CN111626717A - 一种基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，包括：S1.计算服务供应商从发送数据商品至任意买家节点接收到数据商品所花费的时间，作为最初的网络服务质量；S2.进行商品交易，收集买家报价集，确定数据商品的最终买家分配方案和成交价格；S3.服务供应商通过奖励激励中继节点，中继节点提交传输凭证至区块链，获取收益；S4.根据步骤S3中数据商品从发送至买家节点接收所花费的时间记录，更新网络服务质量；S5.判断数据商品交易是否完成，若是，结束；否则，返回S2进入下一轮的数据商品交易。本发明提出的基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，提高网络服务质量，有效保障数据交易的安全隐私。

Description

一种基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法

技术领域

本发明涉及数据商品交易的技术领域，更具体地，涉及一种基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法。

背景技术

随着通信网络技术的快速发展，人们在生活中频繁的接触到网络数据服务，比如即时通信软件，网络直播，游戏加速器等。同时，人们对网络数据服务质量的要求也在日益增长，在对数据安全、更好的网络质量等方面提出了更高的要求。针对这些要求，现有市面上存在多种对网络数据服务质量的改进方案，如在道路拥堵预测服务上有通过机器学习方法对车辆轨迹预测进而提升服务质量；通过提供专用隧道租赁服务降低用户的游戏延迟；根据网络上多个服务供应商间博弈而制定动态定价策略，定价策略涉及买家意愿、车流密度、物理的传输网情况以及卖家间博弈策略等。

然而，当前并没有根据动态网络服务质量进行动态调整价格的机制，在网络质量纳入网络数据服务质量范围时，如果当前网络质量较差而维持原价，新用户会认为性价比低而不选择购买，老顾客会因为质量差给出差评从而影响口碑，又进一步减少新顾客数量。另外，在数据安全以及中继自私方面，交易过程可能产生安全隐私问题，比如消息被拦截篡改等，由于追求自身利益最大化产生的自私节点，为了节省能源和防止隐私泄露而拒绝成为中继节点，或在有偿传输过程中，中继节点按传递次数计算并获取收益时，多个节点串通互传以攫取更多的利益，损害网络质量。

综上所述，如何根据动态网络服务质量确定数据商品交易方法，且能保证交易过程中的安全隐私及收益分配，是当前亟待解决的问题。

发明内容

当网络服务质量较差时，现有数据商品交易方法未根据网络服务质量进行动态调整，造成网络服务价格与服务质量不匹配的问题，另外，在数据交易过程中，容易产生安全隐私的问题及自私节点串通问题，损害网络质量，本发明为克服以上问题，提出一种基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，提高网络服务质量，有效保障数据交易的安全隐私。

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，至少包括：

S1.计算服务供应商从发送数据商品至任意买家节点接收到数据商品所花费的时间，作为最初的网络服务质量；

S2.进行商品交易，服务供应商收集购买同一数据商品的买家报价集，确定数据商品的最终买家分配方案和成交价格；

S3.服务供应商通过奖励激励中继节点，向买家传输数据商品，中继节点提交传输凭证至区块链，获取收益；

S4.根据步骤S3中数据商品从发送至买家节点接收所花费的时间记录，更新网络服务质量；

S5.判断数据商品交易是否完成，若是，结束；否则，返回步骤S2进入下一轮的数据商品交易。

在此，网络服务质量反映了当前的网络质量情况，定义为从数据商品发送到任意买家节点接收所花费的时间，而在服务供应商通过奖励激励中继节点，向买家传输数据商品后，记录数据商品从发送至买家节点接收所花费的时间，以此更新网络服务质量，从而进行下一轮的数据商品交易。

优选地，步骤S1所述最初的网络服务质量的计算过程为：

S11、服务供应商向任意n个买家节点发送两批相同的数据商品A和数据商品B，数据商品A通过奖励激励中继节点的方式传输，数据商品B不通过奖励激励中继节点的方式传输；

S12.记录数据商品A到达第m个买家节点所花费的时间T_Am，记录数据商品B到达第m个买家节点所花费的时间T_Bm，m为n个买家节点中的任意一个；

S13.计算服务供应商发送数据商品至第m个买家节点的网络服务质量Q_m；

S14.确定最初的网络服务质量。

优选地，服务供应商发送数据商品至第m个买家节点的网络服务质量Q_m的计算公式为:

Q_m＝T_Bm-T_Am+C

其中，Q_m表示服务供应商发送数据商品至第m个买家节点的网络服务质量；T_Bm表示数据商品B到达第m个买家节点所花费的时间；T_Am数据商品A到达第m个买家节点所花费的时间；C为常数，表示非网络因素的服务质量,如收集分析数据并制作成数据服务所耗费的成本。

最初的网络服务质量计算公式为：

其中，Q表示最初的网络服务质量；n表示买家节点的总个数；Q_m表示服务供应商发送数据商品至第m个买家节点的网络服务质量。

优选地，数据商品交易采用拍卖的方式，确定数据商品的最终买家分配方案的过程为：

S21.收集购买同一数据商品的买家报价集b＝{b₁,…，b_i…,b_n},其中，b_i为第i个买家的报价；

S22.根据买家报价集计算买家i的虚拟估值b′_i；

S23.当b′_i≥0时，买家i竞拍成功，买家i分配到数据商品服务；当b′_i<0时，买家i竞拍失败，买家i未分配到数据商品服务。

在此，虚拟估值b′_i反映出服务供应商能从报价中榨取多少利润，由于数据商品具有无限量供应且几乎没有边际成本的特性，对只要满足b′_i≥0的买家i都可成为竞拍成功者，即这个报价对服务供应商来说是有利可图的，买家i分配到数据商品服务，而b′_i<0的买家i，即这个报价对服务供应商来说是没有利润的，表明买家i竞拍失败。

优选地，确定数据商品的最终成家价格为：

S201.根据最终买家分配方案，求出总收益；

S202.根据VCG拍卖原理，求出每一个竞拍成功买家的虚拟价格p′_i；

S203.根据虚拟价格p′_i和虚拟估值b′_i，求得最终的成交价格。

在此，VCG拍卖原理的核心思想是：每次竞拍时都会产生竞拍成功者和竞拍失败者，竞拍成功者的存在导致其他人竞拍失败，那么假设这个竞拍成功者没有参与这次竞拍，则实际上获胜会是另一个人，因此竞拍成功者需要补偿因为竞拍成功者存在导致其他人竞拍失败的造成的损失，这个损失就是竞拍成功者需要支付的VCG价格。

优选地，买家报价集b＝{b₁,…，b_i…,b_n}符合U(0,Q)的均匀分布，其概率密度函数为：

其中，f(v)表示买家报价b_i的概率密度函数，Q表示最初的网络服务质量；v表示参数；

分布函数为：

其中，F(v)表示分布函数；买家i的虚拟估值b′_i为：

其中，b_i第i个买家的报价；F(b_i)表示第i个买家的报价b_i的分布函数值；f(b_i)表示第i个买家的报价b_i的概率密度值；f(b_i)表示第i个买家的报价b_i的概率密度值；总收益E_Vall为：

其中，E_V为期望，x＝{x₁,x₂,…}，x_i＝0表示买家i竞拍失败未被分配到数据商品服务，x_i＝1表示买家i竞拍成功，被分配到数据商品服务；

虚拟价格p′_i计算公式为：

其中，

表示买家i缺席下的总虚拟利润；

表示买家i出席下的总虚拟利润；W(b)是在报价集序列b之下产生的竞拍成功者集合，W(b_-i)是在买家i缺席情况下产生的竞拍成功者集合；

最终的成交价格为：

其中，p_i表示服务供应商与买家i最终的成交价格。

在此，

是单调不减的函数，存在极值，在VCG机制中，竞拍成功者需要支付的最小需支付价格，因此由于数据商品无边际成本的特点，选出的竞拍成功者都满足b′≥0，最终每个买家需要支付的价格是

即最低获胜虚拟价格b′＝0，且对于同一商品，任何竞拍成功者的最终支付价格都是一样的。

优选地，步骤S3服务供应商通过奖励激励中继节点，向买家传输数据商品的过程为：

S31.数据商品传输至中继节点e，中继节点e将数据商品转发传输至中继节点e+1；

S32.中继节点e+1接收到数据商品，中继节点e获得带数字签名的传输凭证；

S33.中继节点e将传输凭证提交至区块链，区块链上的智能合约按照收取到的凭证确定数据商品所在的中继节点位置；

S34.区块链根据数据商品所在的中继节点位置判断数据商品是否到达买家节点，若是，将奖励发放至中继节点e；否则，不发放奖励。

在此，传输凭证使用数字签名能有效的避免自私节点相互串通的情况，同时能够避免数据篡改和数据流向记录抵赖的情况，且使用了区块链后，所有的资金流向以及传输凭证提交记录都记录在区块链上，数据商品拍卖流程也放置在区块链中的智能合约上，由于区块链去中心化、分布式、不可篡改等特点，能有效保障隐私。

优选地，奖励发放的标准为：

S81.当中继节点e已经提交传输凭证，而后续其余中继节点均未提交传输凭证时，中继节点e获得收益r；

S82、当中继节点e的后续其余中继节点提交传输凭证了，而最终买家节点未提交传输凭证时，中继节点e获得额外收益b，此时中继节点e的总收益为r+s；

S83、当最终买家节点提交传输凭证时，中继节点e获得额外收益c，此时中继节点e的总收益为如r+s+t。

优选地，所有中继节点获得的收益均由服务供应商支付。

在此，由于中继节点只有获得传输凭证并提交，才能获得收益，而且尽快提交能尽快获得收益，因此，中继节点都尽快提交传输凭证则能尽快获得额外收益，由此可以起到激励中继节点尽快传递数据的作用，而中继节点尽快传递数据进一步提高了网络状况，从而提升了网络服务质量Q。而由于买家对数据商品服务的估值符合U(0，Q)的均匀分布，这样进一步提高了服务的出售价格，服务供应商因此获得更多的利润。

优选地，数据商品交易完成的标志为：不再出现新的买家。

在此，数据商品交易的买家是一批一批随机出现的，同一批买家购买的数据商品都是同样的网络质量，如果没有新的买家出现，数据商品交易完成。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明提出一种基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，服务供应商通过奖励来激励中继节点，向买家传输数据商品，然后记录数据商品从发送至买家节点接收所花费的时间，以此更新网络服务质量，从而进行下一轮的数据商品交易，避免当网络服务质量较差时，现有数据商品交易方法未根据网络服务质量进行动态调整，造成的网络服务价格与服务质量不匹配的问题；另外，中继节点将传输凭证提交至区块链后，所有的资金流向以及传输凭证提交记录都记录在了区块链上，凭借区块链的去中心化、分布式及不可篡改等特点，能有效保障数据交易的隐私。

附图说明

图1为本发明提出的基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法的流程示意图。

图2为本发明实施例中提出的服务供应商与途径车辆买家拍卖传输数据商品的示意图。

图3为本发明实施例中提出的服务供应商通过奖励激励中继节点，向买家传输数据商品的示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示的一种基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，包括：

S1.计算服务供应商从发送数据商品至任意买家节点接收到数据商品所花费的时间，作为最初的网络服务质量；最初的网络服务质量的计算过程为：

S11、服务供应商向任意n个买家节点发送两批相同的数据商品A和数据商品B，数据商品A通过奖励激励中继节点的方式传输，数据商品B不通过奖励激励中继节点的方式传输；

S12.记录数据商品A到达第m个买家节点所花费的时间T_Am，记录数据商品B到达第m个买家节点所花费的时间T_Bm，m为n个买家节点中的任意一个；

S13.计算服务供应商发送数据商品至第m个买家节点的网络服务质量Q_m；

S14.确定最初的网络服务质量，服务供应商发送数据商品至第m个买家节点的网络服务质量Q_m的计算公式为:

Q_m＝T_Bm-T_Am+C

其中，Q_m表示服务供应商发送数据商品至第m个买家节点的网络服务质量；T_Bm表示数据商品B到达第m个买家节点所花费的时间；T_Am数据商品A到达第m个买家节点所花费的时间；C为常数，表示非网络因素的服务质量；

最初的网络服务质量计算公式为：

其中，Q表示最初的网络服务质量；n表示买家节点的总个数；Q_m表示服务供应商发送数据商品至第m个买家节点的网络服务质量。

S2.进行商品交易，服务供应商收集购买同一数据商品的买家报价集，确定数据商品的最终买家分配方案和成交价格；如图2所示的一种具体的实施例中服务供应商与途径车辆买家传输并拍卖数据商品的示意图，服务供应商向途径的买家车辆散布广告，广告内包含有数据商品类型以及当前服务质量，买家根据需求估价，有购买意愿的买家提交自己的报价传回服务供应商，服务供应商收集汇总买家报价集b＝{b₁,…，b_i…,b_n},其中，b_i为第i个买家的报价；服务供应商根据收集的买家报价集分布，计算概率密度函数，在本实施例中买家报价集分布符合均匀分布，其概率密度函数为：

其中，f(v)表示买家报价b_i的概率密度函数，Q表示最初的网络服务质量；v表示参数；

分布函数为：

其中，F(v)表示分布函数；计算买家i的虚拟估值b_i'；买家i的虚拟估值b_i'为：

其中，b_i第i个买家的报价；F(b_i)表示第i个买家的报价b_i的分布函数值；f(b_i)表示第i个买家的报价b_i的概率密度值；当b′_i≥0时，买家i竞拍成功，买家i分配到数据商品服务；当b′_i<0时，买家i竞拍失败，买家i未分配到数据商品服务。根据最终买家分配方案，求出总收益，f(b_i)表示第i个买家的报价b_i的概率密度值；总收益E_Vall为：

其中，E_V为期望，x＝{x₁,x₂,…}，x_i＝0表示买家i竞拍失败未被分配到数据商品服务，x_i＝1表示买家i竞拍成功，被分配到数据商品服务；

根据VCG拍卖原理，求出每一个竞拍成功买家的虚拟价格p′_i；虚拟价格p′_i计算公式为：

其中，

表示买家i缺席下的总虚拟利润；

表示买家i出席下的总虚拟利润；W(b)是在报价集序列b之下产生的竞拍成功者集合，W(b_-i)是在买家i缺席情况下产生的竞拍成功者集合；

根据虚拟价格p′_i和虚拟估值b′_i，求得最终的成交价格，最终的成交价格为：

其中，p_i表示服务供应商与买家i最终的成交价格。

在此，

是单调不减的函数，存在极值，在VCG拍卖原理机制中，竞拍成功者需要支付最小的须支付价格，由于数据商品无边际成本的特点，选出的竞拍成功者都满足b′≥0，最终每个买家需要支付的价格是：

即最低获胜虚拟估值b′＝0，且对于同一数据商品，任何竞拍成功者买家的最终支付价格都是一样的，经过上述步骤，我们得到竞拍成功者合集W＝{w₁,w₂,…}，最终成交价格为：

S3.服务供应商通过奖励激励中继节点，向买家传输数据商品，中继节点提交传输凭证至区块链，获取收益；参见图3，设服务供应商向竞拍胜利买家w₁传输数字商品服务要经过中继节点v₁、v₂、v₃这一路径传输至买家w₁，则：

S81.数据商品传输至中继节点v₁，中继节点v₁将数据商品转发传输至中继节点v₂；

S82.中继节点v₂接收到数据商品，v₁获得带数字签名的传输凭证，中继节点v₂转发数据商品服务给中继节点v₃；

S83.中继节点v₁提交传输凭证至区块链，区块链向中继节点v₁的账户增加金额r，由于中继节点获得的收益均由服务供应商支付，则同时服务供应商账户减少金额r，中继节点v₁此时作为中继的总收益为r；

S84.中继节点v₃接收到数据商品服务，中继节点v₂获得带数字签名的传输凭证，中继节点v₃转发数字商品服务给买家w₁；

S85.中继节点v₂提交传输凭证至区块链，区块链向中继节点v₂的账户增加金额s，同时服务供应商账户减少金额s，v₂作为中继的总收益s；

S86.中继节点v₁已经提交传输凭证，中继节点v₂也提交了传输凭证至区块链，区块链向v₁的账户增加金额s，由于中继节点获得的收益均由服务供应商支付，则同时服务供应商账户减少金额s，中继节点v₁作为中继的总收益为r+s；

S87.买家w₁接收到数据商品服务，v₃获得带数字签名的传输凭证，转发结束；此时中继节点v₃提交传输凭证至区块链，即表明买家已经收到，则中继节点v₃不仅会获得收益r+s，而且参与传输所有中继节点v₁，v₂，v₃都会得到额外收益t，t>r+s，传输成功的情况下三个节点都获得r+s+t的收入，并扣除服务供应商r+2s+3t的费用；

在买家w₁收到数据商品服务的传输凭证提交到区块链后，区块链上的智能合约计算并扣除买家w₁购买服务的费用

S4.根据步骤S3中数据商品从发送至买家节点接收所花费的时间记录，更新网络服务质量；

S5.判断数据商品交易是否完成，若是，结束；否则，返回步骤S2进入下一轮的数据商品交易，数据商品交易完成的标志为：不再出现新的买家，数据商品交易的买家是一批一批随机出现的，同一批买家购买的数据商品都是同样的网络质量，如果没有新的买家出现，数据商品交易完成。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，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 (10)

1.一种基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，其特征在于，至少包括：

S1.计算服务供应商从发送数据商品至任意买家节点接收到数据商品所花费的时间，作为最初的网络服务质量；

S2.进行商品交易，服务供应商收集购买同一数据商品的买家报价集，确定数据商品的最终买家分配方案和成交价格；

S3.服务供应商通过奖励激励中继节点，向买家传输数据商品，中继节点提交传输凭证至区块链，获取收益；

S4.根据步骤S3中数据商品从发送至买家节点接收所花费的时间记录，更新网络服务质量；

S5.判断数据商品交易是否完成，若是，结束；否则，返回步骤S2进入下一轮的数据商品交易。

2.根据权利要求1所述的基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，其特征在于，步骤S1所述最初的网络服务质量的计算过程为：

S11、服务供应商向任意n个买家节点发送两批相同的数据商品A和数据商品B，数据商品A通过奖励激励中继节点的方式传输，数据商品B不通过奖励激励中继节点的方式传输；

S12.记录数据商品A到达第m个买家节点所花费的时间T_Am，记录数据商品B到达第m个买家节点所花费的时间T_Bm，m为n个买家节点中的任意一个；

S13.计算服务供应商发送数据商品至第m个买家节点的网络服务质量Q_m；

S14.确定最初的网络服务质量。

3.根据权利要求2所述的基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，其特征在于，服务供应商发送数据商品至第m个买家节点的网络服务质量Q_m的计算公式为:

Q_m＝T_Bm-T_Am+C

其中，Q_m表示服务供应商发送数据商品至第m个买家节点的网络服务质量；T_Bm表示数据商品B到达第m个买家节点所花费的时间；T_Am数据商品A到达第m个买家节点所花费的时间；C为常数，表示非网络因素的服务质量；

最初的网络服务质量计算公式为：

其中，Q表示最初的网络服务质量；n表示买家节点的总个数；Q_m表示服务供应商发送数据商品至第m个买家节点的网络服务质量。

4.根据权利要求3所述的基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，其特征在于，数据商品交易采用拍卖的方式，确定数据商品的最终买家分配方案的过程为：

S21.收集购买同一数据商品的买家报价集b＝{b₁,…，b_i…,b_n},其中，b_i为第i个买家的报价；

S22.根据买家报价集计算买家i的虚拟估值b′_i；

S23.当b′_i≥0时，买家i竞拍成功，买家i分配到数据商品服务；当b′_i<0时，买家i竞拍失败，买家i未分配到数据商品服务。

5.根据权利要求4所述的基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，其特征在于，确定数据商品的最终成家价格为：

S201.根据最终买家分配方案，求出总收益；

S202.根据VCG拍卖原理，求出每一个竞拍成功买家的虚拟价格p′_i；

S203.根据虚拟价格p′_i和虚拟估值b′_i，求得最终的成交价格。

6.根据权利要求5所述的基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，其特征在于，买家报价集b＝{b₁,…，b_i…,b_n}符合U(0,Q)的均匀分布，其概率密度函数为：

其中，f(v)表示买家报价b_i的概率密度函数，Q表示最初的网络服务质量；v表示参数；

分布函数为：

其中，F(v)表示分布函数；买家i的虚拟估值b′_i为：

其中，b_i第i个买家的报价；F(b_i)表示第i个买家的报价b_i的分布函数值；

f(b_i)表示第i个买家的报价b_i的概率密度值；总收益E_vall为：

其中，E_v为期望，x＝{x₁，x₂，...}，x_i＝0表示买家i竞拍失败未被分配到数据商品服务，x_i＝1表示买家i竞拍成功，被分配到数据商品服务；

虚拟价格p′_i计算公式为：

其中，

表示买家i缺席下的总虚拟利润；

表示买家i出席下的总虚拟利润；W(b)是在报价集序列b之下产生的竞拍成功者集合，W(b_-i)是在买家i缺席情况下产生的竞拍成功者集合；

最终的成交价格为：

其中，p_i表示服务供应商与买家i最终的成交价格。

7.根据权利要求4所述的基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，其特征在于，步骤S3服务供应商通过奖励激励中继节点，向买家传输数据商品的过程为：

S31.数据商品传输至中继节点e，中继节点e将数据商品转发传输至中继节点e+1；

S32.中继节点e+1接收到数据商品，中继节点e获得带数字签名的传输凭证；

S33.中继节点e将传输凭证提交至区块链，区块链上的智能合约按照收取到的凭证确定数据商品所在的中继节点位置；

S34.区块链根据数据商品所在的中继节点位置判断数据商品是否到达买家节点，若是，将奖励发放至中继节点e；否则，不发放奖励。

8.根据权利要求7所述的基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，其特征在于，奖励发放的标准为：

S81.当中继节点e已经提交传输凭证，而后续其余中继节点均未提交传输凭证时，中继节点e获得收益r；

S82、当中继节点e的后续其余中继节点提交传输凭证了，而最终买家节点未提交传输凭证时，中继节点e获得额外收益s，此时中继节点e的总收益为r+s；

S83、当最终买家节点提交传输凭证时，中继节点e获得额外收益t，此时中继节点e的总收益为r+s+t。

9.根据权利要求8所述的基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，其特征在于，所有中继节点获得的收益均由服务供应商支付。

10.根据权利要求9所述的基于区块链及动态网络服务质量的数据商品交易方法，其特征在于，数据商品交易完成的标志为：不再出现新的买家。

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