CN110610398A - 一种基于智能合约的共享图书方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能合约的共享图书方法，包括步骤有：构建共享图书链；用户提交身份信息进行身份认证，用户通过认证后获得公钥和私钥及合法的数字证书；全网广播用户公钥，确认用户身份合法；用户选择欲借阅图书，触发智能合约计算押金，用户支付押金后，解除锁定当前欲借阅图书，完成借书；共享书柜预选节点将打包数据发送至共享图书链中的所有共享书柜预选节点进行校验；共享书柜预选节点接收数据包校验无误，执行共识算法将数据包写入新的区块，所有共享书柜预选节点同步该新区块；用户选择任意任一共享书柜预选节点还书。本发明通过构建共享图书链和智能合约，提高了图书归还率和借阅效率，同时基于区块的图书共享链提高了信息安全性。

Description

一种基于智能合约的共享图书方法

技术领域

本发明涉及图书共享领域，更具体地，涉及一种基于智能合约的共享图书方法。

背景技术

共享图书，是在当下共享经济时代的基础上，提出的一种结合图书的新型互联网产品。共享图书是指通过共享机制的设计，面向用户分享、传阅图书，实现图书的循环利用、流通共享。共享图书以共享书柜为载体。用户直接与摆设在社区、企业、校园等各地的共享书柜交互，进行借阅、归还等操作。

但是，目前共享图书的解决方案存在以下几个问题：1、用户借阅以后不归还图书，导致图书丢失率高；2、用户对借来的图书不重视、不珍惜，导致图书损坏率高；3、目前的图书借阅信息系统主要采用集中式的管理、存储，存在单节点失效、用户隐私泄露、借阅记录被篡改等中心化问题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中共享图书管理中图书还率低、借阅效率低、集中化管理用户信息安全风险高的缺陷，提供一种基于智能合约的共享图书方法。

本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于智能合约的共享图书方法，包括以下步骤：

S1：构建共享图书链，所述共享图书链包括：若干用户普通节点、若干共享书柜预选节点、认证节点，所述若干用户普通节点、若干共享书柜预选节点、认证节点为网状拓扑连接；

S2：用户向认证节点提交身份信息进行身份认证，用户通过认证后获得公钥和私钥及合法的数字证书；

S3：认证节点将用户的公钥通过图书共享链进行全网广播，确认用户身份合法；所述认证节点分别给共享书柜和图书分配身份唯一身份标识；

S4：用户选择欲借阅图书，触发共享图书链中预设的智能合约，智能合约通过押金函数计算当前欲借阅图书的押金，用户支付押金后，共享书柜预选节点确认金额无误解除锁定当前欲借阅图书，用户完成借书；

S5：共享书柜预选节点将当前借阅用户的公钥、当前共享书柜和当前借出图书的唯一身份标识、押金、图书的金额、借阅的天数、用户的信誉值、用户已借阅的图书数量打包发送至共享图书链中所有共享书柜预选节点；

S6:共享图书链中共享书柜预选节点接收数据包校验无误后，最先解决预设数学题的共享书柜预选节点获得记账的权力执行共识算法，并将数据包写入新的区块，所有共享书柜预选节点同步该新区块；

S7：用户选择共享图书链中任意任一共享书柜还书，触发共享图书链中预设的智能合约的还书函数，用户输入公钥并放入图书完成归还。

本方案中，所述用户通过认证后，所述认证节点还将给每位用户分配一个初始化的信誉值，所述初始化的信誉值均相同，所述信誉值用于表征用户的借阅信用。

本方案中，每个共享书柜的唯一身份标识码记为BC_k，每本图书的唯一的识别码记为Book_j，每一本图书同时拥有金额P_j。

本方案中，所述押金函数的计算公式如下：

其中，D_i表示押金，P_j表示图书的金额，T表示借阅的天数，R_i表示用户的信誉值，A_i表示用户已借阅的图书数量。

本方案中，步骤S6区块的具体生成过程为：

S6.1：共享书柜预选节点对接收到的数据包进行校验，确认无误后，将数据包放入共享书柜预选节点的资源池；

S6.2：每隔预设的时间段，最先解决预设数学题的共享书柜预选节点获得记账的权力执行共识算法，将所述资源池中的数据包写入一个新的区块中；

S6.3：新区块被广播至共享图书链中其他共享书柜预选节点，由其他共享书柜预选节点进行校验，经过校验确认无误后，所述新区块将被添加到共享图书链的末端。

本方案中，所述数据包的格式为：

(PUK_i||BC_k||Book_j||D_i||P_j||T||R_i||A_i)

其中，PUK_i表示用户的公钥，BC_k表示共享书柜的身份标识码，Book_j表示图书识别码，D_i表示押金，P_j表示图书的金额，T表示借阅的天数，R_i表示用户的信誉值，A_i表示用户已借阅的图书数量。

本方案中，步骤S7中还书的具体过程为：

S7.1：用户选择共享图书链中任意任一共享书柜还书，触发共享图书链中预设的智能合约的还书函数，输入用户的公钥，共享书柜将用户的公钥和图书的识别码与共享图书链上借书时的区块信息进行匹配；

S7.2：若匹配成功，则查询借阅天数并判断是否超过约定天数，若小于或等于约定的天数，则归还押金，同时用户信誉值增加设定值；若借阅天数大于约定天数，则计算罚金，并判断罚金与押金的大小，若罚金大于或等于押金则直接扣除押金，若罚金小于押金则扣除罚金后返还剩余押金，并利用信誉值更新公式降低信誉值；

S7.3：若超过约定天数预设时间之后仍未还书，则触发共享书柜预选节点通知用户归还图书。

本方案中，罚金计算公式具体为：

其中，LD_i表示罚金，表示DT超期的天数，D_i表示押金；信誉值更新公式具体为：

其中，R表示更新后用户的信誉值，R_i表示更新前的用户信誉值。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明通过构建共享图书链，利用智能合约中的押金策略提高了图书归还率，利用智能合约的自动执行提高了借阅、归还效率，同时基于区块的图书共享链的结构克服了传统集中式管理信息泄露的风险，提高了信息安全性。

附图说明

图1为本发明方法流程图。

图2为区块的生成过程流程图。

图3为还书流程图。

图4为基于共享图书链的系统结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

如图1所示，一种基于智能合约的共享图书方法，包括以下步骤：

S1：构建共享图书链，所述共享图书链包括：若干用户普通节点、若干共享书柜预选节点、认证节点，所述若干用户普通节点、若干共享书柜预选节点、认证节点为网状拓扑连接；

S2：用户向认证节点提交身份信息进行身份认证，用户通过认证后获得公钥和私钥及合法的数字证书；

S3：认证节点将用户的公钥通过图书共享链进行全网广播，确认用户身份合法；所述认证节点分别给共享书柜和图书分配身份唯一身份标识；

S4：用户选择欲借阅图书，触发共享图书链中预设的智能合约，智能合约通过押金函数计算当前欲借阅图书的押金，用户支付押金后，共享书柜预选节点确认金额无误解除锁定当前欲借阅图书，用户完成借书；

S5：共享书柜预选节点将当前借阅用户的公钥、当前共享书柜和当前借出图书的唯一身份标识、押金、图书的金额、借阅的天数、用户的信誉值、用户已借阅的图书数量打包发送至共享图书链中所有共享书柜预选节点；

S6:共享图书链中共享书柜预选节点接收数据包校验无误后，最先解决预设数学题的共享书柜预选节点获得记账的权力执行共识算法，并将数据包写入新的区块，所有共享书柜预选节点同步该新区块；

S7：用户选择共享图书链中任意任一共享书柜还书，触发共享图书链中预设的智能合约的还书函数，用户输入公钥并放入图书完成归还。

如图4示出了一种基于共享图书链的系统结构图，需要说明的是，所述的认证节点可以是政府机构，用于共享图书的运营与维护，负责共享书柜的安置、图书的购置、用户的注册。所有用户必须先在政府机构进行身份认证，被授予合法的数字证书，才能获得合法身份，从而能借阅图书。

用户通过了政府机构的身份认证后，会获得一对非对称密钥(公钥和私钥)，和一个包含公钥的数字证书，同时会获得一个初始化的信誉值。在借阅图书的过程中，信誉值作为衡量用户可信程度的一个参考。不同的信誉值会有不同的抵押金额。信誉值越高，所需的押金越少；信誉值越低，所需的押金越多。

其中共享书柜预选节点的共享书柜可以包含控制器模块、通信模块、扫码设备、显示屏。共享书柜具有计算和存储能力，能作为书链中的预选节点，充当矿工的职能，需要参与到书链的维护、对用户身份进行验证、生成和验证区块、执行智能合约、同步区块数据等等。同时用户可以在其显示屏进行点击触动，进行查看图书、借阅图书、交付押金、归还图书等操作。

本方案中，所述用户通过认证后，所述认证节点还将给每位用户分配一个初始化的信誉值，所述初始化的信誉值均相同，所述信誉值用于表征用户的借阅信用。

需要说明的是，本发明中初始化的信誉值设为80，所述信誉值的范围为[60,100]，当用户信誉值低于60暂停其借书资格。

本方案中，每个共享书柜的唯一身份标识码记为BC_k，每本图书的唯一的识别码记为Book_j，每一本图书同时拥有金额P_j。

本方案中，所述押金函数的计算公式如下：

其中，D_i表示押金，P_j表示图书的金额，T表示借阅的天数，R_i表示用户的信誉值，A_i表示用户已借阅的图书数量。

需要说明的是，用户可以选择扫描手机二维码支付或者现金支付两种方式，支付抵押的金额。共享书柜收到抵押金额，确认金额准确无误后，图书被释放至用户手中。

如图2所示，本方案中，步骤S6区块的具体生产过程为：

S6.1：共享书柜预选节点对接收到的数据包进行校验，确认无误后，将数据包放入共享书柜预选节点的资源池；

S6.2：每隔预设的时间段，最先解决预设数学题的共享书柜预选节点获得记账的权力执行共识算法，将所述资源池中的数据包写入一个新的区块中；

需要说明的是，处于共享图书链中的共享书柜预选节点其计算能力和存储能力越强则获取资源池中的数据包机会越大。

S6.3：新区块被广播至共享图书链中其他共享书柜预选节点，由其他共享书柜预选节点进行校验，经过校验确认无误后，所述新区块将被添加到共享图书链的末端。

需要说明的是，所有用户都可以通过手机客户端查询共享图书链的信息情况。通过查询，可以得知用户自己的借阅图书、归还日期、已抵押金等信息，也可以查询各图书的借阅情况。依靠书链的匿名化处理，在用户的个人信息得到妥当保护的同时，图书信息也公开、透明、可查询。

本方案中，所述数据包的格式为：

(PUK_i||BC_k||Book_j||D_i||P_j||T||R_i||A_i)

其中，PUK_i表示用户的公钥、BC_k表示共享书柜的身份标识码、Book_j表示图书识别码、D_i表示押金、P_j表示图书的金额、T表示借阅的天数、R_i表示用户的信誉值、A_i表示用户已借阅的图书数量。

如图3所示，本方案中，步骤S7中还书的具体过程为：

S7.1：用户选择共享图书链中任意任一共享书柜还书，触发共享图书链中预设的智能合约的还书函数，输入用户的公钥，共享书柜将用户的公钥和图书的识别码与共享图书链上借书时的区块信息进行匹配；

S7.2：若匹配成功，则查询借阅天数并判断是否超过约定天数，若小于或等于约定的天数，则归还押金，同时用户信誉值增加设定值；若借阅天数大于约定天数，则计算罚金，并判断罚金与押金的大小，若罚金大于或等于押金则直接扣除押金，若罚金小于押金则扣除罚金后返还剩余押金，并利用信誉值更新公式降低信誉值；

需要说明是，若共享书柜将用户的公钥和图书的识别码与共享图书链上借书时的区块信息不匹配，则表示用户和图书没有联系，需要到政府机构做其他处理操作。

S7.3：若超过约定天数预设时间之后仍未还书，则触发共享书柜预选节点通知用户归还图书。

需要说明的是，若通知用户后，让未归还图书，则可触发共享书柜预选节点通知认证节点的政府机构，采取措施强制用户归还图书。

本方案中，罚金计算公式具体为：

其中，LD_i表示罚金，表示DT超期的天数，D_i表示押金；信誉值更新公式具体为：

其中，R表示更新后用户的信誉值，R_i表示更新前的用户信誉值。

本发明通过构建共享图书链，利用智能合约中的押金策略提高了图书归还率，利用智能合约的自动执行提高了借阅、归还效率，同时基于区块的图书共享链的结构克服了传统集中式管理信息泄露的风险，提高了信息安全性。

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于智能合约的共享图书方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：构建共享图书链，所述共享图书链包括：若干用户普通节点、若干共享书柜预选节点、认证节点，所述若干用户普通节点、若干共享书柜预选节点、认证节点为网状拓扑连接；

S2：用户向认证节点提交身份信息进行身份认证，用户通过认证后获得公钥和私钥及合法的数字证书；

S3：认证节点将用户的公钥通过图书共享链进行全网广播，确认用户身份合法；所述认证节点分别给共享书柜和图书分配身份唯一身份标识；

S4：用户选择欲借阅图书，触发共享图书链中预设的智能合约，智能合约通过押金函数计算当前欲借阅图书的押金，用户支付押金后，共享书柜预选节点确认金额无误解除锁定当前欲借阅图书，用户完成借书；

S5：共享书柜预选节点将当前借阅用户的公钥、当前共享书柜和当前借出图书的唯一身份标识、押金、图书的金额、借阅的天数、用户的信誉值、用户已借阅的图书数量打包发送至共享图书链中所有共享书柜预选节点；

S6:共享图书链中共享书柜预选节点接收数据包校验无误后，最先解决预设数学题的共享书柜预选节点获得记账的权力执行共识算法，并将数据包写入新的区块，所有共享书柜预选节点同步该新区块；

S7：用户选择共享图书链中任意任一共享书柜预选节点还书，触发共享图书链中预设的智能合约的还书函数，用户输入公钥并放入图书完成归还。

2.根据权利要求1所述一种基于智能合约的共享图书方法，其特征在于，所述用户通过认证后，所述认证节点还将给每位用户分配一个初始化的信誉值，所述初始化的信誉值均相同，所述信誉值用于表征用户的借阅信用。

3.根据权利要求1所述一种基于智能合约的共享图书方法，其特征在于，每个共享书柜的唯一身份标识码记为BC_k，每本图书的唯一的识别码记为Book_j，每一本图书同时拥有金额P_j。

4.根据权利要求1所述一种基于智能合约的共享图书方法，其特征在于，所述押金函数的计算公式如下：

其中，D_i表示押金、P_j表示图书的金额、T表示借阅的天数、R_i表示用户的信誉值、A_i表示用户已借阅的图书数量。

5.根据权利要求1所述一种基于智能合约的共享图书方法，其特征在于，步骤S6区块的具体生产过程为：

S6.1：共享书柜预选节点对接收到的数据包进行校验，确认无误后，将数据包放入共享书柜预选节点的资源池；

S6.2：每隔预设的时间段，最先解决预设数学题的共享书柜预选节点获得记账的权力执行共识算法，将所述资源池中的数据包写入一个新的区块中；

S6.3：新区块被广播至共享图书链中其他共享书柜预选节点，由其他共享书柜预选节点进行校验，经过校验确认无误后，所述新区块将被添加到共享图书链的末端。

6.根据权利要求5所述一种基于智能合约的共享图书方法，其特征在于，所述数据包的格式为：

(PUK_i||BC_k||Book_j||D_i||P_j||T||R_i||A_i)

其中，PUK_i表示用户的公钥、BC_k表示共享书柜的身份标识码、Book_j表示图书识别码、D_i表示押金、P_j表示图书的金额、T表示借阅的天数、R_i表示用户的信誉值、A_i表示用户已借阅的图书数量。

7.根据权利要求1所述一种基于智能合约的共享图书方法，其特征在于，步骤S7中还书的具体过程为：

S7.1：用户选择共享图书链中任意任一共享书柜还书，触发共享图书链中预设的智能合约的还书函数，输入用户的公钥，共享书柜将用户的公钥和图书的识别码与共享图书链上借书时的区块信息进行匹配；

S7.2：若匹配成功，则查询借阅天数并判断是否超过约定天数，若小于或等于约定的天数，则归还押金，同时用户信誉值增加设定值；若借阅天数大于约定天数，则计算罚金，并判断罚金与押金的大小，若罚金大于或等于押金则直接扣除押金，若罚金小于押金则扣除罚金后返还剩余押金，并利用信誉值更新公式降低信誉值；

S7.3：若超过约定天数预设时间之后仍未还书，则触发共享书柜预选节点通知用户归还图书。

8.根据权利要求7所述一种基于智能合约的共享图书方法，其特征在于，罚金计算公式具体为：

其中，LD_i表示罚金，表示DT超期的天数，D_i表示押金；信誉值更新公式具体为：

其中，R表示更新后用户的信誉值，R_i表示更新前的用户信誉值。