CN111245829A - 一种基于区域链的网络平台及其安全通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于区域链的网络平台，包括：主链，由白条运营商、银行、物流、供应商、经销商、农户以及监管机构构成节点，所有节点共同组成区块链基于区域链的网络平台；子链，用于拓展主链使用范围，子链在完成一定量交易后，将交易明细和最终结果打包并由请求节点负责发送到主链验证节点，请求主链进行确认，验证节点收到请求后，将交易发往主链进行共识算法批量确认交易。本发明基于区域链的网络平台可以使信息和数据处于统一平台，将处于产业链分工的供应商、物流和销售商的生产过程中所产生的物流、信息流和资金流都记载到去中心化的分布式区块链条上，使整个产业供应链实现透明化、可视化。

Description

一种基于区域链的网络平台及其安全通信方法
技术领域
本发明涉及区域链，具体是一种基于区域链的网络平台及其安全通信方法。
背景技术
近年来，区块链技术在金融领域的应用及对金融科技的影响力日益增强。在供应链金融领域引入区块链技术，建设技术创新的供应链金融系统，可以提升供应链金融整体效率和质量，增强系统安全性。
区块链技术是基于互联网基础协议的全新应用，通过数据分布式账本的去中心化，摆脱传统数据库技术对中心处理器的依赖，将用户之间的所有交易数据或项目变更都公开透明地记录在云系统中。
现有的一些金融网络平台上的各个节点之间的数据一致性很难快速达成，各个节点之间的通讯交流不是很及时，很难实现跨节点的数据统一，其信息透明性、可追溯性、安全性都难以得到保障，用户体验差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于区域链的网络平台及其安全通信方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于区域链的网络平台，包括：
主链，由白条运营商、银行、物流、供应商、经销商、农户以及监管机构构成节点，所有节点共同组成区块链基于区域链的网络平台；
子链，用于拓展主链使用范围，子链在完成一定量交易后，将交易明细和最终结果打包并由请求节点负责发送到主链验证节点，请求主链进行确认，验证节点收到请求后，将交易发往主链进行共识算法批量确认交易；
请求节点通过跨链的方式连接子链，验证节点通过跨链的方式连接主链，实现主链子链通信功能、资产转移功能、数据验证功能。
作为本发明进一步的技术方案：所述主链中各节点去中心化并采用分布式构架记录业务数据；各节点对其交易操作进行数字加密，并经过数字签名广播到基于区域链的网络平台中；所有节点实时验证签名有效性并同步数据。
更进一步的，基于本发明的区域链网络，提供一种安全通信方法，具体如下：
一种基于区域链的网络平台安全通信方法，包括如下步骤：
一、对所述网络中各节点进行去中心化并采用分布式构架记录业务数据；
二、各节点对其交易操作进行数字加密，并经过数字签名广播到基于区域链的网络平台中；
三、所有节点实时验证签名有效性并同步数据；
四、对各节点数据采用共识算法进行校验；
五、当部分节点数据校验不一致时，通过步骤一记录的业务数据进行恢复。
作为本发明进一步的技术方案：所述节点包括白条运营商、银行、物流、供应商、经销商、农户以及监管机构的账本节点。
作为本发明进一步的技术方案：所述账本节点包括：核心生产节点和同步节点，核心生产节点进行随机轮流记账，同一时刻只有一个核心生产节点，其他同步节点仅进行账本同步。
作为本发明进一步的技术方案：所述共识算法包括委托权益证明DPos以及异步拜占庭容错aBFT，委托权益证明DPos用于所有权益持有者委托一定数量的代理节点进行交易确认和区块生产；异步拜占庭容错aBFT使所有交易经过预提案确认和提案确认两步，每步均需2/3*N+1个节点确认通过，N为总代理数量。
作为本发明进一步的技术方案：所述代理节点是普通参与者通过将手中的区块链网络权益抵押给一部分账本节点而获得。
作为本发明进一步的技术方案：所述所有权益持有者为对区块链网络持有利益的参与者，以持有通证的方式来体现。
作为本发明进一步的技术方案：所述通过步骤一记录的业务数据恢复的方法为：当一个节点的数据丢失后，会向网络发送它的最新区块编号X，其他节点均回复其各自的最新区块编号Yi，发生数据丢失的异常节点通过共识算法对所有回复进行比对，找到2/3*N+1个节点认为合法的区块编号Y，然后向网络请求编号为[X+1，Y]之间的区块信息，收到回复后逐个重衍，最后与网络达成同步；当一个节点存在异常数据时，在重衍的过程中会产生分叉，然后通过共识算法，选择2/3*N+1个节点认为合法的分叉，最终达成一致性。
作为本发明进一步的技术方案：所述重衍用于将前一段时间内的所有交易记录按照原有顺序和逻辑重新执行一次，以达到与区域链网络平台上各节点交易记录数据一致的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
第一，实现信息透明性、可追溯性、安全性。本发明基于区域链的网络平台可以使信息和数据处于统一平台，将处于产业链分工的供应商、物流和销售商的生产过程中所产生的物流、信息流和资金流都记载到去中心化的分布式区块链条上，企业可以实时跟踪和管理生产供应链上信息和数据的实时动态，从而实现数据的协同合作，使整个产业供应链实现透明化、可视化。
第二，实现区块链技术商品生产全链条的数据信息的整合。本发明基于区域链的网络平台提升了数据生产的存量和质量，为企业生产中存在的问题进行大数据分析和挖掘提供了数据基础，提升了企业的生产效率。同时，分布式账本数据的不可篡改性提升了生产数据的可信性，使产业链中中小企业依靠数据征信成为可能，由此推动供应链金融模式的革命和创新。
第三，本发明基于区域链的网络平台与供应链金融业务相结合，生产和交易数据的公开透明，使金融部门可以对企业的清算结算和融资等各项业务进行快捷处理。
附图说明
图1为基于区域链的网络平台的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种基于区域链的网络平台，包括：
主链，由白条运营商、银行、物流、供应商、经销商、农户以及监管机构构成节点，所有节点共同组成区块链基于区域链的网络平台；
子链，用于拓展主链使用范围，子链在完成一定量交易后，将交易明细和最终结果打包并由请求节点负责发送到主链验证节点，请求主链进行确认，验证节点收到请求后，将交易发往主链进行共识算法批量确认交易；
主链和子链没有固定的规定，但一般主链即前述所有功能，即一个功能完备的区块链网络，主要包括分布式节点、去中心化记账，资产等。子链是为了拓展主链使用范围而又不影响其效率的设计，通常一个业务系统或功能模块对应一个子链，各子链支撑各自的业务或功能，所有子链通过跨链技术将数据批量同步到主链进行有效性确认。
子链其本身也是一个区块链网络，其设计上可能是与主链同构的(同样的技术架构)，也可能是异构的。
请求节点通过跨链的方式连接子链，验证节点通过跨链的方式连接主链，实现主链子链通信功能、资产转移功能、数据验证功能。
作为本发明进一步的实施例，所述主链中各节点去中心化并采用分布式构架记录业务数据；各节点对其交易操作进行数字加密，并经过数字签名广播到基于区域链的网络平台中；所有节点实时验证签名有效性并同步数据。
从网络拓扑角度来看，本发明基于区域链的网络平台不再是传统的中心化单个节点，也不是中心化多个副本节点，而是有多方参与者各自维护一个账本副本的去中心化分布式设计。
从交易确认流程角度来看，不再是单个节点或管理员进行记账，而是多方参与者共同记账，记账顺序随机，同一时刻只有一个记账节点，但其他节点会进行确认，最后在大部分节点确认通过后交易才生效。
作为本发明更进一步的实施例，基于本发明的区域链网络，提供一种安全通信方法，具体如下：
一种基于区域链的网络平台安全通信方法，包括如下步骤：
一、对所述网络中各节点进行去中心化并采用分布式构架记录业务数据；
二、各节点对其交易操作进行数字加密，并经过数字签名广播到基于区域链的网络平台中；
三、所有节点实时验证签名有效性并同步数据；
四、对各节点数据采用共识算法进行校验；
五、当部分节点数据校验不一致时，通过步骤一记录的业务数据进行恢复。
作为本发明更进一步的实施例，所述通过步骤一记录的业务数据恢复的方法为：当一个节点的数据丢失后，会向网络发送它的最新区块编号X，其他节点均回复其各自的最新区块编号Yi，发生数据丢失的异常节点通过共识算法对所有回复进行比对，找到2/3*N+1个节点认为合法的区块编号Y，然后向网络请求编号为[X+1，Y]之间的区块信息，收到回复后逐个重衍，最后与网络达成同步；当一个节点存在异常数据时，在重衍的过程中会产生分叉，然后通过共识算法，选择2/3*N+1个节点认为合法的分叉，最终达成一致性。
由于运营中的区块链网络不可能一直满负荷运行，而在重衍时是满负荷运行，故而很快会重衍完毕。
作为本发明更进一步的实施例，所述重衍用于将前一段时间内的所有交易记录按照原有顺序和逻辑重新执行一次，以达到与区域链网络平台上各节点交易记录数据一致的目的。
作为本发明更进一步的实施例，所述节点包括白条运营商、银行、物流、供应商、经销商、农户以及监管机构的账本节点。
作为本发明更进一步的实施例，所述账本节点包括：核心生产节点和同步节点，核心生产节点进行随机轮流记账，同一时刻只有一个核心生产节点，其他同步节点仅进行账本同步，所有账本内容均相同，即网络系统对外是一个账本，内部是分布式的多份副本，分别存储于多个节点。
作为本发明更进一步的实施例，所述共识算法包括委托权益证明DPos以及异步拜占庭容错aBFT。
委托权益证明DPos用于所有权益持有者委托一定数量的代理节点进行交易确认和区块生产，是一种弱中心化的设计，兼顾中心化和系统效率，代理节点实时可变，出块顺序随机变化。
异步拜占庭容错aBFT使所有交易经过预提案确认和提案确认两步，每步均需2/3*N+1个节点确认通过，N为总代理数量，不同于传统BFT共识算法的是，异步拜占庭容错aBFT在实现上是异步的，牺牲了一定的实时性来换取高可扩展性和降低带宽压力。
采用委托权益证明DPos和异步拜占庭容错aBFT两种共识算法相结合结合，保障了共识的高效、可靠。
区块链网络是开放的，任何人都可以参与区块链网络的运行，但对于普通参与者来说，这意味着需要付出一定的成本(服务环境搭建)。折中的方式是通过将手中的权益(表明自己对该区块链网络有权益，可以理解为股份)抵押给一部分节点，这些节点即代理节点，通常是一些大机构，他们有能力和资本进行网络运营，普通参与者通过这种间接的方式参与区块链网络运营。
作为本发明更进一步的实施例，所述所有权益持有者为对区块链网络持有利益的参与者，以持有通证的方式来体现。
作为本发明的一个具体实施例，采购商通过网络平台以采购订单的形式，向以农户为代表的供应商购买农产品，订单经由采购商、供应商、白条运营商三方确认后生效；
订单生效后，农户作为卖方可通过平台进行发货并提交物流信息，买方根据货物实际情况和物流信息完成收货确认；
卖方发货后，白条运营商通过平台向卖方发送白条券以及支付货款额度；卖方收到白条券和货款额度后，通过平台发起提现申请；该提现申请经过白条运营商、银行双方确认后，由银行完成线下支付程序。
综上所述，本发明基于区域链的网络平台可以使信息和数据处于统一平台，将处于产业链分工的供应商、物流和销售商的生产过程中所产生的物流、信息流和资金流都记载到去中心化的分布式区块链条上，企业可以实时跟踪和管理生产供应链上信息和数据的实时动态，从而实现数据的协同合作，使整个产业供应链实现透明化、可视化，实现了信息高透明性、可追溯性、以及高安全性。
本发明基于区域链的网络平台提升了数据生产的存量和质量，为企业生产中存在的问题进行大数据分析和挖掘提供了数据基础，提升了企业的生产效率。同时，分布式账本数据的不可篡改性提升了生产数据的可信性，使产业链中中小企业依靠数据征信成为可能，由此推动供应链金融模式的革命和创新，实现了区块链技术商品生产全链条的数据信息的整合。
本发明基于区域链的网络平台与供应链金融业务相结合，生产和交易数据的公开透明，使金融部门可以对企业的清算结算和融资等各项业务进行快捷处理。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于区域链的网络平台，其特征在于，包括：
主链，由白条运营商、银行、物流、供应商、经销商、农户以及监管机构构成节点，所有节点共同组成区块链基于区域链的网络平台；
子链，用于拓展主链使用范围，子链在完成一定量交易后，将交易明细和最终结果打包并由请求节点负责发送到主链验证节点，请求主链进行确认，验证节点收到请求后，将交易发往主链进行共识算法批量确认交易；
请求节点通过跨链的方式连接子链，验证节点通过跨链的方式连接主链，实现主链子链通信功能、资产转移功能、数据验证功能。
2.根据权利要求1所述的基于区域链的网络平台，其特征在于，所述主链中各节点去中心化并采用分布式构架记录业务数据；各节点对其交易操作进行数字加密，并经过数字签名广播到基于区域链的网络平台中；所有节点实时验证签名有效性并同步数据。
3.一种基于区域链的网络平台安全通信方法，其特征在于，包括如下步骤：
一、对所述网络中各节点进行去中心化并采用分布式构架记录业务数据；
二、各节点对其交易操作进行数字加密，并经过数字签名广播到基于区域链的网络平台中；
三、所有节点实时验证签名有效性并同步数据；
四、对各节点数据采用共识算法进行校验；
五、当部分节点数据校验不一致时，通过步骤一记录的业务数据进行恢复。
4.根据权利要求3所述的基于区域链的网络平台安全通信方法，其特征在于，所述节点包括白条运营商、银行、物流、供应商、经销商、农户以及监管机构的账本节点。
5.根据权利要求4所述的基于区域链的网络平台安全通信方法，其特征在于，所述账本节点包括：核心生产节点和同步节点，核心生产节点进行随机轮流记账，同一时刻只有一个核心生产节点，其他同步节点仅进行账本同步。
6.根据权利要求5所述的基于区域链的网络平台安全通信方法，其特征在于，所述共识算法包括委托权益证明DPos以及异步拜占庭容错aBFT，委托权益证明DPos用于所有权益持有者委托一定数量的代理节点进行交易确认和区块生产。
异步拜占庭容错aBFT使所有交易经过预提案确认和提案确认两步，每步均需2/3*N+1个节点确认通过，N为总代理数量。
7.根据权利要求6所述的基于区域链的网络平台安全通信方法，其特征在于，所述代理节点是普通参与者通过将手中的区块链网络权益抵押给一部分账本节点而获得。
8.根据权利要求6所述的基于区域链的网络平台安全通信方法，其特征在于，所述所有权益持有者为对区块链网络持有利益的参与者，以持有通证的方式来体现。
9.根据权利要求3所述的基于区域链的网络平台安全通信方法，其特征在于，所述通过步骤一记录的业务数据恢复的方法为：当一个节点的数据丢失后，会向网络发送它的最新区块编号X，其他节点均回复其各自的最新区块编号Yi，发生数据丢失的异常节点通过共识算法对所有回复进行比对，找到2/3*N+1个节点认为合法的区块编号Y，然后向网络请求编号为[X+1，Y]之间的区块信息，收到回复后逐个重衍，最后与网络达成同步；当一个节点存在异常数据时，在重衍的过程中会产生分叉，然后通过共识算法，选择2/3*N+1个节点认为合法的分叉，最终达成一致性。
10.根据权利要求9所述的基于区域链的网络平台安全通信方法，其特征在于，所述重衍用于将前一段时间内的所有交易记录按照原有顺序和逻辑重新执行一次，以达到与区域链网络平台上各节点交易记录数据一致的目的。
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