CN109478307A - 区块链实现的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种区块链实现的控制方法和相应的系统。本发明可以用于控制对因特网驱动的资源(例如IoT设备)的访问和/或使用。资源可以是设备或系统，例如，可以是车辆例如无人驾驶出租车或汽车。可以为车辆提供计算能力以使其能够与其他基于计算机的资源通信和/或与分布式分类账交互。该分布式分类帐可以是区块链，例如比特币区块链。在一个实施例中，本发明提供了一种用于控制因特网驱动的资源的使用的方法，包括以下步骤：提供包括至少一个输出的第一区块链交易，该输出仅可通过提供至少以下项目来赎回：i)用户选择的密值；和ii)与资源提供者相关的签名；向资源发送与使用相关的信息；生成请求至少密值的第二区块链交易；和修改第二区块链交易以包括密值。

Description

区块链实现的方法和系统
技术领域
本发明主要涉及分布式分类账技术(包括区块链相关技术)，特别涉及通过区块链访问和使用受控资源。本发明特别适合于提供用于实现对资源的访问和/或使用的安全系统。本发明的各方面还涉及物联网(IoT)。本发明可适用于控制IoT设备。
在本文中，为了方便和易于参考，我们使用术语“区块链”，因为它是目前在这个领域中最广为人知的术语。本文使用的此术语包括所有形式的基于计算机的电子分布式分类账，包括公共或私人的基于共识的区块链，竞争币区块链(alt-chains)，侧链和交易链技术，经许可和未经许可的分类账，私人或公共分类账，共享分类账及其变体。
背景技术
区块链是一种电子分类账，它是一种基于计算机的，去中心化的、分布式系统，由区块组成，而这些区块又由交易组成。每笔交易包括至少一个输入和至少一个输出。每个区块包含前一个区块的散列，使得区块链接在一起，从而创建所有交易的永久的、不可更改的记录，交易自其诞生之始就已写入区块链。交易包含嵌入其输入和输出中的被称为脚本(script)的小程序，这些小程序指定如何以及由谁来访问交易的输出。在比特币平台上，这些脚本是使用基于堆栈的脚本语言编写的。
为了将交易写入区块链，必须：i)通过接收交易的第一节点对其进行“验证”——如果交易有效，则所述节点将交易中继给网络中的其它节点；ii)将交易添加到矿工建立的新的区块；和iii)挖掘交易，即，将交易添加到过去交易的公共分类账。
虽然已经提出并开发了其他区块链实施方案，但是区块链技术最广为人知的应用是比特币分类账(Bitcoin ledger)。虽然出于方便和说明的目的，本文中提到了比特币，但应该指出的是，本发明不限于比特币区块链的应用，其他区块链的实现也落入到本发明的范围内。
区块链技术最有名的是其在加密数字货币上的应用。然而，近年来，数字企业家们已经开始探索使用比特币所基于的加密安全系统和能够存储在区块链上的数据来实现新的系统。
当前感兴趣和研究的一个领域是使用区块链来实施“智能合约”。这些计算机程序旨在自动执行合约或协议条款。与用自然语言编写的传统合约不同的是，智能合约是机器可执行程序，其包括可以处理输入以产生结果，然后可以根据这些结果执行动作的规则。
另一个与区块链相关的领域是使用“代币”(或“彩色币”)通过区块链来表示和转移现实世界的实体。由于代币没有可辨别的含义或价值，所以潜在敏感或秘密的项目可以使用代币来进行。因此代币用作标识符，允许参考真实世界项目。
本发明还涉及区块链实现的机制的使用，用于控制对资源的访问。该资源可以是“物联网(IoT)”设备。物联网在维基百科描述为“网络，在该网络中，物理设备，车辆，建筑物和其他项目嵌入了电子器件、软件、传感器和使这些物体能够收集和交换数据的网络连接，......物联网允许在现有网络设施之间感知和远程控制物体”。
发明内容
权利要求对本发明进行了限定。
本发明可以提供区块链实现的控制方法和相应的系统。本发明可以控制对因特网驱动的资源的访问和/或使用。所述资源可以是设备或系统，例如，可以是车辆。可以向车辆提供计算能力以使其能够与其他基于计算机的资源通信和/或与分布式分类账交互。该分布式分类帐可以是区块链，例如比特币区块链。
本发明可提供包括以下步骤的方法：
提供包括至少一个输出的第一区块链交易，该输出仅可通过提供至少以下项目来赎回：
用户选择的密值；和
与资源(例如车辆)提供者相关的签名；
向车辆发送与使用(例如行程)相关的信息；
生成请求至少所述密值的第二区块链交易；和
修改第二区块链交易以包括密值。
通过提供上述方法，能够提供和使用受控资源(例如，无人驾驶车辆)，其具有交易支付安全和防篡改记录保持的优点。
与使用(例如行程)相关的信息可以由资源/车辆提供者以代币化的第三区块链交易的形式发送，该第三区块链交易包括信息或其指针。
这提供了防止第三方访问信息的优点。
该方法还可以包括生成第四区块链交易的步骤，该第四区块链交易包括至少一个可赎回的输出，其将所述代币化的第三区块链交易的一定数量的潜藏的加密数字货币返回给资源/车辆提供者。
这使得车辆提供者能够重新获得潜藏的加密数字货币，从而提供使资源/车辆的提供更具成本效益的优点。
第二区块链交易可以由资源/车辆生成，并且修改可以由用户执行。
这提供了提高本发明的自动化和效率的优点。
第二区块链交易可包括与应付给资源/车辆提供者或控制器的金额相关的第一输出，以及与可偿还给用户的金额相关的第二输出。
这使得定金的一部分能够作为找零返回给本发明的用户，从而提供提高该技术的用户友好性的优点。
第二区块链交易可包括预防措施，用于防止第二区块链交易的至少一个输出被用户篡改。
这提供了提高与本发明相关的安全性的优点。
预防措施可以是包括签名散列旗标“SIGHASH_ALL|SIGHASH_ANYONECANPAY”的第二区块链交易的安全输入。
这使得能够在允许修改输入的同时防止交易的输出被篡改，从而提供提高支付的安全性的优点。
安全输入可包括一定量的加密数字货币，加密数字货币由车辆提供者和与资源/车辆相关联的电子钱包中的至少一个提供。
这提供了提高本发明的自动化的优点。
该方法还可以包括生成第五区块链交易的步骤，该第五区块链交易包括至少一个输出，该输出可赎回，以响应于未使用所述资源/交通工具来退还一定数量的与第一区块链交易相关联的加密数字货币。
这提供了当本发明的用户决定取消他们对资源的使用时允许退还至少部分定金的机制，从而提供了进一步提高本发明的用户友好性的优点。
该方法还可以包括响应于对第二区块链交易的修改的验证而解锁资源/车辆的步骤。
这提供了进一步增加本发明的安全性的优点。
该方法还可包括以下步骤：资源的用户发送至少一个确认消息，该确认消息确认与使用相关的信息的准确性，散列所述消息并将所述散列消息存储在分布式散列表中。
该方法还可包括散列与使用相关的信息并将所述散列信息存储在分布式散列表中的步骤。
这些内容提供了提供简单且防篡改的机制的优点，该机制用于记录通信及其内容以供将来参考。
该方法还可包括确定存在于资源中或使用资源的用户数量以及基于所述数量允许或不允许提供资源的步骤。
这提供了防止本发明被欺瞒利用的优点。
资源可以是车辆，车辆可以是无人驾驶汽车。
这提供了无人驾驶出租车服务的优点：能够提供安全的支付机制和交易的防篡改记录保持。
附图说明
参考本文所述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得清晰，并得以阐明。现在将参考附图并仅通过示例描述本发明的实施例，其中：
图1示出了用于提供定金支付的区块链交易，该定金支付用于车辆的供应；
图2示出了用于传达行程相关信息的区块链交易；
图3示出了用于向车辆提供者重新支付的区块链交易；
图4a和4b分别示出了用于为车辆提供支付和相关找零的区块链交易的不完整和完整版本；以及
图5示出了用于向车辆的用户提供退款的区块链交易。
具体实施方式
在该说明性情境中，我们描述了一种用于通过区块链控制无人驾驶出租车的方法。区块链的使用提供了该技术提供的固有优势。这些优势包括事件的防篡改记录和货币赎回的提高的安全性。
关于该车辆，我们以出租车为例。然而，本发明并不限于此。车辆可以是用于运送乘客和/或货物的任何物联网设备或装置。
在我们的示例中，出租车是能够执行一系列可能的功能(例如资源相关功能)的物联网(IoT)设备。用户的加密密钥(PubKey)被传送到出租车上或出租车中存储，以便于访问。出租车本身能够生成、存储和传送其自身的公共密钥和私人密钥，以及用于签署与提供无人驾驶出租车服务相关联的区块链交易的签名，并且能够向出租车服务的用户和提供者发送无线通信，和从出租车服务的用户和提供者接收无线通信。IoT设备是可编程的“区块链IoT设备(BID)”，即它是支持因特网的设备，其也能够监视区块链网络、与区块链网络交互并发布到区块链网络。本发明还包括通信协议。在优选实施例中，这使得能够通过软件应用程序(app)与资源进行通信。
Alice是Bob提供和管理的出租车服务的预期用户。也可以称Alice为“用户”或“客户”。可以称Bob为“资源控制器”或“资源运营商”。Alice向Bob提供出租车服务的请求，该出租车服务包括行程信息，该行程信息包括上车地点、下车地点、以及想要乘坐出租车的乘客数量。该信息可以以任何合适的形式(例如文本消息，电子邮件，或区块链上的代币化交易)发送。
可以使用软件应用程序(app)来发起和/或控制Alice和Bob之间的通信，该软件应用程序被下载并安装在Alice的计算设备(例如智能手机，平板电脑，笔记本电脑等)上。智能手机可以向Bob的服务器提供某些信息，例如，可以通过使用GPS能力提供与Alice的当前位置有关的信息。
在接收到Alice的信息之后，Bob估计行程的成本，例如5比特币(BTC)，并通过任何合适的手段将该估计传达给Alice。Bob还确定最近的出租车到Alice的上车地点的位置，并且可以选择将该出租车到上车地点的距离计算在他的估计内。如果Alice接受Bob提供的估计和服务的项目和条件(在服务启动之前可以公开访问，并且可能存储在Bob的网站或社交媒体页面上)，则她将此接受的消息(通过任何合适的方式，例如通过短信，电子邮件或电话呼叫)传达给Bob。这些通信中的任何一个或全部可以散列并存储在公共可访问的资源中(例如，分布式散列表)，供将来参考，例如在出现有关报价估计或行程细节的争议的情况下作为参考。这些通信也可以记录在进一步的区块链交易中。
在收到Alice接受的消息后，Bob指示出租车生成区块链交易(Tx1，定金交易)，其包括具有3个中的2个多重签名地址的输出，多重签名地址使用Alice的公共密钥，Bob的公共密钥和出租车的公共密钥。任何具有3个中的2个多重签名地址的区块链交易(Tx)只能由另一个交易来赎回，该交易包括具有解锁脚本的输入，该解锁脚本提供任何两个指定的签名。
Alice选择密值，例如密码，字符串或数字序列或她保密的任何其他数据类型。Alice生成第一区块链交易，下文称为“定金交易”，包括输出，该输出花费的金额等于Bob对行程成本的估计——在该示例中为5BTC。Alice用她的数字签名对交易Tx1进行签名，使用她的密值的散列锁定交易，并将交易发送到出租车生成的多重地址。交易Tx1传播到区块链。
与该交易的输出相关联的5BTC只能通过提供解锁脚本(在另一个交易中)来花费，该解锁脚本包括Alice的私有加密密钥和对应于多重签名地址的三个签名中的两个——在该示例中为Alice的签名、Bob的签名、和出租车的签名中的任意两个。通过这种方式，定金交易的5BTC没有Alice的密钥是不可以花费的，也不能被Alice花费，因为所要求的三个签名中她只能提供一个。上述定金交易的示例Tx1已在图1示出。
然后Bob指示出租车去接Alice并将她送到目的地。Bob可以通过任何合适的方式将行程信息发送给出租车，例如通过能够与出租车通信的软件应用程序，或者他可以选择创建能够传达行程相关信息的代币化区块链交易，下文称为“代币交易”。代币交易包括潜藏值，通常将其选择为尽可能小，因为该值与代币交易的目的和嵌入在代币交易元数据中的信息无关。该嵌入信息包含行程信息本身，或信息的指针，或信息或其指针的散列版本。指针可以采用URL或种子链接(Torrent link)的形式，为出租车指示包含行程信息的在线资源。图2中示出了代币交易的示例，其中元数据示为在交易输出的赎回脚本中包含对“mess1”的引用：“mess1”是由Bob生成的包含行程信息的消息。
然后，Bob在确认代币交易的指示出租车监视区块链以进行代币交易的验证时，通过任何合适的方式向出租车发送消息。出租车使用其私人加密密钥来索要代币交易的输出，从而获得对Bob发送的行程信息的访问权。
一个或多个交易的验证包括检查那些交易满足区块链代码中固有的语法正确性规则等标准。
出租车接着在上车位置接走Alice。出租车可能要求Alice发送含有她的私人密钥的消息以解锁出租车门。出租车可以使用适当的检测设备，例如红外摄像机，来检测进入汽车的乘客的数量，并将该数量与Alice最初提供的数量作比较来决定是否提供服务：例如，如果Alice提供的行程信息表明只有一名乘客，但两名或更多名乘客进入出租车，可以设置出租车拒绝开启该行程。
如上所述，出租车可以要求Alice确认任何行程信息，例如上车地点和目的地的准确性，并且可以对Alice和出租车之间发送的任何消息进行散列并存储在DHT中以供将来参考。在接收到一个或多个这样的确认消息时，可仅设置出租车开始行程，还可以设置在到达目的地之后、接收到进一步的确认消息之前防止打开门。
然后，出租车备有最多三个交易：传回交易，建议交易，退款交易。在一个或多个实施例中，建议交易是对本发明的操作唯一必不可少的交易。在完成行程后，出租车可以产生这些交易中的一个或更多个。
传回交易用于将代币交易的潜藏值(在图2中示为“少量聪(Satoshis)”)传回给Bob。图3示出了这种传回交易的例子，图3示出了交易的输出字段中的“少量聪”。但是，即使Bob选择以代币交易的形式发送行程信息，他也可能不要求或指示出租车传回潜藏值。
建议交易(其示例在图4a中示出)可以称为不完整交易或交易模板。在完成行程后，出租车生成具有两个输入和至少一个输出的建议交易。第一个输入使用签名散列旗标SIGHASH_ALL|SIGHASH_ANYONECANPAY来使用与出租车相关联的加密签名和公共密钥进行签名，而第二个输入仅通过与出租车相关联的签名进行签名。第一个输出对应于因Bob提供服务而向Bob支付的款项(在这种情况下，服务实际上仅花费3BTC)，第二个输出(如果需要)对应于对服务的找零，找零等于定金交易金额与建议交易的第一个输出之间的差(在这种情况下，5BTC定金–3BTC实际花费＝2BTC找零)，找零将会发还Alice。
使用上述签名散列旗标签名的第一输入的目的为防止Alice修改建议交易的一个或更多个输出(例如，通过将第一输出的值改成0BTC以实现出租车免费乘坐)，但允许Alice修改第二输入以便添加必要信息。在这种情况下，所述必要信息为：Alice的签名、定金交易的赎回脚本以及Alice的密值。这三个项目必须添加至第二输入的签名脚本以便成功地解锁建议交易，从而为该服务向Bob支付3BTC。图4b中示出了这三个项目，这是Alice传回至出租车的建议交易的完整版本。出租车接着将此交易提交至区块链，且一旦交易证实或核实，就可以解锁和/或打开车门。
如果Alice拒绝披露其密值，则Bob可基于由3个多签名锁定脚本中的2个锁定的定金交易，选择不使用他的和/或出租车的私人密钥，从而允许赎回Alice的资金中的5BTC。因此，因为5BTC不可由任何人赎回，除非Alice公开其密值，所以可以激励Alice在服务中诚实地进行交易。
如果Alice决定不使用该服务，则出租车可生成退款交易，从而允许Alice赎回定金交易的输出。此交易在上车位置处提交给Alice。为了使Alice重新获得5BTC，出租车和Alice两者必须向退款交易的解锁脚本提交其签名。Bob的条款和条件可规定向与出租车或Bob相关联的公用密钥支付减去的费用，而非允许退还全部5BTC的金额。这样会将退款交易变更为具有两个输出：第一输出，其对应于可由Alice赎回的退款5BTC减去取消扣费；及第二输出，其对应于可由出租车或Bob赎回的费用。出租车监测区块链，且在对建议交易进行签名之前，检查对应退款交易尚未被花费。
应当说明的是，上述实施例说明而非限制本发明，在不脱离本发明的由所附权利要求限定的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计出许多替代性实施例。在权利要求中，括号中的任何附图标记不应解释为对权利要求的限制。词语“包括(comprising)”和“包括(comprises)”等并非在整体上排除其他元件和步骤的存在，尽管这些元件和步骤并没有在任何权利要求或说明书中列出。在本说明书中，“包括(comprises)”意指“包括(includes)或由......组成(consists of)”，“包括(comprises)”意指“包括(including)或由......组成(consisting of)”。元件的单数引用不意味着排除这些元件的复数引用，反之亦然。本发明可以借助包括若干不同元件的硬件，以及借助适当编程的计算机来实施。在列举了若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干个可以由硬件的同一个部件来体现。不争的事实是，在相互不同的从属权利要求中列举了某些方法，并不代表这些方法的结合不能获得有益效果。

Claims (16)

1.一种用于控制因特网驱动的资源的区块链实现的方法，包括以下步骤：
提供包括至少一个输出的第一区块链交易，该输出仅可通过提供至少以下项目来赎回：
用户选择的密值；和
与资源提供者相关的签名；
向所述资源发送与使用相关的信息；
生成请求至少所述密值的第二区块链交易；和
修改所述第二区块链交易以包括所述密值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述资源是车辆和与使用相关的信息，包括与行程相关的信息。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述与使用相关的信息由所述资源提供者以代币化的第三区块链交易的形式发送，所述第三区块链交易包括所述信息或其位置。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：生成第四区块链交易，所述第四区块链交易包括至少一个可赎回的输出，以将所述代币化的第三区块链交易的一定数量的潜藏的加密数字货币返回给所述资源提供者。
5.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中所述第二区块链交易由所述资源生成，并且所述修改由所述用户执行。
6.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中所述第二区块链交易包括与可转移到所述资源提供者的应付第一资产有关的第一输出和与可转移给所述用户的第二资产有关的第二输出。
7.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中所述第二区块链交易包括预防措施，用于防止所述第二区块链交易的至少一个输出被所述用户篡改。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述预防措施是包括签名散列旗标“SIGHASH_ALL|SIGHASH_ANYONECANPAY”的第二区块链交易的安全输入。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述安全输入包括一定量的加密数字货币，所述加密数字货币由所述资源提供者和与所述资源相关联的电子钱包中的至少一个提供。
10.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，还包括以下步骤：生成第五区块链交易，所述第五区块链交易包括至少一个输出，所述输出可赎回，以响应于未使用所述资源来退还一定数量的与所述第一区块链交易相关联的加密数字货币。
11.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，还包括以下步骤：响应于对所述第二区块链交易的修改的验证而解锁所述资源。
12.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，还包括以下步骤：所述服务的用户发送至少一个确认消息，所述确认消息确认所述与使用相关的信息的准确性，散列所述消息并将所述散列消息存储在分布式散列表中。
13.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，还包括以下步骤：散列所述与使用相关的信息并将所述散列信息存储在分布式散列表中。
14.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，还包括以下步骤：确定存在于所述资源中的用户数量以及基于所述数量允许或不允许提供所述资源。
15.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中所述资源是无人驾驶汽车。
16.一种系统，用于执行根据前述权利要求中的任意一项的方法。
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