CN112907329A - 一种基于联盟链的车货匹配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于联盟链的车货匹配方法，实现快递公司车源整合共享，保证系统安全，在保障车货双方信息真实性同时提高交易效率，解决交易纠纷。其技术方案为：用户注册，建立用户信息子链；初始化车货匹配区块链；采集货源与车源信息；货主利用私钥对货源信息数字签名并利用区块链广播机制广播至全网，货车司机将车源信息广播至全网；货源信息与车源信息依照智能合约自动匹配；货车司机获取车源信息并核实后向货主发出响应信息，对运输信息数字签名后一并发至货主；货主对运输信息做出反馈，无异议则根据共识机制生成车货匹配信息并上链，否则重新匹配；派送完成交易成功后，根据信托银行自动支付智能合约实现支付，生成支付信息并上链。

Description

一种基于联盟链的车货匹配方法

技术领域

本发明涉及快递物流领域中的公路货运运力整合技术，具体涉及一种基于联盟链的车货匹配技术。

背景技术

近年来，随着我国综合运输体系不断发展，公路网的覆盖范围不断扩大，传统的车货匹配系统存在着以下的大量问题。

问题一：车货双方交易信息真实性存疑，缺乏监管机制，货主与货车司机身份有待证实，货源信息与车源信息真实性存在问题，交易信息全程可靠性及不可篡改性存在问题。

问题二：车货双方信息具有不对称性且透明度低，传统车货匹配平台中，货主与货车司机可以访问的车源及货源信息有限，且由于中心化特性，不同货主或货车司机获得的信息可能存在差异，因此车找货难，货找车难。

问题三：车货双方交易过程中存在纠纷等信任问题，传统车货匹配平台通常只提供交易双方交流平台，纠纷往往于线下解决，且解决方式的及时性与可靠性存在问题，拖欠罚款等现象时有发生。

问题四：传统车货匹配系统具有中心化特性，第三方可靠性有需考证，且存在单点故障问题。

因此，目前业界亟待开发一种新的车货匹配系统，来克服上述问题。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种基于联盟链的车货匹配方法，实现快递公司间大量车源的整合与共享，保证系统安全可靠，在保障车货双方信息真实性的同时提高了交易效率，解决了车货匹配中的交易纠纷问题。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种基于联盟链的车货匹配方法，方法包括：

步骤一：用户注册，建立用户信息子链；

步骤二：初始化车货匹配区块链；

步骤三：采集货源信息与车源信息，货主利用私钥对货源信息数字签名并利用区块链广播机制广播至全网，货车司机利用区块链广播机制将车源信息广播至全网；

步骤四：在区块链上创建车货自动匹配智能合约账户，车货匹配平台根据货源信息与车源信息依照智能合约自动匹配；

步骤五：根据车货自动匹配智能合约，货主和货车司机双方确认货源信息与车源信息后，若无异议则根据PBFT共识机制将车货匹配信息上链，否则跳转至步骤三进行重新匹配；

步骤六：在派送完成、交易成功后，根据信托银行自动支付智能合约实现支付，生成支付信息并上链。

根据本发明的基于联盟链的车货匹配方法的一实施例，步骤一进一步包含：

步骤1.1：用户注册时，选择自己的身份类别，同时提交有效身份信息，若用户为货主，则需第三方系统对其身份信息进行认证，若用户为货车司机，则需所属快递公司对其身份进行认证，从而保障身份信息的真实性；

步骤1.2：生成注册用户的公钥、私钥与钱包地址。

根据本发明的基于联盟链的车货匹配方法的一实施例，在步骤二中，车货匹配区块链的私钥为随机生成的256位整数，利用椭圆曲线加密算法，使用不同的椭圆曲线生成相应公钥。

根据本发明的基于联盟链的车货匹配方法的一实施例，步骤三进一步包含：

步骤3.1：通过椭圆曲线加密算法实现对货源信息和车源信息的加密，货主和货车司机在车货匹配平台上发布经加密的货源信息与车源信息；

步骤3.2：货源信息利用步骤1.2生成的货主用户的私钥对货源信息进行数字签名，并将签名与货源信息依据网络层广播机制广播至全网；车源信息依据网络层的广播机制进行广播，其中将区块链中的所有节点设置为监听节点，货源信息与车源信息通过P2P进行传输，并进行分布式网络存储。

根据本发明的基于联盟链的车货匹配方法的一实施例，步骤四的智能合约账户包括：随机数、账户余额、合约代码与账户存储。

根据本发明的基于联盟链的车货匹配方法的一实施例，在步骤四中，在智能合约触发条件中，将车货匹配最优化问题的约束条件作为智能合约的触发条件，仅有在匹配的情况下方可进行车货匹配最优化目标函数的运算。

根据本发明的基于联盟链的车货匹配方法的一实施例，步骤五进一步包括：

步骤5.1：依照智能合约，货车司机对数字签名的货源信息进行解密，访问货源信息并对其进行核实，向货主发出响应信息并进行加密，同时向货主发出运输信息，并利用货车司机自己的私钥对运输信息进行数字签名，同运输信息一同发送至货主；

步骤5.2：货主利用自己的私钥对加密的响应消息解密，通过响应信息获得车源信息，确认货车司机的身份信息，利用货车司机的公钥对运输信息进行解密，若货主对货车司机的运输服务存疑，则跳转至步骤三进行重新匹配，若无异议则根据PBFT共识机制，车货匹配信息区块上链。

根据本发明的基于联盟链的车货匹配方法的一实施例，步骤六进一步包括：

货主、货车司机以及货车匹配平台同时对交易合约信息进行数字签名，在区块链上创建自动支付的智能合约账户，该自动支付智能合约账户包括：随机数、账户余额、合约代码与账户存储；

合约代码于三方完成数字签名时触发，实现双方信托银行的自动支付，若违约则违约方自动支付相应罚金；

根据区块链广播机制将支付信息全网广播，根据PBFT算法实现共识将支付信息上链。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的车货匹配方法利用区块链的HASH算法，交易双方身份信息可加密为唯一的哈希值，从而避免了假冒欺骗行为的发生，利用区块链的PBFT共识算法，信息一旦于全网范围经过验证并添加至区块链，就很难被修改或删除，且区块链上发生的任意交易都包含完整记录，故交易信息不可篡改且可溯源，信息真实可靠；此外，本发明利用区块链本质上属于一种去中心化的P2P系统的特点，人人记账保证人人可获取完整的车源信息及货源信息，从而实现信息透明，且基于去中心化特性，不存在不同节点间获得信息不对称的问题。本发明还利用区块链的智能合约，一旦交易过程存在违约行为，自动触发智能合约，对违约方实施惩罚措施。最后，本发明利用区块链每个节点对等维护一个账本并参与整个系统的共识的特点，若出现单点故障，整个系统仍可正常运转，且本系统采用PBFT共识算法，错误节点个数不超过总节点个数的1/3便可进行正确决策，因此系统具备较高可靠性。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了本发明的基于联盟链的车货匹配方法所基于的系统架构图。

图2示出了本发明的基于联盟链的车货匹配方法所基于的模型示意图。

图3示出了本发明的基于联盟链的车货匹配方法所基于的交互时序图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

图1示出了本发明的基于联盟链的车货匹配方法所基于的系统架构。请参见图1，车货匹配方法所基于的系统架构包括四个层次：用户层、逻辑层、网络层和数据层。

用户层包括个人要素和机构要素。其中个人要素包括货主及货车司机，机构要素包括快递公司、银行、管理部门以及第三方系统。在用户层的架构中，货主以及特定快递公司的货车司机是参与交易过程的实体，快递公司以及第三方系统需要对用户身份进行验证，用户信托银行间完成支付，管理部门作为区块链上的系统共识节点。

逻辑层包括：用户注册、货源信息发布、车源信息发布、交易合约发布、自动支付。车货匹配方法所基于的最优化模型通过逻辑层中的智能合约进行设置，将车货匹配最优化问题的约束条件作为智能合约的触发条件，即车型、承载量、货物体积、货物长度条件，作为智能合约的触发条件，触发车货匹配最优化问题的目标函数，从而得到车货匹配最优解。逻辑层中的处理通过创建智能合约账户编写智能合约的方式进行实现。智能合约通过以太坊虚拟机进行编译、部署和执行。交易信息通过PBFT共识过程实现数据上链。

网络层所做的处理是利用广播机制将区块信息进行全网广播，区块链为典型的P2P架构。

数据层包括：信息以区块形式通过哈希值链接，打包等待共识，通过共识的区块将信息链接到区块链尾(数据层基于以太坊区块链进行实现)。除此之外，还包含数字签名、哈希函数、默克尔树等信息。

图2示出了本发明的基于联盟链的车货匹配方法所基于的模型，图3示出了本发明的基于联盟链的车货匹配方法所基于的交互时序。请同时参见图2和图3，本发明的基于联盟链的车货匹配方法的一实施例的具体实施步骤如下。

步骤一：用户注册，建立用户信息子链。

步骤一进一步包含以下两步骤的处理。

步骤1.1：用户注册时，选择自己的身份类别(货主/货车司机)，同时提交有效身份信息。若用户为货主，则需第三方系统对其身份信息进行认证，若用户为货车司机，则需所属快递公司对其身份进行认证，从而保障身份信息的真实性。

步骤1.2：生成注册用户的公钥、私钥与钱包地址。本实施例采用ECDSA 椭圆曲线加密算法进行实现。用户户私钥为随机生成的256位整数，利用 ECDSA算法，使用不同的椭圆曲线生成公钥，公钥生成后，对其进行SHA-256 哈希运算，从而生成用户的钱包地址(即私钥→公钥→钱包地址，该过程不可逆)。

步骤二：初始化车货匹配区块链。

VCM为车货匹配链的初始状态。V表示车源，C表示货源，车源与货源共同构成了车货匹配区块链中的区块，区块表示为笛卡尔集合T，T＝{t_i∈V×C}，其中t_i表示以车源集合V中元素为第一元素，以货源集合C中元素为第二元素构成的有序对；U表示用户信息子链；CM表示车货匹配区块链共识层的共识机制；SC表示车货匹配区块链应用层的智能合约。车货匹配区块链初始化为 VCM＝(V,C,T,CM,SC)。车货匹配区块链的私钥为随机生成的256位整数，利用 ECDSA算法，使用不同的椭圆曲线生成相应公钥。

步骤三：采集货源信息与车源信息，货主利用私钥对货源信息数字签名并利用区块链广播机制广播至全网，货车司机利用区块链广播机制将车源信息广播至全网。

步骤三进一步包括以下两个步骤的处理。

步骤3.1：c_i与v_j表示分别表示货源C中第i个货主的需求与车源V中第j 个提供送货服务的货车司机。c_i与v_j的密钥对依然通过ECDSA加密算法实现，从而实现对第i个货主的货源信息以及第j个提供送货服务的货车司机的车源信息的加密。c_i与v_j于车货匹配平台发布相应的货源信息与车源信息。其中，货源信息包括：寄件人身份证明id_i、货物数量cn_i、货物类型ct_i、出发地l_i、目的地d_i、期望车型vm_i、货物重量w_i、期望车长cl_i、货物体积vl_i、期望提货时间e_i以及价格p_i；车源信息包括：货车车牌号lp_j、货车型号vm_j、货车承载量w_j、车厢容积vl_j、货车车长cl_j、当前地址l_j、期望取货时间e_j、期望送货地 epj。

步骤3.2：c_i发布的货源信息利用步骤1.2中生成的货主用户的私钥对货源信息进行数字签名，并将签名与货源信息依据网络层广播机制广播至全网。v_j发布的车源信息依据网络层的广播机制进行广播。将所有节点设置为监听节点。货源信息与车源信息通过P2P进行传输，并进行分布式网络存储。

步骤四：在区块链上创建车货匹配的智能合约账户，智能合约账户包括：随机数、账户余额、合约代码与账户存储。车货匹配平台根据c_i与v_j发布的货源信息与车源信息依照智能合约自动匹配。

合约代码于货主期望车型vm_i与货车型号vm_j相同且货物重量w_i小于等于货车承载量w_j、货物体积vl_i小于等于车厢容积vl_j、期望车长cl_i小于等于货车车长cl_j时触发智能合约，解决车货匹配最优化问题。

车货匹配最优化目标函数如下：

约束条件：

vm_i＝vm_j

w_i≤w_j

vl_i≤vl_j

cl_i≤cl_j

将目标函数值设置为智能合约SC，其中w1、w2、……、w7为权重信息。若不满足最优化约束条件，则返回无相应车源，匹配结束。

在智能合约触发条件中，将约束条件：货主期望车型vm_i与货车型号vm_j相同且货物重量w_i小于等于货车承载量w_j、货物体积vl_i小于等于车厢容积vl_j、期望车长cl_i小于等于货车车长cl_j作为智能合约的触发条件，仅有在上述条件都满足的情况下方可进行车货匹配最优化目标函数的运算。

步骤五：根据智能合约，货主和货车司机双方确认货源信息与车源信息后，若无异议则根据PBFT共识机制将车货匹配信息上链，否则跳转至步骤三进行重新匹配。

步骤五的处理进一步包括以下两步。

步骤5.1：依照智能合约，为货主i提供送货服务的货车司机j通过c_i的公钥对数字签名的货源信息进行解密，访问货源信息并对其进行核实。核实信息后，为货主i提供送货服务的货车司机j向货主i发出响应信息，并用c_i的公钥对响应信息进行加密。同时向货主i发出运输信息tr_i,j，并利用自身的私钥对运输信息进行数字签名，同运输信息一同发送至货主i。

步骤5.2：货主c_i利用自己的私钥对加密的响应消息解密。通过响应信息获得车源信息，确认货车司机j身份信息。利用v_j的公钥对具体运输信息tr_i,j进行解密，若货主i对货车司机j的运输服务存疑，则跳转至步骤三进行重新匹配，若无异议则根据PBFT共识机制，车货匹配信息区块上链。

步骤六：在派送完成、交易成功后(即司机将货源成功送至目的地后)，根据信托银行自动支付智能合约实现支付，生成支付信息并上链。

具体而言，货主c_i、货车司机v_j以及货车匹配平台同时对交易合约信息进行数字签名。在区块链上创建自动支付智能合约账户，该自动支付智能合约账户包括：随机数、账户余额、合约代码与账户存储。合约代码于三方完成数字签名时触发，实现双方信托银行的自动支付。将交易双方出现违约行为设置为智能合约的触发条件，一旦条件触发，设置惩罚措施。若违约，则违约方自动支付相应罚金。根据区块链广播机制将支付信息全网广播。根据PBFT算法实现共识，将支付信息上链。

从上述实施例可以看出，本发明的方法在保证车货双方身份信息真实性的同时，也保证了车源及货源信息的真实性，且不存在车货双方信息不对称且透明度低的问题。针对交易过程中的纠纷，可以通过触发智能合约线上解决，且安全可靠，并且系统不存在单点故障等第三方平台常见问题。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP 与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM 存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM 或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (8)

1.一种基于联盟链的车货匹配方法，其特征在于，方法包括：

步骤一：用户注册，建立用户信息子链；

步骤二：初始化车货匹配区块链；

步骤三：采集货源信息与车源信息，货主利用私钥对货源信息数字签名并利用区块链广播机制广播至全网，货车司机利用区块链广播机制将车源信息广播至全网；

步骤四：在区块链上创建车货自动匹配智能合约账户，车货匹配平台根据货源信息与车源信息依照智能合约自动匹配；

步骤五：根据车货自动匹配智能合约，货主和货车司机双方确认货源信息与车源信息后，若无异议则根据PBFT共识机制将车货匹配信息上链，否则跳转至步骤三进行重新匹配；

步骤六：在派送完成、交易成功后，根据信托银行自动支付智能合约实现支付，生成支付信息并上链。

2.根据权利要求1所述的基于联盟链的车货匹配方法，其特征在于，步骤一进一步包含：

步骤1.1：用户注册时，选择自己的身份类别，同时提交有效身份信息，若用户为货主，则需第三方系统对其身份信息进行认证，若用户为货车司机，则需所属快递公司对其身份进行认证，从而保障身份信息的真实性；

步骤1.2：生成注册用户的公钥、私钥与钱包地址。

3.根据权利要求1所述的基于联盟链的车货匹配方法，其特征在于，在步骤二中，车货匹配区块链的私钥为随机生成的256位整数，利用椭圆曲线加密算法，使用不同的椭圆曲线生成相应公钥。

4.根据权利要求2所述的基于联盟链的车货匹配方法，其特征在于，步骤三进一步包含：

步骤3.1：通过椭圆曲线加密算法实现对货源信息和车源信息的加密，货主和货车司机在车货匹配平台上发布经加密的货源信息与车源信息；

步骤3.2：货源信息利用步骤1.2生成的货主用户的私钥对货源信息进行数字签名，并将签名与货源信息依据网络层广播机制广播至全网；车源信息依据网络层的广播机制进行广播，其中将区块链中的所有节点设置为监听节点，货源信息与车源信息通过P2P进行传输，并进行分布式网络存储。

5.根据权利要求1所述的基于联盟链的车货匹配方法，其特征在于，步骤四的智能合约账户包括：随机数、账户余额、合约代码与账户存储。

6.根据权利要求1所述的基于联盟链的车货匹配方法，其特征在于，在步骤四中，在智能合约触发条件中，将车货匹配最优化问题的约束条件作为智能合约的触发条件，仅有在匹配的情况下方可进行车货匹配最优化目标函数的运算。

7.根据权利要求1所述的基于联盟链的车货匹配方法，其特征在于，步骤五进一步包括：

步骤5.1：依照智能合约，货车司机对数字签名的货源信息进行解密，访问货源信息并对其进行核实，向货主发出响应信息并进行加密，同时向货主发出运输信息，并利用货车司机自己的私钥对运输信息进行数字签名，同运输信息一同发送至货主；

步骤5.2：货主利用自己的私钥对加密的响应消息解密，通过响应信息获得车源信息，确认货车司机的身份信息，利用货车司机的公钥对运输信息进行解密，若货主对货车司机的运输服务存疑，则跳转至步骤三进行重新匹配，若无异议则根据PBFT共识机制，车货匹配信息区块上链。

8.根据权利要求1所述的基于联盟链的车货匹配方法，其特征在于，步骤六进一步包括：

货主、货车司机以及货车匹配平台同时对交易合约信息进行数字签名，在区块链上创建自动支付的智能合约账户，该自动支付智能合约账户包括：随机数、账户余额、合约代码与账户存储；

合约代码于三方完成数字签名时触发，实现双方信托银行的自动支付，若违约则违约方自动支付相应罚金；

根据区块链广播机制将支付信息全网广播，根据PBFT算法实现共识将支付信息上链。

Images