CN109389541A - 基于联盟链的公益资金管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于联盟链的公益资金管理方法，包括以下步骤：1、由多个联盟节点构建联盟链网络；2、部署智能合约，利用智能合约连接链上和链下，从而将链下的资金转移到链上管理,链下资金发生变动均会触发智能合约，智能合约执行后构造事务；3、建立公开数据库；4、进行事务处理；5、选举代表节点；6、在每个周期的记账时间片，由代表节点从本地事务池取出事务，先审计每一个事务，再将合法的事务构建区块；7、代表节点通过共识机制决定是否将构建的区块存入联盟链总账。本发明具有公开透明、可追溯、具有强鲁棒性、无需采用激励机制、能将链下资金在链上管理、审计客观性强、大大缩短审计和共识的时间等优点。

Description

基于联盟链的公益资金管理方法

技术领域

本发明涉及联盟链的技术领域，尤其涉及到一种基于联盟链的公益资金管理方法。

背景技术

公益事业是社会进步的一种产物，随着社会经济水平的发展，社会剩余财富不断增加，这为公益事业提供了资金基础。公益活动的实现途径主要有三种：物资资金类、行动援助类和思想传播类。无论是哪一种实现途径，都必须以充足的资金作为支撑。所以，在社会公益活动中，资金管理是最关键也是最容易出现问题的一环。

纵观当前公益事业，主要存在以下问题：1)由于善款到账交待不清问题而频发的“诈捐门”，造成捐赠方名誉受损或者公众被蒙骗；2)由于善款落实监管不到位问题，善款容易被不法分子挪为他用，造成公众对公益组织的不信任。归根结底，这是由于公益组织对公益资金管理不够公开透明所导致的。

现有的支付宝的爱心捐赠平台是基于蚂蚁区块链平台实现的，蚂蚁区块链平台重点针对联盟链的场景，通过联盟成员管理和注册中心的引入，实现了节点间的组网通信及权限控制。另外，通过智能合约将每一笔资金流转记录均存入区块链平台，在进行必要的隐私保护后，对所有参与者公开透明，并且不可篡改，达到非常高的公信力，同时整个过程不以任何机构信用为背书。

但此种基于蚂蚁区块链平台实现的爱心捐赠平台也存在缺点和不足：其共识算法受限于蚂蚁区块链所提供的选择(目前可知的有实用拜占庭容错算法PBFT、RAFT、授权股权证明DPOS等)，而这些共识算法都是具有适用性高但效率低下的特点，且并非适合公益资金管理场景。另外，封闭的体系导致非原生资产无法上链：用技术上的话来说，缺少资金网关将非支付宝的原生资产上链。简单而言，非支付宝原生资产是无法通过蚂蚁区块链平台下的智能合约上链的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种公开透明、可追溯、具有强鲁棒性、无需采用激励机制、能将链下资金在链上管理、审计客观性强、大大缩短审计和共识的时间的基于联盟链的公益资金管理方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

基于联盟链的公益资金管理方法，包括以下步骤：

S1：由多个联盟节点构建联盟链网络，且在联盟链网络中，所有联盟节点均有记账义务；

S2：在联盟链网络中部署智能合约，利用智能合约连接链上和链下，从而将链下的资金转移到链上管理,链下资金发生变动均会触发智能合约，智能合约执行后构造事务；

S3：建立公开数据库，用来存储公益组织发布的待资助和已资助对象的信息；

S4：进行事务处理；

S5：选举代表节点；

S6：在每个周期的记账时间片，由代表节点从本地事务池取出事务，先审计每一个事务，再将合法的事务构建区块；

S7：代表节点通过共识机制决定是否将构建的区块存入联盟链总账。

进一步地，所述步骤S2中，智能合约执行构造事务后，将事务在联盟链网络中广播，每个联盟节点收到后，存储在本地的账本事务池，所有联盟节点的账本事务池构成一个分布式账本事务池。

进一步地，所述步骤S4中的事务包括上链事务、流通事务以及兑现事务三种类型；

上链事务处理具体为：捐赠者通过注册在公益联盟内的金融机构的账户，将善款资金转账给联盟内的公益组织的账户时，触发智能合约，智能合约构造上链事务，存储在分布式账本事务池里；

流通事务处理具体为：当联盟内的公益组织的账户发生资金流出且流向联盟内的其他机构的账户时，触发智能合约，智能合约构造流通事务，存储在分布式账本事务池里；

兑现事务处理具体为：当联盟内的公益组织的账户发生资金流出且流向资助对象时，触发智能合约，智能合约构造兑现事务，存储在分布式账本事务池里。

进一步地，在步骤S5中，所述的代表节点在步骤S1构建的联盟链网络的节点中按每个周期选举产生，竞选的指标为支持率；而支持率由空闲值和信誉值计算得来；

其中，空闲值为CPU空闲率与内存空闲率的加权和，信誉值初始相同，在一致性共识的过程中变动；

将支持率记为W，CPU占用率记为c，内存占用率记为s，信誉值记为r，CPU和内存的指标使用率分别记为α和β，则支持率的计算公式为：

W＝(α(1-c)+β(1-s))^r-10

支持率越大，在下一周期被选举成代表节点的概率会增加；而支持率越低，在下一轮被选举成代表节点的概率将降低。

所述步骤S7中的共识机制如下：

构建出区块的代表节点将区块发送给其他代表节点，发起一致性确认；其他代表节点收到区块后，立即暂停正在进行的审计任务，转而审计此区块以及区块内的事务；若审计通过，则返回正确确认值，反之返回错误确认值；若构建出区块的代表节点收到超过半数的正确确认值，则通过一致性确认，此时，构建出区块的代表节点获得记账权，将区块存入联盟链总账，同时信誉值r会增长；若构建出区块的代表节点收到低于半数的正确确认，则无法通过一致性确认，此时，联盟网络不允许本次记账，由下一个节点重新发起一致性确认，同时，构建出区块的代表节点的信誉值r将降低。

与现有技术相比，本方案原理和优点如下：

1.联盟链作为区块链的一种特殊实现方式，具备区块链的全部特性。本方案利用区块链公开透明的特性实现了资金公开透明的管理，利用可追溯的特性可以有效地追踪善款的落实与去向。同时，区块链的去中心化特性也避免了因单节点宕机或单节点遭受黑客攻击而带来的损失，增强了平台的鲁棒性。

2.相对于公有链，联盟链有其独到之处。在联盟链中，记账行为是联盟节点的义务，无需采用所谓的激励机制。同时，联盟节点被认为“大概率”不是恶意节点，因此由联盟节点构成的联盟链网络是处于一个“大概率”安全的环境中的。同时，联盟链具有更高的灵活性和更强的可扩展性，便于方法的更新迭代。

3.通过提出事务这个数据结构，并给出事务的三种类型：上链事务、流通事务和兑现事务。利用这三种类型的事务的组合，可以清楚将链下资金的到账和去向等情况映射到联盟链上，达到在链下资金在链上管理的效果。

4.对于资金管理这个具有金融属性的行为，审计是非常重要的环节。本方案采用二次审计机制，增强了审计的客观性。第一次是在构建区块时需要先审计事务，此次可以筛选出不合法的事务；第二次是在一致性共识时其他节点审计区块内的事务，此次可以通过审计区块内事务的合法性来验证发起节点身份的合法性。如果构建出区块的代表节点自主或被动地伪造事务或伪造区块将在这一环节被发现。

5.二次审计最主要的目的是防止节点的恶意伪造行为，但在“大概率”是安全的联盟链网络中，如果进行全网节点的二次审计，这种做法的效率是极低的。本方案选举代表节点来进行二次审计，多于半数的代表节点通过审计后即能达成全网的一致性共识，这能进一步缩短了审计和共识的时间，提高效率。

附图说明

图1为本发明基于联盟链的公益资金管理方法的流程图；

图2为本发明中联盟及网络结构示意图；

图3为本发明中事务的主要构成图；

图4为本发明中上链事务的内容示意图；

图5为本发明中流通事务的内容示意图；

图6为本发明中兑现事务的内容示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

参见附图1所示，本实施例所述的基于联盟链的公益资金管理方法，包括以下步骤：

S1：构建联盟链网络：由多个联盟节点构建联盟链网络，如附图2所示。其中，社会公益联盟可由监管部门、金融机构、公益组织等机构组成，且提供联盟节点。在联盟链网络中，所有联盟节点都有记账的义务。

S2：部署智能合约：在联盟链网络中部署智能合约，利用智能合约连接链上和链下，从而将链下的资金转移到链上管理。链下资金发生变动都会触发智能合约，智能合约执行相应的方法后构造事务，然后将事务在联盟链网络中广播。每个联盟节点收到后，存储在本地的账本事务池。所有联盟节点的账本事务池构成一个分布式账本事务池。

S3：建立公开数据库：公开的数据库用来存储公益组织发布的待资助和已资助对象的信息，包括待资助或已资助对象的链上标志、资助对象基本信息、资助金额和资助内容。这里所说的链上标志，是指现实中每个对象在联盟链上的身份标志。

S4：进行事务处理：

在联盟链上，资金的管理是通过事务这个数据结构及其集合来实现的，事务的主要构成如附图3所示；事务包括上链事务、流通事务以及兑现事务三种类型；

上链：捐赠者通过注册在公益联盟内的金融机构的账户，将善款资金转账给联盟内的公益组织的账户时(公益组织的账户有资金到账时)，将会触发智能合约。智能合约构造上链事务，存储在分布式账本事务池里。上链事务各字段填充如附图4所示；

流通：当联盟内的公益组织的账户时发生资金流出时，将会触发智能合约。智能合约构造流通事务，存储在分布式账本事务池里。流通事务各字段填充如附图5所示。其中，流通有两种情况：一种是流向联盟内的其他机构的账户，一种是流向资助对象。这里描述的是前者；

兑现：流通的另外一种情况就是流向资助对象，称为兑现。资助对象的信息经过公益组织的审核后存放在公开数据库内。当资金兑现时，触发智能合约。智能合约构造兑现事务，存储在分布式账本事务池里。兑现事务的各字段如附图6所示。

通过上链、流通、兑现三种事务及其集合，可以清楚将链下资金的到账和去向等情况映射到联盟链上，达到在链下资金在链上管理的效果。

S5：选举代表节点；在进行记账前，对事务的审计和记账由代表节点完成。联盟链网络会在每个周期选举指定数目的代表节点。每个节点通过“支持率”这个指标来竞选成为代表节点。支持率由空闲值和信誉值计算得来。空闲值为CPU空闲率与内存空闲率的加权和，信誉值初始相同，在一致性共识的过程中变动。将支持率记为W，CPU占用率记为c，内存占用率记为s，信誉值记为r，CPU和内存的指标使用率分别记为α和β，则支持率的计算公式为：

W＝(α(1-c)+β(1-s))^r-10

支持率越大，在下一周期被选举成代表节点的概率会增加；而支持率越低，在下一轮被选举成代表节点的概率就会降低。

S6：记账：智能合约构造的每一项事务暂存在分布式的账本事务池里。记账就是将事务从分布式的账本事务池里取出，经过审计后，构造成区块，最终写入联盟链总账的过程。在每个周期的记账时间片，由代表节点从本地事务池取出事务，先审计每一个事务，再将合法的事务构建区块。

S7：代表节点通过共识机制决定是否将构建的区块存入联盟链总账；共识机制如下：

构建出区块的代表节点将区块发送给其他代表节点，发起一致性确认；其他代表节点收到区块后，立即暂停正在进行的审计任务，转而审计此区块以及区块内的事务；若审计通过，则返回正确确认值，反之返回错误确认值；若构建出区块的代表节点收到超过半数的正确确认值，则通过一致性确认，此时，构建出区块的代表节点获得记账权，将区块存入联盟链总账，同时信誉值r会增长；若构建出区块的代表节点收到低于半数的正确确认，则无法通过一致性确认，此时，联盟网络不允许本次记账，由下一个节点重新发起一致性确认，同时，构建出区块的代表节点的信誉值r将降低。

本实施例采用二次审计机制，第一次是在构建区块时需要先审计事务，此次可以筛选出不合法的事务；第二次是在一致性共识时其他节点审计区块内的事务，此次可以通过审计区块内事务的合法性来验证发起节点身份的合法性。另外，本实施例采用支持率计算公式来选举节点。支持率公式综合考虑了节点的空闲率和信誉值。在信誉值相同的情况下，会优先选举处于空闲状态的节点。信誉值是用来区分正常节点和恶意节点的指标，恶意节点主动或被动伪造审计结果会被发现，且被降低信誉值。随着信誉值的降低，支持率很快会呈指数级别地降低，这样的结果就是该恶意节点再次被选举成代表的概率几乎为零。最后，结合上述，本实施例提出并采用了新的共识机制。该共识机制可描述成：先通过支持率计算公式选举代表节点，然后代表节点间通过二次审计机制来完成代表节点内部的对区块的一致性确认，最后全网节点服从该确认，达到全网的共识。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.基于联盟链的公益资金管理方法，其特征在于,包括以下步骤：

S1：由多个联盟节点构建联盟链网络，且在联盟链网络中，所有联盟节点均有记账义务；

S2：在联盟链网络中部署智能合约，利用智能合约连接链上和链下，从而将链下的资金转移到链上管理,链下资金发生变动均会触发智能合约，智能合约执行后构造事务；

S3：建立公开数据库，用来存储公益组织发布的待资助和已资助对象的信息；

S4：进行事务处理；

S5：选举代表节点；

S6：在每个周期的记账时间片，由代表节点从本地事务池取出事务，先审计每一个事务，再将合法的事务构建区块；

S7：代表节点通过共识机制决定是否将构建的区块存入联盟链总账。

2.根据权利要求1所述的基于联盟链的公益资金管理方法，其特征在于：所述步骤S2中，智能合约执行构造事务后，将事务在联盟链网络中广播，每个联盟节点收到后，存储在本地的账本事务池，所有联盟节点的账本事务池构成一个分布式账本事务池。

3.根据权利要求1所述的基于联盟链的公益资金管理方法，其特征在于：所述步骤S4中的事务包括上链事务、流通事务以及兑现事务三种类型；

上链事务处理具体为：捐赠者通过注册在公益联盟内的金融机构的账户，将善款资金转账给联盟内的公益组织的账户时，触发智能合约，智能合约构造上链事务，存储在分布式账本事务池里；

流通事务处理具体为：当联盟内的公益组织的账户发生资金流出且流向联盟内的其他机构的账户时，触发智能合约，智能合约构造流通事务，存储在分布式账本事务池里；

兑现事务处理具体为：当联盟内的公益组织的账户发生资金流出且流向资助对象时，触发智能合约，智能合约构造兑现事务，存储在分布式账本事务池里。

4.根据权利要求1所述的基于联盟链的公益资金管理方法，其特征在于：在步骤S5中，所述的代表节点在步骤S1构建的联盟链网络的节点中按每个周期选举产生，竞选的指标为支持率；而支持率由空闲值和信誉值计算得来；

其中，空闲值为CPU空闲率与内存空闲率的加权和，信誉值初始相同，在一致性共识的过程中变动；

将支持率记为W，CPU占用率记为c，内存占用率记为s，信誉值记为r，CPU和内存的指标使用率分别记为α和β，则支持率的计算公式为：

W＝(α(1-c)+β(1-s))^r-10

支持率越大，在下一周期被选举成代表节点的概率会增加；而支持率越低，在下一轮被选举成代表节点的概率将降低。

5.根据权利要求1所述的基于联盟链的公益资金管理方法，其特征在于：所述步骤S7中的共识机制如下：

构建出区块的代表节点将区块发送给其他代表节点，发起一致性确认；其他代表节点收到区块后，立即暂停正在进行的审计任务，转而审计此区块以及区块内的事务；若审计通过，则返回正确确认值，反之返回错误确认值；若构建出区块的代表节点收到超过半数的正确确认值，则通过一致性确认，此时，构建出区块的代表节点获得记账权，将区块存入联盟链总账，同时信誉值r会增长；若构建出区块的代表节点收到低于半数的正确确认，则无法通过一致性确认，此时，联盟网络不允许本次记账，由下一个节点重新发起一致性确认，同时，构建出区块的代表节点的信誉值r将降低。