CN112365268A - 一种基于区块链架构的互联网支付信息系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链架构的互联网支付系统及方法，其通过主业务层的每个业务关口节点，本地保存一个完整的账本并保持更新；用户终端从服务于本用户终端的业务关口节点获得账本任意数量、位置的账本段或交易信息；发送给该用户终端；主业务层的每个业务关口节点作为区块链架构中的矿机，执行上述POW计算，并且业务关口节点参与POW计算竞争的成功率取决于其算力资源和由该业务关口节点绑定服务的用户终端的数量，并且，业务关口节点每次为自身绑定的用户终端执行支付信息响应，则需要从自身对应的业务基数中扣减单位基数；各个业务关口节点作为矿机参与POW计算，每一轮POW计算中成功的矿机则会获得一定数量的业务基数值奖励。

Description

一种基于区块链架构的互联网支付信息系统和方法

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，具体是一种基于区块链架构的互联网支付信息系统和方法。

背景技术

随着网络平台为载体的电商、金融、社会服务等场景的日益丰富，互联网支付已经为广大消费者所熟悉，并成为了互联网业务运行当中一个非常重要的环节。

互联网支付一般通过支付平台实现收付款交易，并且利用平台的支付信息系统实现订单、交易记录、转账记录、支付账户等方面信息的传输、交互、响应、存储和查询等操作。由于互联网支付实质上是利用数据信息的网络传输来实现支付交易，因此具有快速、方便、受地域时间约束小、交易成本低廉的优势。但是，信息安全风险是互联网支付运行过程中要随时面对的，必须建立一套健壮、可靠的支付信息系统和方法。

传统的互联网支付信息系统是以平台运营方的数据后台作为支付信用和数据中心。所有的支付信息都要通过该数据后台进行传输、交互、响应、存储和查询等处理。这样的话数据后台作为整个支付信息系统的中心，非常容易受到网络攻击，且数据后台一旦发生问题就会导致整个支付系统的异常、瘫痪甚至是支付信息的泄露和丢失。

近年来，区块链技术引起各方面的广泛关注，并被是提供了一种颠覆性的信息系统构架。区块链技术要解决的核心问题是在信息系统中不再需要一个安全、可信任的信息中心，而是由分布在网络中的全部节点相互之间进行信息的交换，进而在这些网络节点之间达成对信息的共识。

在一个支付系统中——例如以比特币系统，区块链被定义为一个分布式的账本，区块链当中的所有参与节点都通过网络传输共同拥有整个账本上的全部支付信息，每个参与节点的权利均等。因此区块链技术根本上解决了传统的互联网支付系统依赖数据后台中心的问题，因为全部节点都存储着相同的账本，部分参与节点的异常、瘫痪以及数据丢失对整个链来说完全不会造成影响。由于账本的信息在全部节点共享，自然也就不存在信息泄露的问题(当然为了保护交易秘密和个人隐私，需要必要的加密机制，在此不做深入讨论)。同时，区块链因为采用了基于哈希(HASH)算法的验证机制，使得存储在区块链账本当中的记录信息不可篡改且真实可信。以上机制，实质上标志着区块链架构的支付系统在健壮性、可信任性、公平性方面都超过了传统的依赖支付平台中心的支付系统。

上文谈到，采用区块链架构的支付系统——例如比特币系统中，所述“账本”是由一个个“区块”数据结构基于哈希算法的验证机制链连接在一起而构成的，并由各个网络节点共享该账本。当交易信息达到一定笔数，则需要将这些交易信息纳入到账本，实现对账本的更新。这一过程就是向账本添加新的区块，新的区块中除了包含交易信息还具有哈希运算的验证信息，新的区块与账本现有区块通过哈希计算链接在一起。为了将新的区块链接到账本，则针对新区块的哈希运算所得的验证信息必须满足一定必要条件，且满足这些必要条件必须投入非常大的计算量执行哈希运算方能实现。因而，将新的区块链接到账本的过程，实质上也形成了一个计算量极大的共识认证过程，经共识认证后的账本被全部网络节点所共同认可，构成后续的交易的基础。该共识认证过程被称之为POW，也称之为“挖矿”，参与该计算的计算设备则被称之为“矿机”。

一个区块链系统拥有若干个“矿机”，矿机之间采用竞争机制，彼此独立且并行的开展POW的哈希运算，直至其中一台矿机成功完成满足必要条件的POW计算，实现了将记录了交易信息的新的区块链接到账本。

显然，矿机执行POW计算要耗费其自身的算力资源，例如计算机芯片处理能力、电能等资源。为了鼓励更多的矿机加入POW计算，从而保持将交易信息的新区块加入账本的过程持续下去，并尽可能提高效率，在每一次账本更新中，第一台成功完成POW计算的矿机会获得一定的收益，例如，在比特币的机制中成功完成POW计算的矿机可以获得一定数量的比特币作为奖励，然后，各个“矿机”针对下一个新的区块以及更新后的现有账本，开始新一轮的POW计算。

但是，目前将区块链架构应用于互联网支付信息系统仍然存在一定的障碍，包括以下方面：

一是互联网支付平台面向海量且分散的用户群体开展支付交易，也就意味着用户持有的海量的、多类型的终端设备会为网络节点加入到区块链系统，根据区块链系统去中心化的机制，这些网络节点都要参与以极大运算量为基础的共识认证，但是用户终端设备计算能力往往实质上无法支撑POW计算，因此其作为矿机必然会影响账本更新效率，无法满足互联网支付信息进入账本所需的高实时性，自身也多耗费了很多算力资源。另一角度来看，如果绝大部分的用户终端设备并没有实质上参与POW计算的能力，实质上生效的POW计算被集中于少数具备强算力的矿机，则这些矿机或者其联合体就相当于传统支付系统的信用中心的地位，则区块链的去中心化架构和共识机制就削弱甚至失效了。

二是互联网支付平台上的支付交易活动显然也是海量发生的，因此支付信息构成的账本的体量相当大，更新也相当快。根据区块链去中心化的机制，海量用户终端的网络节点要下载和不断更新整体的账本，这显然导致非常大的通信方面资源的开销，也难以保障全体节点账本更新的及时性，特别是网络节点第一次加入区块链架构的过程中，初始下载账本的过程非常漫长。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种基于区块链架构的互联网支付信息系统和方法。

本发明提供了一种基于区块链架构的互联网支付信息系统，其特征在于，包括：

主业务层，并且在该层设置一定数量的业务关口节点；主业务层的业务关口节点面向用户层的用户终端提供支付相关服务，用户终端绑定到一个或者若干个业务关口节点，由所绑定的业务关口节点对该用户终端对应的支付信息执行中转传输、响应以及云端存储；

主业务层的每个业务关口节点本地保存一个完整的账本并保持区块链系统所允许的最高实时性的更新；

并且，主业务层的每个业务关口节点作为区块链架构中的矿机，执行上述POW计算，直至其中一个业务关口节点获得新区块的验证信息，从而将记录了交易信息的新区块链接到账本已有区块，实现了账本的本轮更新；业务关口节点参与POW计算竞争的成功率取决于其算力资源以及该业务关口节点绑定服务的用户终端的数量，每个业务关口节点绑定服务的用户终端的数量越多则竞争成功率越大；

主业务层的每个业务关口节点具有自身对应的业务基数；并且，业务关口节点每次为自身绑定的用户终端执行支付信息响应，则需要从业务基数中扣减单位基数；

用户终端对账本的获取则采取以下方式的任意一种或者多种：用户终端向服务于本用户终端的业务关口节点发送账本请求，账本请求记载了用户终端所请求获得的账本段或者交易信息条件，由业务关口节点将用户终端所请求的账本段或者账本中包含的且满足交易信息条件的交易信息发送给该用户终端；服务于用户终端的业务关口节点根据与用户终端相对应的推送条件，将每次账本更新后新增的且与该推送条件符合的账本段或者交易信息主动推送给用户终端。

优选的是，所述用户终端对从业务关口节点获取的账本段或者交易信息执行验证；验证方式包括以下至少一种：由用户终端向主业务层的任意一个业务关口节点(不限于服务于该用户终端的业务关口节点)发送完整账本下载请求，从而从所述任意一个业务关口节点下载完整账本，并利用区块链基于哈希(HASH)算法的验证机制对用户终端所获取的账本段或者交易信息进行验证；由用户终端向主业务层的任意一个业务关口节点(不限于服务于该用户终端的业务关口节点)发送验证请求并提供希望验证的账本段或者交易信息，由所述任意一个业务关口节点基于自身的完整账本，利用区块链基于哈希(HASH)算法的验证机制对用户终端提供的账本段或者交易信息执行验证，并反馈给用户终端验证结果。

优选的是，每个业务关口节点作为矿机参与POW计算，每一轮POW计算中成功的矿机则会获得一定数量的业务基数值奖励。

优选的是，每个业务关口节点设置单位时间内允许执行的哈希计算次数的上限值，且该上限值正比于该节点绑定的用户终端的数量；和/或，根据每个业务关口节点绑定的用户终端数量，对其通过POW计算获得的验证信息所必须符合的必要条件的严格性进行调节，该节点绑定的用户终端数量越多则严格性同比降低。

优选的是，主业务层的合约管理节点负责执行业务关口节点与用户终端之间电子合约的登记、维护和执行监控；如果业务关口节点与用户终端之间出现违反电子合约的情况则合约管理节点发出报警；进而，合约管理节点可以控制业务关口节点强制执行电子合约；或者对业务关口节点实施约束限制，直至电子合约被执行。

优选的是，主业务层的业务基数值管理节点负责记录和管理每个业务关口节点的业务基数值，具体包括：为新加入的业务关口节点新分配初始的业务基数值；根据每个业务关口节点的支付信息响应操作而扣减单位基数值；对每轮POW计算成功的业务关口节点奖励业务基数值；以及，设定所述观测时间窗口并调控每一轮奖励的业务基数值的数值。

优选的是，主业务层的支付信息管理节点从主业务层的每个业务关口节点获得尚未计入账本的支付信息并加入待记账支付信息池；从该信息池中每轮提取固定数据量的支付信息整合为区块，将本轮的区块发送给全部业务关口节点；对每轮POW计算成功的业务关口节点发来的验证信息进行校核，校核通过后反馈该成功的业务关口节点，以便该业务关口节点对区块添加验证信息后链接到账本；以及将校核结果通知所述业务基数值管理节点。

优选的是，主业务层的POW计算管理节点对每个业务关口节点执行POW计算进行监控和管理，判断业务关口节点单位时间内执行POW计算的次数是否达到上限值，在达到上限值的情况下命令该业务关口节点暂停计算，或者针对每个业务关口节点设置验证信息所必须符合的必要条件的严格性。

优选的是，每个业务关口节点的具体结构，包括用户终端管理模块、支付信息处理模块、账本管理模块；

所述用户终端管理模块用于实现本业务关口节点与用户终端服务的绑定以及电子合约的签署，并将绑定的用户终端数量提供给所述POW计算管理节点，将电子合约提供给所述合约管理节点；

所述支付信息处理模块用于从绑定服务的用户终端获得支付信息，以及从其它业务关口节点获得所绑定的用户终端相关的支付信息，中转传输、响应及存储所述支付信息，以及将支付信息上传给支付信息管理节点以及业务基数值管理节点；

所述账本管理模块用于从其它业务关口节点接收本轮更新的账本，以及在本业务关口节点POW计算成功的情况下根据从支付信息管理节点获得的本轮区块更新账本，并将更新的账本发送给其它业务关口节点；以及用于响应用户终端的账本请求、完整账本下载请求以及验证请求；

所述POW计算模块用于基于账本中已有的区块以及从支付信息管理节点接收的本轮区块按照哈希算法执行本轮POW计算，并初步判断每轮POW计算所得的验证信息是否达到必要条件；在初步判断达到必要条件且未从其它业务关口节点获得本轮更新后的账本的情况下，将所述验证信息发送给所述支付信息管理节点进行校核；在从其它业务关口节点获得本轮更新后的账本的情况下停止本轮的POW计算并启动新一轮的POW计算；以及对POW计算管理节点的命令进行响应。

本申请还进而提供了一种基于区块链架构的互联网支付方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过主业务层的每个业务关口节点，本地保存一个完整的账本并保持区块链系统所允许的最高实时性的更新；

采取以下方式的任意一种或者多种实现用户终端对账本的获取：由用户终端向服务于本用户终端的业务关口节点发送账本请求，账本请求记载了用户终端所请求获得的账本段或者交易信息条件，由业务关口节点将用户终端所请求的账本段或者账本中包含的且满足交易信息条件的交易信息发送给该用户终端；由服务于用户终端的业务关口节点根据与用户终端相对应的推送条件，将每次账本更新后新增的且与该推送条件符合的账本段或者交易信息主动推送给用户终端；

以及，由主业务层的每个业务关口节点作为区块链架构中的矿机，执行上述POW计算，直至其中一个业务关口节点获得新区块的验证信息，从而将记录了交易信息的新区块链接到账本已有区块，实现了账本的本轮更新；并且业务关口节点参与POW计算竞争的成功率取决于其算力资源和由该业务关口节点绑定服务的用户终端的数量，每个业务关口节点绑定服务的用户终端的数量越多则竞争成功率越大；

并且，业务关口节点每次为自身绑定的用户终端执行支付信息响应，则需要从自身对应的业务基数中扣减单位基数；为每个新加入主业务层的业务关口节点初始配置预定的业务基数值；各个业务关口节点作为矿机参与POW计算，每一轮POW计算中成功的矿机则会获得一定数量的业务基数值奖励。

本发明的有益效果在于：首先，作为互联网支付服务主要面向的用户终端，自身并不需要下载和保存一个体量巨大且更新很快的完整账本，而是可以随时从服务于自身的业务关口节点获取任意数量、位置的账本段和交易信息，乃至完整的账本中全部的账本段和交易信息，实质上维护了区块链架构去中心化、分布式的特性，而且提高了账本更新的效率，降低了用户终端的成本和开销；第二，业务关口节点更为适合POW计算，能够显著提升账本更新的实时性，且主业务层的业务关口节点相互之间的账本同步更新也更加高效，有利于克服区块链架构所带来的账本更新延迟问题；第三，根据绑定服务的用户终端数量，决定业务关口节点POW计算的成功率，并且基于业务基数值维持业务关口节点服务用户终端的动态均衡，实质上维护了区块链的去中心化架构和共识机制。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种基于区块链架构的互联网支付信息系统的框图；

图2为本发明实施例提供的业务关口节点的具体结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参见图1，本发明在区块链的网络架构中，建立一个主业务层，并且在该层设置一定数量的业务关口节点，主业务层的业务关口节点面向用户层的用户终端提供支付相关服务。例如，用户终端之间开展互联网支付交易所产生的订单、交易记录、转账记录、支付账户等方面支付信息，都由业务关口节点进行中转传输、响应以及云端存储。业务关口节点与用户终端之间的服务是固定的，即用户终端绑定到一个或者若干个业务关口节点，由所绑定的业务关口节点对该用户终端对应的支付信息执行中转传输、响应以及云端存储。可以通过签署电子合约实现业务关口节点和用户终端之间的服务绑定。

主业务层的业务关口节点和用户层的用户终端均属于区块链架构下的网络节点，因此均可以通过网络传输共享完整的账本，从而保留了区块链架构去中心化的特性。本申请的特征在于，主业务层的每个业务关口节点必须本地保存一个完整的账本并保持区块链系统所允许的最高实时性的更新。而用户终端对账本的获取则采取以下方式的任意一种或者多种：用户终端向服务于本用户终端的业务关口节点发送账本请求，账本请求记载了用户终端所请求获得的账本段或者交易信息条件，由业务关口节点将用户终端所请求的账本段或者账本中包含的且满足交易信息条件的交易信息发送给该用户终端；服务于用户终端的业务关口节点根据与用户终端相对应的推送条件，将每次账本更新后新增的且与该推送条件符合的账本段或者交易信息主动推送给用户终端。其中，业务关口节点不允许拒绝其所服务的用户终端对完整账本的获取，并且用户终端可以对账本中任意位置、数量的账本段或交易信息进行获取，这一点可以基于电子合约来加以实现。

为了保障用户终端所获得的账本的真实性和可验证性，避免对用户终端的篡改和欺骗行为，允许用户终端对从业务关口节点获取的账本段或者交易信息执行验证。验证方式包括以下至少一种：由用户终端向主业务层的任意一个业务关口节点(不限于服务于该用户终端的业务关口节点)发送完整账本下载请求，从而从所述任意一个业务关口节点下载完整账本，并利用区块链基于哈希(HASH)算法的验证机制对用户终端所获取的账本段或者交易信息进行验证；由用户终端向主业务层的任意一个业务关口节点(不限于服务于该用户终端的业务关口节点)发送验证请求并提供希望验证的账本段或者交易信息，由所述任意一个业务关口节点基于自身的完整账本，利用区块链基于哈希(HASH)算法的验证机制对用户终端提供的账本段或者交易信息执行验证，并反馈给用户终端验证结果。主业务层的业务关口节点不允许拒绝任意用户终端的验证请求，这一点也可以基于电子合约来加以实现。

从而，对于作为互联网支付服务主要面向的用户终端来说，自身并不需要下载和保存一个体量巨大且更新很快的完整账本，而是可以随时从服务于自身的业务关口节点获取任意数量、位置的账本段和交易信息，乃至完整的账本中全部的账本段和交易信息，这里所谈到的账本段可以由账本中的至少一个区块组成，因此实质上用户终端仍然共享了区块链架构下的完整账本。而且，为了防止业务关口节点对其服务的用户终端的欺骗，还建立了上述验证机制，实质上维护了区块链架构去中心化、分布式的特性，而且提高了账本更新的效率，降低了用户终端的成本和开销。

如前文所述，所述“账本”是由一个个“区块”数据结构基于哈希算法的验证机制链连接在一起而构成的。为了将新的交易信息纳入到账本，需要向账本添加包含这些交易信息以及哈希运算验证信息的新区块，为了获得新区块的验证信息所进行的哈希运算则是一个计算量极大的共识认证过程，即POW计算，区块链架构中承担该POW计算的设备成为“矿机”，矿机之间相互竞争，彼此独立且并行的开展POW计算，直至其中一台矿机完成该POW计算，即成功获得符合必要条件的新区块的验证信息，进而各个矿机针对下一个新的区块以及更新后的现有账本，开始新一轮的POW计算。

本申请中，主业务层的每个业务关口节点作为区块链架构中的矿机，执行上述POW计算，直至其中一个业务关口节点获得新区块的验证信息，从而将记录了交易信息的新区块链接到账本已有区块，实现了账本的本轮更新。在实际应用中，业务关口节点是由互联网支付服务的提供商进行建立和维护的，因此提供商可以对业务关口节点配置强算力的硬件设施，因此显然相对于海量、零散、资源受限的用户终端，业务关口节点更为适合POW计算，能够显著提升账本更新的实时性，且主业务层的业务关口节点相互之间的账本同步更新也更加高效，有利于克服区块链架构所带来的账本更新延迟问题。

现有的区块链架构中，矿机在POW计算竞争的成功率主要决定于算力资源配置。因为哈希计算的不可逆特性，造成矿机只能尝试大量的哈希计算，直至其中某一次哈希计算取得了符合必要条件的验证信息，显然多个矿机并行竞争的情况下，在同等时间内算力资源配置多的矿机尝试的哈希计算次数也多，自然成功率高。如前文所述，如果少数强算力的矿机或者其联合体在算力方面占据了明显的优势，则可能实质上导致区块链的去中心化架构弱化甚至失效。本申请的特征在于，业务关口节点参与POW计算竞争的成功率不仅取决于其算力资源，同时也取决于由该业务关口节点绑定服务的用户终端的数量，每个业务关口节点绑定服务的用户终端的数量越多则竞争成功率越大。具体来说，可以对每个业务关口节点设置单位时间内允许执行的哈希计算次数的上限值，且该上限值正比于该节点绑定的用户终端的数量。也可以根据每个业务关口节点绑定的用户终端数量，对其通过POW计算获得的验证信息所必须符合的必要条件的严格性进行调节，该节点绑定的用户终端数量越多则严格性同比降低，例如通常以所述验证信息中前若干个比特位形成全0序列作为所述必要条件，则节点绑定的用户数量越多则要求形成全0序列的前若干个比特位的位数也同步降低。

本申请的特征还在于，主业务层的每个业务关口节点具有自身对应的业务基数；并且，业务关口节点每次为自身绑定的用户终端执行支付信息响应，则需要从业务基数中扣减单位基数。例如，某个业务关口节点的业务基数值为100000，该节点绑定的任一用户终端执行了一次支付，则要将支付订单上传给该节点，由该节点响应该支付订单而更新该用户终端的支付账户，并将这些操作作为支付信息写入账本；同时，要从该业务关口节点的业务基数值中扣除单位基数值，例如扣除0.1个业务基数值，作为执行本次支付信息响应的“成本”。如前文所述，业务关口节点参与POW计算竞争的成功率不仅取决于其算力资源，同时也取决于由该业务关口节点绑定服务的用户终端的数量，因此也需要对每个节点绑定用户终端的数量采取一定的限制机制，以避免绑定用户终端数量占据明显优势的节点实质上导致区块链的去中心化架构弱化甚至失效。基于以上业务基数值的机制，显然，如果一个节点绑定服务的用户终端数量多，发生支付的次数自然也就增多，其业务基数值的消耗量会增大，当业务基数值不足时，自然该节点就会限制继续绑定服务的用户终端数量，或者限制支付次数，这两种限制相应地都会导致用户终端转为与主业务层的其它业务关口节点进行服务绑定。从而，随着用户终端数量的相互转移，显然POW计算的成功率也在主业务层的业务关口节点之间进行了相互均衡。

而且，本申请为每个新加入主业务层的业务关口节点初始配置预定的业务基数值。各个业务关口节点作为矿机参与POW计算，每一轮POW计算中成功的矿机则会获得一定数量的业务基数值奖励。主业务层可以动态调控每一轮奖励的业务基数值的数值，从而维护主业务层中业务基数值的总量与用户终端近期的支付次数总量保持匹配。具体来说，可以设定一个观测时间窗口，根据观察时间窗口内支付次数的总量，调控每一轮奖励的业务基数值的数值。

如图1所示，其中主业务层的合约管理节点负责执行业务关口节点与用户终端之间电子合约的登记、维护和执行监控；如果业务关口节点与用户终端之间出现违反电子合约的情况则合约管理节点发出报警。进而，合约管理节点可以控制业务关口节点强制执行电子合约；或者对业务关口节点实施约束限制，例如中止该业务关口节点参与POW计算并取得业务基数值奖励，扣减业务关口节点的业务基数值，直至电子合约被执行。

主业务层的业务基数值管理节点负责记录和管理每个业务关口节点的业务基数值，具体包括：为新加入的业务关口节点新分配初始的业务基数值；根据每个业务关口节点的支付信息响应操作而扣减单位基数值；对每轮POW计算成功的业务关口节点奖励业务基数值；以及，设定所述观测时间窗口并调控每一轮奖励的业务基数值的数值。

支付信息管理节点从主业务层的每个业务关口节点获得尚未计入账本的支付信息并加入待记账支付信息池；从该信息池中每轮提取固定数据量的支付信息整合为区块，将本轮的区块发送给全部业务关口节点；对每轮POW计算成功的业务关口节点发来的验证信息进行校核，校核通过后反馈该成功的业务关口节点，以便该业务关口节点对区块添加验证信息后链接到账本；以及将校核结果通知所述业务基数值管理节点；

POW计算管理节点对每个业务关口节点执行POW计算进行监控和管理，判断业务关口节点单位时间内执行POW计算的次数是否达到上限值，在达到上限值的情况下命令该业务关口节点暂停计算，或者针对每个业务关口节点设置验证信息所必须符合的必要条件的严格性。

图2示出了每个业务关口节点的具体结构，包括用户终端管理模块、支付信息处理模块、账本管理模块；

所述用户终端管理模块用于实现本业务关口节点与用户终端服务的绑定以及电子合约的签署，并将绑定的用户终端数量提供给所述POW计算管理节点，将电子合约提供给所述合约管理节点；

所述支付信息处理模块用于从绑定服务的用户终端获得支付信息，以及从其它业务关口节点获得所绑定的用户终端相关的支付信息，中转传输、响应及存储所述支付信息，以及将支付信息上传给支付信息管理节点以及业务基数值管理节点；

所述账本管理模块用于从其它业务关口节点接收本轮更新的账本，以及在本业务关口节点POW计算成功的情况下根据从支付信息管理节点获得的本轮区块更新账本，并将更新的账本发送给其它业务关口节点；以及用于响应用户终端的账本请求、完整账本下载请求以及验证请求；

所述POW计算模块用于基于账本中已有的区块以及从支付信息管理节点接收的本轮区块按照哈希算法执行本轮POW计算，并初步判断每轮POW计算所得的验证信息是否达到必要条件；在初步判断达到必要条件且未从其它业务关口节点获得本轮更新后的账本的情况下，将所述验证信息发送给所述支付信息管理节点进行校核；在从其它业务关口节点获得本轮更新后的账本的情况下停止本轮的POW计算并启动新一轮的POW计算；以及对POW计算管理节点的命令进行响应。

基于上述互联网支付信息系统，本申请还请求保护一种基于区块链架构的互联网支付方法，包括以下步骤：

通过主业务层的每个业务关口节点，本地保存一个完整的账本并保持区块链系统所允许的最高实时性的更新；

采取以下方式的任意一种或者多种实现用户终端对账本的获取：由用户终端向服务于本用户终端的业务关口节点发送账本请求，账本请求记载了用户终端所请求获得的账本段或者交易信息条件，由业务关口节点将用户终端所请求的账本段或者账本中包含的且满足交易信息条件的交易信息发送给该用户终端；由服务于用户终端的业务关口节点根据与用户终端相对应的推送条件，将每次账本更新后新增的且与该推送条件符合的账本段或者交易信息主动推送给用户终端；

以及，由主业务层的每个业务关口节点作为区块链架构中的矿机，执行上述POW计算，直至其中一个业务关口节点获得新区块的验证信息，从而将记录了交易信息的新区块链接到账本已有区块，实现了账本的本轮更新；并且业务关口节点参与POW计算竞争的成功率取决于其算力资源和由该业务关口节点绑定服务的用户终端的数量，每个业务关口节点绑定服务的用户终端的数量越多则竞争成功率越大；

并且，业务关口节点每次为自身绑定的用户终端执行支付信息响应，则需要从自身对应的业务基数中扣减单位基数；为每个新加入主业务层的业务关口节点初始配置预定的业务基数值；各个业务关口节点作为矿机参与POW计算，每一轮POW计算中成功的矿机则会获得一定数量的业务基数值奖励。

本发明的有益效果在于：首先，作为互联网支付服务主要面向的用户终端，自身并不需要下载和保存一个体量巨大且更新很快的完整账本，而是可以随时从服务于自身的业务关口节点获取任意数量、位置的账本段和交易信息，乃至完整的账本中全部的账本段和交易信息，实质上维护了区块链架构去中心化、分布式的特性，而且提高了账本更新的效率，降低了用户终端的成本和开销；第二，业务关口节点更为适合POW计算，能够显著提升账本更新的实时性，且主业务层的业务关口节点相互之间的账本同步更新也更加高效，有利于克服区块链架构所带来的账本更新延迟问题；第三，根据绑定服务的用户终端数量，决定业务关口节点POW计算的成功率，并且基于业务基数值维持业务关口节点服务用户终端的动态均衡，实质上维护了区块链的去中心化架构和共识机制。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于区块链架构的互联网支付信息系统，其特征在于，包括：

主业务层，并且在该层设置一定数量的业务关口节点；主业务层的业务关口节点面向用户层的用户终端提供支付相关服务，用户终端绑定到一个或者若干个业务关口节点，由所绑定的业务关口节点对该用户终端对应的支付信息执行中转传输、响应以及云端存储；

主业务层的每个业务关口节点本地保存一个完整的账本并保持区块链系统所允许的最高实时性的更新；

并且，主业务层的每个业务关口节点作为区块链架构中的矿机，执行上述POW计算，直至其中一个业务关口节点获得新区块的验证信息，从而将记录了交易信息的新区块链接到账本已有区块，实现了账本的本轮更新；业务关口节点参与POW计算竞争的成功率取决于其算力资源以及该业务关口节点绑定服务的用户终端的数量，每个业务关口节点绑定服务的用户终端的数量越多则竞争成功率越大；

主业务层的每个业务关口节点具有自身对应的业务基数；并且，业务关口节点每次为自身绑定的用户终端执行支付信息响应，则需要从业务基数中扣减单位基数；

用户终端对账本的获取则采取以下方式的任意一种或者多种：用户终端向服务于本用户终端的业务关口节点发送账本请求，账本请求记载了用户终端所请求获得的账本段或者交易信息条件，由业务关口节点将用户终端所请求的账本段或者账本中包含的且满足交易信息条件的交易信息发送给该用户终端；服务于用户终端的业务关口节点根据与用户终端相对应的推送条件，将每次账本更新后新增的且与该推送条件符合的账本段或者交易信息主动推送给用户终端。

2.如权利要求1所述的基于区块链架构的互联网支付信息系统，其特征在于，所述用户终端对从业务关口节点获取的账本段或者交易信息执行验证；验证方式包括以下至少一种：由用户终端向主业务层的任意一个业务关口节点(不限于服务于该用户终端的业务关口节点)发送完整账本下载请求，从而从所述任意一个业务关口节点下载完整账本，并利用区块链基于哈希(HASH)算法的验证机制对用户终端所获取的账本段或者交易信息进行验证；由用户终端向主业务层的任意一个业务关口节点(不限于服务于该用户终端的业务关口节点)发送验证请求并提供希望验证的账本段或者交易信息，由所述任意一个业务关口节点基于自身的完整账本，利用区块链基于哈希(HASH)算法的验证机制对用户终端提供的账本段或者交易信息执行验证，并反馈给用户终端验证结果。

3.如权利要求1所述基于区块链架构的互联网支付信息系统，其特征在于，每个业务关口节点作为矿机参与POW计算，每一轮POW计算中成功的矿机则会获得一定数量的业务基数值奖励。

4.如权利要求1所述的基于区块链架构的互联网支付信息系统，其特征在于，每个业务关口节点设置单位时间内允许执行的哈希计算次数的上限值，且该上限值正比于该节点绑定的用户终端的数量；和/或，根据每个业务关口节点绑定的用户终端数量，对其通过POW计算获得的验证信息所必须符合的必要条件的严格性进行调节，该节点绑定的用户终端数量越多则严格性同比降低。

5.如权利要求1所述的基于区块链架构的互联网支付信息系统，其特征在于，主业务层的合约管理节点负责执行业务关口节点与用户终端之间电子合约的登记、维护和执行监控；如果业务关口节点与用户终端之间出现违反电子合约的情况则合约管理节点发出报警；进而，合约管理节点可以控制业务关口节点强制执行电子合约；或者对业务关口节点实施约束限制，直至电子合约被执行。

6.如权利要求1所述的基于区块链架构的互联网支付信息系统，其特征在于，主业务层的业务基数值管理节点负责记录和管理每个业务关口节点的业务基数值，具体包括：为新加入的业务关口节点新分配初始的业务基数值；根据每个业务关口节点的支付信息响应操作而扣减单位基数值；对每轮POW计算成功的业务关口节点奖励业务基数值；以及，设定所述观测时间窗口并调控每一轮奖励的业务基数值的数值。

7.如权利要求1所述的基于区块链架构的互联网支付信息系统，其特征在于，主业务层的支付信息管理节点从主业务层的每个业务关口节点获得尚未计入账本的支付信息并加入待记账支付信息池；从该信息池中每轮提取固定数据量的支付信息整合为区块，将本轮的区块发送给全部业务关口节点；对每轮POW计算成功的业务关口节点发来的验证信息进行校核，校核通过后反馈该成功的业务关口节点，以便该业务关口节点对区块添加验证信息后链接到账本；以及将校核结果通知所述业务基数值管理节点。

8.如权利要求1所述的基于区块链架构的互联网支付信息系统，其特征在于，主业务层的POW计算管理节点对每个业务关口节点执行POW计算进行监控和管理，判断业务关口节点单位时间内执行POW计算的次数是否达到上限值，在达到上限值的情况下命令该业务关口节点暂停计算，或者针对每个业务关口节点设置验证信息所必须符合的必要条件的严格性。

9.如权利要求1所述的基于区块链架构的互联网支付信息系统，其特征在于，每个业务关口节点的具体结构，包括用户终端管理模块、支付信息处理模块、账本管理模块、POW计算模块；

所述用户终端管理模块用于实现本业务关口节点与用户终端服务的绑定以及电子合约的签署，并将绑定的用户终端数量提供给所述POW计算管理节点，将电子合约提供给所述合约管理节点；

所述支付信息处理模块用于从绑定服务的用户终端获得支付信息，以及从其它业务关口节点获得所绑定的用户终端相关的支付信息，中转传输、响应及存储所述支付信息，以及将支付信息上传给支付信息管理节点以及业务基数值管理节点；

所述账本管理模块用于从其它业务关口节点接收本轮更新的账本，以及在本业务关口节点POW计算成功的情况下根据从支付信息管理节点获得的本轮区块更新账本，并将更新的账本发送给其它业务关口节点；以及用于响应用户终端的账本请求、完整账本下载请求以及验证请求；

所述POW计算模块用于基于账本中已有的区块以及从支付信息管理节点接收的本轮区块按照哈希算法执行本轮POW计算，并初步判断每轮POW计算所得的验证信息是否达到必要条件；在初步判断达到必要条件且未从其它业务关口节点获得本轮更新后的账本的情况下，将所述验证信息发送给所述支付信息管理节点进行校核；在从其它业务关口节点获得本轮更新后的账本的情况下停止本轮的POW计算并启动新一轮的POW计算；以及对POW计算管理节点的命令进行响应。

10.一种基于区块链架构的互联网支付方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过主业务层的每个业务关口节点，本地保存一个完整的账本并保持区块链系统所允许的最高实时性的更新；

采取以下方式的任意一种或者多种实现用户终端对账本的获取：由用户终端向服务于本用户终端的业务关口节点发送账本请求，账本请求记载了用户终端所请求获得的账本段或者交易信息条件，由业务关口节点将用户终端所请求的账本段或者账本中包含的且满足交易信息条件的交易信息发送给该用户终端；由服务于用户终端的业务关口节点根据与用户终端相对应的推送条件，将每次账本更新后新增的且与该推送条件符合的账本段或者交易信息主动推送给用户终端；

以及，由主业务层的每个业务关口节点作为区块链架构中的矿机，执行上述POW计算，直至其中一个业务关口节点获得新区块的验证信息，从而将记录了交易信息的新区块链接到账本已有区块，实现了账本的本轮更新；并且业务关口节点参与POW计算竞争的成功率取决于其算力资源和由该业务关口节点绑定服务的用户终端的数量，每个业务关口节点绑定服务的用户终端的数量越多则竞争成功率越大；

并且，业务关口节点每次为自身绑定的用户终端执行支付信息响应，则需要从自身对应的业务基数中扣减单位基数；为每个新加入主业务层的业务关口节点初始配置预定的业务基数值；各个业务关口节点作为矿机参与POW计算，每一轮POW计算中成功的矿机则会获得一定数量的业务基数值奖励。

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