码等实现方式。

步骤104，生成用户的公共交通使用记录交易，所述用户的公共交通使用记录交易包括用户的身份识别信息和所述公共交通受理终端的身份信息。

上述公共交通受理终端在获取用户的身份识别信息后，会根据用户的身份识别信息和该受理终端的身份信息生成该用户的公共交通使用记录交易，例如“用户A:天安门站”。上述受理终端的身份信息可包括受理终端所在的位置、或闸机编号等。上述包含用户的身份识别信息和受理终端的身份信息的公共交通使用记录可作为公共交通管理机构管理用户的公交出行数据或结算扣款的依据。

值得注意的是，在本说明书中所描述的交易(transfer)，是指用户通过区块链的客户端创建，并需要最终发布至区块链的分布式数据库中的一笔数据。其中，区块链中的交易，存在狭义的交易以及广义的交易之分。狭义的交易是指用户向区块链发布的一笔价值转移；例如，在传统的比特币区块链网络中，交易可以是用户在区块链中发起的一笔转账。而广义的交易是指用户向区块链发布的一笔具有业务意图的业务数据；例如，本说明书的上述实施例所述的发布至上述区块链中的、一条用户的公共交通使用记录即可以为一笔交易；或者将上述一条用户的公共交通使用记录按照预设的交易数据格式整理，从而转化为一笔交易。在本说明书中，有时使用“交易”简化代替上述实施例所述的用户的公共交通使用记录。

在本说明书提供的又一实施例中，为保证各个公共交通受理终端发送的用户的公共交通使用记录的合法有效性，防止其他节点冒充顶替公共交通受理终端发送伪造的用户的公共交通使用记录，应使用上述公共交通受理终端的私钥对其所上传的内容进行电子签名，亦即，上述公共交通受理终端生成的所述用户的公共交通使用记录交易包括内容部分和签名部分，所述内容部分包括所述用户的身份识别信息和所述公共交通受理终端的身份信息，所述签名部分是所述受理终端基于所述内容部分所作的电子签名，从而保证了上述交易的内容部分不会被其他终端或节点恶意冒充篡改。相应地，在任何机构使用上述用户的公共交通使用记录交易时，应首先使用上述受理终端的公钥对上述数字签名进行验签，验签通过后方可将上述用户的公共交通使用记录视为有效内容。

在又一示出的实施例中，上述实施例所提供的用户的公共交通使用记录交易的内容部分还可包括时间信息，如所述公共交通受理终端获取用户的身份识别信息时的时间、或所述公共交通受理终端生成所述用户的公共交通使用记录时的时间等，例如一条用户的公共交通使用记录可以表示为“用户A-天安门站-10:00”，上述时间信息的收录会更加方便后续的业务处理。图3示意了本说明书一实施例提供的用户的公共交通使用记录交易的数据内容格式的示意图，为方便区块链中各节点对用户的公共交通使用记录交易的共识验证，可采用统一数据内容格式的交易，如包含图3所示的交易的版本信息、所述交易的容量信息等信息。

在又一示出的实施例中，为进一步保证上述用户的身份识别信息的合法有效性，所述用户的身份识别信息被保存于认证机构颁发的数字证书中，上述认证机构可以为具有身份认证资质的CA机构，也可以为票卡的发行机构，公共交通运行机构或与公共交通运营合作的第三方发卡或结算机构等等，在此不做限定。在获取所述用户的身份识别信息时，应使用所述认证机构的公钥对所述数字证书进行验证；在对证书验证通过后，再获取所述数字证书中所保存的所述用户的身份识别信息。本实施例并不限定上述数字证书的获取方式，上述数字证书可保存于上述一实施例所述的用户的交通票卡信息内，方便受理终端直接读取；也可保存于上述认证机构的服务器中，通过交通票卡的编号进行识别通信以进一步获取，等等。

步骤106，将所述用户的公共交通使用记录上传到所述区块链的分布式数据库中。

上述实施例所述的区块链，具体可指一个各节点通过共识机制达成的、具有分布式数据存储结构的P2P网络系统，该区块链内的数据分布在时间上相连的一个个“区块(block)”之内，后一区块包含前一区块的数据摘要，且根据具体的共识机制(如POW、POS、DPOS或PBFT等)的不同，达成全部或部分节点的数据全备份。本领域的技术人员熟知，由于区块链系统在相应共识机制下运行，已收录至区块链数据库内的数据很难被任意的节点篡改，例如采用Pow共识的区块链，至少需要全网51％算力的攻击才有可能篡改已有数据，因此区块链系统有着其他中心化数据库系统所法比拟的保证数据安全、防攻击篡改的特性。由此可知，在本说明书所提供的实施例中，被收录至区块链的分布式数据库中的数据不会被攻击或篡改，从而保证了用户的公共交通使用数据的真实与公正性。

上述公共交通受理终端作为本说明书提供的上述实施例中的区块链的一个节点成员，将上述生成的公共交通使用记录交易上传到上述区块链的分布式数据库中。上述公共交通使用记录交易的上传过程，既可以是实时生成并上传的，也可以是先存储在上述公共交通受理终端的缓存中，每隔预设的时段，再将缓存中的公共交通使用记录上传到区块链的分布式数据库中，在此不做限定。

在本说明书提供的上述实施例中，公共交通系统中的任一公共交通受理终端或其他终端设备，如公共交通管理机构、公共交通监督机构等服务器设备，均可通过遵循相应节点协议、运行节点协议程序的安装来加入作该区块链，作为该区块链的节点。新节点设备加入上述实施例所述的区块链网络的流程可简化如下：

新节点设备启动并连接入网络；

运行节点协议程序，通知其他节点，并向区块链网络上已有的节点发起区块数据的同步请求；

从已有节点上同步现有的区块数据，上述已有节点通常为上述新节点的周围邻近的节点，进一步地，为提高初始区块数据下载的进程，可采用“区块报头先行”(headerfirst)的下载方式，先行从邻节点下载所有现有区块的区块头，并在区块头下载完毕后，新节点可并行地从多个邻节点同时下载不同高度区间的区块，大大提升现有的区块数据的同步速度；

同步完成后，进行区块数据验证，上述区块数据验证过程包括区块的格式校验(包括版本、时间戳)、区块头哈希值的校验、及对所有交易按交易验证规则进行校验等，上述对所有交易按交易验证规则进行校验，包括如交易的格式是否正确、按照交易的数据结构生成的Merkle Root是否正确等多项内容，以检验已有区块数据的正确性；

上述区块数据检验完毕后，作为区块链节点参与到所述区块链运行中来，接收、验证、存储经区块链的节点共识产生的新的区块；受理终端如闸机等作为新的节点加入到区块链中后，还应将产生的用户的公共交通使用记录交易上传至上述区块链中来。

区块链采用各节点的分布式数据存储，区块链中加入的节点越多，所述区块链存储的数据的备份越多，越能增加所述区块链上已存储数据的防攻击、防篡改的能力。本说明书上述实施例所述的公共交通受理终端如地铁进出站闸机、公交车刷卡机等已经广泛存在于各地域的公共交通系统中，且数量庞大，将上述公共交通受理终端加入到上述的区块链网络中，利用区块链的共识机制，可有效地防止用户的公共交通使用记录被篡改或伪造，为对用户的公共交通使用记录的出行大数据使用、或基于用户的公共交通使用记录的支付清算提供可靠的数据保障。

上述实施例所述的将所述用户的公共交通使用记录上传到所述区块链的分布式数据库中的详细过程，可依据所述区块链的共识机制及交易规则而具体设定。在一示出的实施例中，所述将所述用户的公共交通使用记录上传到所述区块链的分布式数据库中，包括:

从所述具有记账权限的节点中确定满足所述区块链共识机制的共识记账节点；

所述共识记账节点向所述区块链的节点广播所述候选区块；

在上述的实施例中，具有记账权限的节点是指具有生成候选区块权限的节点，可包括本说明书所述的公共交通受理终端、及上述区块链中的其他节点。根据所述区块链的共识机制，可从上述对所述候选区块具有记账权限的节点中确定共识记账节点，上述共识机制可以包括工作量证明机制(PoW)、或权利证明机制(PoS)、或股份授权证明机制(DPoS)等。图2以工作量证明机制为例，简述在本说明书提供的上述实施例中共识记账的过程。

步骤202，公共交通受理终端节点生成用户的公共交通使用记录交易A，并向所述区块链的全网进行广播要求对所述公共交通使用记录交易A进行记账。

全网中的其他节点可对该交易A进行验证，并在验证通过后将该交易A记账。上述验证可以包括对交易A的数据内容格式验证，如交易A是否满足如图3中各项内容的长度要求；还可包括对交易A的完整性签名进行验签，以确保该交易A是由合法的公共交通受理终端生成并发送的，防止其他方的恶意篡改或攻击。

步骤204，每一个具有记账权限的节点将收到的交易A的信息纳入到自己收录的包含未入账交易的候选区块中。

在一示出的实施例中，该区块链中每个具有记账权限的节点可将上述经过验证的交易A填充到自己收录的包含未入账交易的候选区块中，并将该交易A与其他收录在候选区块中的交易作为默克尔树的叶节点，通过两两(二叉树)或三三(三叉树)进行默克尔树形的哈希计算，最终生成上述默克尔树的根哈希值，上述根哈希值被收录在相应区块的区块头中。图4示意了一个具有4个交易记录的Merkle树的根哈希的计算过程，将这4个交易作为叶子节点构造一棵完全二叉树，然后通过哈希值的计算，将这棵二叉树转化为Merkle树：首先对4个交易记录：Txa-Txd，分别计算各自的哈希值Ha-Hd，哈希值Ha-Hd为所述Merkle树的叶子节点，然后计算两个中间节点的哈希值Hab＝Hash(Ha+Hb)和Hcd＝Hash(Hc+Hd)，最后计算出根节点的哈希值Habcd＝Hash(Hab+Hcd)。上述哈希计算的算法可包括MD5，SHA256等。相应的，该区块链中每个具有记账权限的节点还应将区块链的版本、时间戳等其他信息填充于区块头中。

本领域的技术人员熟知，候选区块中收录的各个交易以默克尔树的形式被组织起来，利用基于设定的哈希算法生成最终的默克尔根可方便地验证任何交易内容的真实性，因为任何交易的内容发生改变，最终的默克尔树的根哈希值都会发生改变。而且，在默克尔树的结构中，对任何交易的验证都可以采用SPV方式，只使用被校验的交易及该交易的默克尔证明即可完成验证，可极大减少验证过程所需的数据传输量。

区块链系统可设置候选区块的容量(或长度)或候选区块可收录的交易个数阈值来完成上述候选区块的交易数据收录，并将最终生成的默克尔根的哈希值填充在候选区块的区块头中。可选地，还可在上述候选区块中扩展字段，例如扩展关于该候选区块是否被确认的字段，以便在上述候选区块被确认为区块链的最新区块后，变更所述字段的值，如未被确认时使用“F”表示，在被确认后使用“T”表示；还可以包含其他扩展字段，用于未来扩展使用。

步骤206，每个具有记账权限的节点都通过PoW过程，尝试在自己的区块中找到一个具有足够设定难度的工作量证明。

上述的区块链系统根据用户的公共交通使用记录的生成速率，和预期的对用户的公共交通使用记录的处理速率(如结算速率)，为上述区块链的新生区块设定一难度，上述难度可以表现为通过在候选区块的区块头中设置一随机数，使候选区块的区块头的哈希摘要成为给定数量前导0的哈希值。

步骤208，当某个节点找到了一个满足预设难度的工作量证明，它就向全网进行广播自己收录的、包含满足预设难度的工作量证明的候选区块，该节点即为共识记账节点。

步骤210，其他节点对共识记账节点打包收录的候选区块进行验证，当且仅当该候选区块中所有的交易都是有效的且通过验证的，其他节点才认同该候选区块的有效性。上述验证过程包括但不限于区块的格式校验(如区块头及区块体的数据结构格式是否满足区块链系统的要求)、区块的版本是否正确可兼容、区块头的哈希值满足预设的难度、区块的时间戳是否满足系统的要求、区块的容量大小是否在规定的区间、区块体中包含的各个交易的格式、大小是否满足系统的要求、交易的签名验签、及对上述候选区块中收录的各个交易基于默克尔树的组织形态生成默克尔树的根哈希值的过程进行校验等中的一个或多个。

步骤212，认可该候选区块的其他节点将该候选区块作为最新区块连接到所述区块链中，当所述区块链中符合预设数量的节点验证并认可所述共识记账节点发送的所述候选区块，该候选区块被视为最新区块加入到所述区块链的分布式数据库中。

在工作量证明机制的共识过程中，上述预设数量的节点一般可以设置为节点总数的50％，从而以超过半数的确认将上述候选区块确认为最新区块。

可选的，当上述候选区块中扩展有关于该候选区块是否被确认的字段时，可在上述候选区块被确认为区块链的最新区块后，区块链的节点设备将存储于自身终端中最新区块内的上述扩展字段更新为已确认的状态，如将“F”变更为“T”。

以上，以PoW共识为例，简要解释了区块链将用户的公共交通使用记录收录于区块链的分布式数据库中的过程，由于采用工作量证明机制挑选确认上述共识记账节点，需要将区块链节点设备如公交闸机的硬件设置与系统设定难度所需的计算能力相匹配，在具体实现时，可以预先对区块链系统进行测试和调优，配置合理的难度值，保证在现有的闸机硬件配置下，获得合理的区块更新速率(如数分钟)。

PoS或DPoS共识机制与PoW类似，均属于公有区块链中确认共识记账节点所常选用的共识算法。在又一示出的实施例中，为降低交易或数据的确认时间、提高交易吞吐量、满足对安全和性能的需求，本说明书所提供的实施例还可选用联盟链架构来构建该区块链。各公共交通受理终端、或区域性的闸机管理节点、信用较高的机构如公共交通费用结算机构、交通票卡发行方机构、公共交通运营方机构、公共交通出行的管理及监管机构可作为该联盟链的预选的节点，参与区块的记账。联盟链的共识过程也由该预选的节点控制，当网络上有超过设定比例(如2/3)的节点确认一个区块，该区块记录的交易或数据将得到全网确认。

联盟链通常多采用权益证明或PBFT、RAFT等共识算法。图5示意了简化的PBFT算法的达到共识的一致性过程，在实现时，在区块链的每一轮共识开始之前，可以在区块链中的各节点设备中选举出一台主节点设备，即上述实施例所述的共识记账节点(比如，每一轮共识都重新选举出一主节点设备，其它节点设备作为从节点设备)，由主节点设备进一步向发起交易的验证和共识，并负责基于共识通过的交易数据(或目标数据)为区块链创建最新的区块。

pbft算法一般可分为预准备(pre-prepare)、准备(prepare)、和确认(commit)等三个阶段。

主节点设备将交易列表，如满足如图3所示的数据结构内容的多个交易组成的列表，携带在Pre-Prepare消息中，然后将该Pre-Prepare消息在联盟链中的各个节点设备中进行广播发送，将完整的交易列表传播至联盟链中需要参与交易共识的从节点设备。

收到上述Pre-Prepare消息的从节点设备，首先可以遵循pbft算法的规定，对收到的Pre-Prepare消息进行验证，以确定是否接受收到的Pre-Prepare消息，上述验证可包括对交易的数据内容格式的验证、及对交易的电子签名的验签，还可包括对对收到的Pre-Prepare消息中携带的内容进行验证的过程等。

上述对交易的有效性验证，可以理解为各个从节点设备对目标数据的准确性、有效性等方面进行验证，在目标数据被正式收录到上述区块链之前，以期获得一份受区块链的多数成员的认可(在PBFT算法中，至少为2F+1个成员的认可，F为该区块链系统的拜占庭容错数)的目标数据。

当收到上述Pre-Prepare消息的节点设备，在执行以上列举出的验证过程后，如果验证通过，表示该节点设备接受上述Pre-Prepare消息(对上述用户的公共交通使用记录交易或其交易顺序的认可，具体的验证内容可根据系统的要求而具体设置)，此时该节点设备可以进入pbft协议的Prepare阶段，向联盟链中的其它各个节点设备广播发送一条用于对上述Pre-Prepare消息进行确认的Prepare消息；其中，上述Prepare消息中携带的内容格式，可以与上述Pre-Prepare消息保持一致。各节点设备也可以接收由其它各从节点设备广播发送的Prepare消息，对收到Prepare消息进行验证，以确定是否接受收到的Prepare消息。其中，对收到Prepare消息进行验证的具体过程，可与对Pre-Prepare消息进行验证的具体过程类似，在本说明书中不再进行赘述。

联盟链中的节点设备在向联盟链中的其它各个节点设备广播发送commit消息之后，也可以接收由其它各节点设备广播发送的commit消息消息，对收到commit消息进行验证，以确定是否接受收到的commit消息。

其中，上述commit消息中携带的交易内容格式，可以与Pre-Prepare消息和Prepare消息保持一致。其中，对收到commit消息进行验证的具体过程，可以参考对Pre-Prepare消息进行验证的具体过程，在本说明书中不再进行赘述。

如果验证通过，表示该节点设备接受收到的commit消息，该节点设备还可以进一步确定接收到的由其它各节点设备广播发送的commit消息的数量，是否达到2F+1个(包括自身广播的commit消息在内)，F为该区块链系统的拜占庭容错数。

在此需要说明的是，联盟链基于PBFT算法达成共识的过程中，对上述各阶段的验证内容可以按照联盟链具体的应用场景需求而分别具体设置，上述三个阶段的待共识内容既可以相同也可以不同，在此不做限定。

响应于所述候选区块共识处理通过的共识结果，将所述候选区块作为最新区块存储至所述区块链的分布式数据库，以完成对用户的公共交通使用记录数据的存证。区块链的分布式存储备份的机制确保了任何用户很难对该认可后的目标数据进行篡改，从而为用户获取真实有效的数据提供了存证。

PBFT算法作为本说明书所提供的联盟链的共识算法的一种优选的实施方式，是由于采用该种算法共识的效率高，可满足高频交易量的需求，例如在本实施例中各公共交通受理终端频繁生成的用户的公共交通使用记录(交易)；且共识的时延很低，基本达到实时处理的要求，能快速实时地在区块链的新生区块中收录上述公共交通使用记录；而且，将联盟链网络中可信节点作为预选的记账节点，兼顾了安全性与稳定性；另外，采用PBFT算法不会消耗过多的计算机算力资源，也不一定需要代币流通，因此具有良好的可使用性。

通过上述各实施例所提供的公共交通数据的处理方法，将用户的公共交通使用记录上传于区块链的分布式数据库中存证，而且，区块链中的节点还可以从上述区块链中获取用户的公共交通使用记录进行进一步地业务逻辑处理。鉴于受理终端上传交易时通常对交易的内容部分进行了电子签名，本说明书又一示例性实施例提供了对上述公共交通使用记录交易进行应用的步骤，包括：

具体地，上述业务处理逻辑包括对所述用户的公共交通使用费用进行结算，或对所述用户的公共交通使用记录进行统计处理。例如公共交通的费用清算机构、或第三方支付的服务机构可作为上述联盟链的联盟成员，实时地、或每个预设的时长地从上述区块链中分布式数据库中获取用户的公共交通使用记录，以进行交易结算。公共交通的监管机构、或公共交通运营机构也可以定期从上述区块链或联盟链中获取用户的公共交通使用记录，以进行统计、管理、监督用户的公共交通出行情况。

与上述流程实现对应，本说明书的实施例还提供了一种基于区块链的公共交通数据处理装置。该装置可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为逻辑意义上的装置，是通过所在设备的CPU(Central Process Unit，中央处理器)将对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，除了图7所示的CPU、内存以及存储器之外，网络风险业务的实现装置所在的设备通常还包括用于进行无线信号收发的芯片等其他硬件，和/或用于实现网络通信功能的板卡等其他硬件。

图6所示为一种基于区块链的公共交通数据处理装置60，所述区块链包括多个公共交通受理终端节点，所述装置60包括：

获取单元602，所述公共交通受理终端获取用户的身份识别信息；

生成单元604，生成用户的公共交通使用记录交易，所述用户的公共交通使用记录交易包括用户的身份识别信息和所述公共交通受理终端的身份信息；

上传单元606，将所述用户的公共交通使用记录交易上传到所述区块链的分布式数据库中。

在又一示出的实施例中，所述用户的公共交通使用记录交易包括内容部分和签名部分，所述内容部分包括所述用户的身份识别信息和所述公共交通受理终端的身份信息，所述签名部分是所述受理终端基于所述内容部分所作的电子签名。

在又一示出的实施例中，所述公共交通使用记录交易的内容部分还包括所述交易的版本信息、所述交易的容量信息、所述公共交通受理终端获取用户的身份识别信息的时间中的一个或多个。

在又一示出的实施例中，所述的装置60还包括业务处理单元608：

在又一示出的实施例中，所述业务处理逻辑包括对所述用户的公共交通使用费用进行结算，或对所述用户的公共交通使用记录进行统计处理。

在又一示出的实施例中，所述用户的身份识别信息被保存于认证机构颁发的数字证书中；

所述获取单元602：

获取所述用户的身份识别信息对应的数字证书；

使用所述认证机构的公钥对所述数字证书进行验证；

所述验证通过后，获取所述用户的身份识别信息。

在又一示出的实施例中，所述上传单元608:

所述共识记账节点向所述区块链的节点广播所述候选区块；

在又一示出的实施例中，所述共识处理方案包括:POW、POS或DPOS中的一项。

在又一示出的实施例中，所述候选区块中包含基于多个用户的公共交通使用记录交易构建的默克尔树，所述默克尔树的根节点被保存于所述候选区块的区块头。

在又一示出的实施例中，所述区块链为联盟链；

在又一示出的实施例中，所述联盟链采用PBFT算法进行所述用户的公共交通使用记录交易的共识确认。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，相关之处参见方法实施例的部分说明即可，在此不再赘述。应用本说明书上述实施例提供的装置，将公共交通受理终端设置为区块链的节点，基于区块链技术的分布式数据库存储机制，用户的公共交通使用记录被去中心化地记录在所有节点中，由所有参与方的节点共同维护，实时进行同步，所有记录可回溯。而且，基于区块链的共识机制，每个公共交通受理终端提供的信息不会在提供后被篡改，从而保证了用户的公共交通使用记录数据的真实性和安全性。进一步地，在上述区块链中还可以加入对用户的公共交通使用记录进行支付清算的节点，直接从区块链中读取真实有效的用户的公共交通使用记录进行清算，避免上述使用记录被篡改而可能造成的损失；而且，在上述区块链中还可以加入对用户的公共交通使用记录进行管理功能的节点，对用户的公交出行数据进行统计管理。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元或模块来实现本说明书方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

上述实施例阐明的装置、单元、模块，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机，计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。

与上述方法实施例相对应，本说明书的实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括存储器和处理器。其中，存储器上存储有能够由处理器运行的计算机程序；处理器在运行存储的计算机程序时，执行本说明书实施例中基于区块链的公共交通数据处理方法的各个步骤。对基于区块链的公共交通数据处理方法的各个步骤的详细描述请参见之前的内容，不再重复。

与上述方法实施例相对应，本说明书的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，这些计算机程序在被处理器运行时，执行本说明书实施例中基于区块链的公共交通数据处理方法的各个步骤。对基于区块链的公共交通数据处理方法的各个步骤的详细描述请参见之前的内容，不再重复。

以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。

计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书的实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书的实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

Claims

1.一种基于区块链的公共交通数据处理方法，所述区块链包括多个公共交通受理终端节点，所述方法包括：

所述公共交通受理终端节点获取用户的身份识别信息；

生成用户的公共交通使用记录交易，所述用户的公共交通使用记录交易包括用户的身份识别信息和所述公共交通受理终端节点的身份信息；

2.根据权利要求1所述的方法，所述用户的公共交通使用记录交易包括内容部分和签名部分，所述内容部分包括所述用户的身份识别信息和所述公共交通受理终端节点的身份信息，所述签名部分是所述受理终端节点基于所述内容部分所作的电子签名。

3.根据权利要求2所述的方法，所述公共交通使用记录交易的内容部分还包括所述交易的版本信息、所述交易的容量信息、时间信息中的一个或多个。

4.根据权利要求2或3所述的方法，还包括：

利用所述公共交通受理终端节点的公钥对所述电子签名进行验签；

5.根据权利要求4所述的方法，所述业务处理逻辑包括对所述用户的公共交通使用费用进行结算，或对所述用户的公共交通使用记录进行统计处理。

6.根据权利要求1至3任一权利要求所述的方法，所述用户的身份识别信息被保存于认证机构颁发的数字证书中；

所述获取所述用户的身份识别信息，包括：

获取所述用户的身份识别信息对应的数字证书；

使用所述认证机构的公钥对所述数字证书进行验证；

所述验证通过后，获取所述用户的身份识别信息。

7.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，所述将所述用户的公共交通使用记录交易上传到所述区块链的分布式数据库中，包括:

所述共识记账节点向所述区块链的节点广播所述候选区块；

8.根据权利要求7所述的方法，所述共识处理方案包括:POW、POS或DPOS中的一项。

9.根据权利要求7所述的方法，所述候选区块中包含基于多个用户的公共交通使用记录交易构建的默克尔树，所述默克尔树的根节点被保存于所述候选区块的区块头。

10.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，所述区块链为联盟链；

所述联盟链的联盟成员节点包括所述公共交通受理终端节点，公共交通的费用结算机构节点、公共交通管理机构节点。

11.根据权利要求10所述的方法，所述联盟链采用PBFT算法进行所述用户的公共交通使用记录交易的共识确认。

12.一种基于区块链的公共交通数据处理装置，所述区块链包括多个公共交通受理终端节点，所述装置包括：

获取单元，所述公共交通受理终端节点获取用户的身份识别信息；

生成单元，生成用户的公共交通使用记录交易，所述用户的公共交通使用记录交易包括用户的身份识别信息和所述公共交通受理终端节点的身份信息；

13.根据权利要求12所述的装置，所述用户的公共交通使用记录交易包括内容部分和签名部分，所述内容部分包括所述用户的身份识别信息和所述公共交通受理终端节点的身份信息，所述签名部分是所述受理终端节点基于所述内容部分所作的电子签名。

14.根据权利要求13所述的装置，所述公共交通使用记录交易的内容部分还包括所述交易的版本信息、所述交易的容量信息、所述公共交通受理终端节点获取用户的身份识别信息的时间中的一个或多个。

15.根据权利要求13或14所述的装置，还包括业务处理单元：

16.根据权利要求15所述的装置，所述业务处理逻辑包括对所述用户的公共交通使用费用进行结算，或对所述用户的公共交通使用记录进行统计处理。

17.根据权利要求12至14任一权利要求所述的装置，所述用户的身份识别信息被保存于认证机构颁发的数字证书中；

所述获取单元：

获取所述用户的身份识别信息对应的数字证书；

使用所述认证机构的公钥对所述数字证书进行验证；

所述验证通过后，获取所述用户的身份识别信息。

18.根据权利要求12至14中任一权利要求所述的装置，所述上传单元:

所述共识记账节点向所述区块链的节点广播所述候选区块；

19.根据权利要求18所述的装置，所述共识处理方案包括:POW、POS或DPOS中的一项。

20.根据权利要求18所述的装置，所述候选区块中包含基于多个用户的公共交通使用记录交易构建的默克尔树，所述默克尔树的根节点被保存于所述候选区块的区块头。

21.根据权利要求12至14中任一权利要求所述的装置，所述区块链为联盟链；

22.根据权利要求21所述的装置，所述联盟链采用PBFT算法进行所述用户的公共交通使用记录交易的共识确认。

23.一种计算机设备，包括：存储器和处理器；所述存储器上存储有可由处理器运行的计算机程序；所述处理器运行所述计算机程序时，执行如权利要求1到11任意一项所述的方法。

24.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时，执行如权利要求1到11任意一项所述的方法。