CN113609224A - 一种基于区块链实现隐私保护的众包运行方法及系统 - Google Patents

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CN113609224A CN202110902638.4A CN202110902638A CN113609224A CN 113609224 A CN113609224 A CN 113609224A CN 202110902638 A CN202110902638 A CN 202110902638A CN 113609224 A CN113609224 A CN 113609224A
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Abstract

本发明涉及区块链技术领域，公开了一种基于区块链实现隐私保护的众包运行方法及系统，即通过由任务发布节点与工人节点在区块链上交互包含有众包任务及规则的智能合约、身份证书、公钥、解决方案和评价内容等，可以完成众包任务的发布、认领、交易和评价等环节，进而可利用区块链技术所具有的去中心化、高信任度和隐私保护能力强的特点，基于以太坊和智能合约，解决传统众包模式的单点故障问题，以及基于区块链和信誉分的诚信管理机制，解决任务发布方和工人方间的信任危机问题，以及基于哈希时间锁定合约的公平交易机制，解决任务发布方的高风险高成本问题，以及基于区块链和公钥私钥的隐私保护机制，解决任务发布者和工人间的隐私泄漏问题。

Description

一种基于区块链实现隐私保护的众包运行方法及系统
技术领域
本发明属于区块链技术领域，具体地涉及一种基于区块链实现隐私保护的众包运行方法及系统。
背景技术
近年来，众包(Crowdsourcing)在许多实际业务中得到了广泛应用，国外如Uber和Upwork等网站，国内如猪八戒等网站均采用众包模式获得了成功。众包是指任务发布者将原本由员工完成的任务自由分配给非特定的公众志愿者的行为，其任务通常是由个人来承担，但如果涉及到需要多人协作完成的任务，也有可能以依靠开源的个体生产的形式出现。在传统的众包模式中，任务发布者和工作者在一个中心化的众包平台上进行交易，第三方信任机构管理着任务发布、任务接收、信任和隐私问题。然而，传统的众包模式存在单点故障问题；同时，采用第三方机构进行管理也存在如下问题：第三方机构和任务发布者一起欺骗工人；第三方机构没有合理的对用户隐私进行保护；第三方机构容易给用户带来高风险和高成本。
目前针对众包的研究集中在以下4个方面：(1)众包机制设计；(2)任务质量评估方法的研究；(3)单点故障问题的解决；(4)隐私泄露问题的解决。当前大部分研究都只集中在一个问题的解决上，还缺乏一种全新的众包运行方法来解决传统众包模式所存在的单点故障问题、交易信任问题和隐私泄漏问题。
发明内容
为了解决传统众包模式所存在的单点故障、信任危机、高风险高成本和隐私泄漏的问题，本发明目的在于提供一种新型的且基于区块链实现隐私保护的众包运行方法及系统，可利用区块链技术所具有的去中心化、高信任度和隐私保护能力强的特点，避免出现单点故障、信任危机、高风险高成本和隐私泄漏等的问题。
第一方面，本发明提供了一种基于区块链实现隐私保护的众包运行方法，包括：
由任务发布节点使用任务发布方身份证书对包含有众包任务及规则的智能合约进行数字签名，得到已单方签名的智能合约，其中，所述任务发布方身份证书由授权中心在响应任务发布方的注册请求时，基于所述任务发布方上传的任务发布方身份信息生成并返回给该任务发布节点；
由任务发布节点根据所述已单方签名的智能合约生成任务区块，并将该任务区块添加到区块链的任务主链上；
由工人节点从所述任务主链的任务区块中，下载获取到所述已单方签名的智能合约；
由工人节点在工人方确定认领任务时，使用工人方身份证书对所述已单方签名的智能合约进行数字签名，得到已联合签名的智能合约，其中，所述工人方身份证书包含有工人方身份信息和工人方签名信息，所述工人方身份证书由所述授权中心在响应所述工人方的注册请求时，基于所述工人方上传的所述工人方身份信息生成并返回给该工人节点；
由工人节点根据工人方公钥和所述已联合签名的智能合约生成认领区块，并将该认领区块添加到以所述任务区块为起点的任务支链上，其中，所述工人方公钥由所述授权中心在响应所述工人方的注册请求时生成并与所述工人方身份证书一起返回给该工人节点，所述认领区块在所述任务支链上链接所述任务区块；
由任务发布节点从所述任务支链的认领区块中，下载获取到所述工人方公钥和所述已联合签名的智能合约；
由任务发布节点根据所述工人方公钥和所述已联合签名的智能合约中的工人方身份信息及工人方签名信息来验证所述工人方身份证书在所述已联合签名的智能合约中是否有效，若有效，则根据所述工人方身份信息从所述区块链的信誉主链上下载获取到对应工人方的当前信誉分，然后在该当前信誉分不小于预设阈值时，先使用所述工人方公钥对任务发布方公钥进行加密处理，得到公钥密文，再根据所述公钥密文生成领成区块，并将该领成区块添加到所述任务支链上，其中，所述任务发布方公钥由所述授权中心在响应所述任务发布方的注册请求时生成并与所述任务发布方身份证书一起返回给该任务发布节点，所述领成区块在所述任务支链上链接所述认领区块；
由工人节点从所述任务支链的认领区块中，下载获取到所述公钥密文，并使用与所述工人方公钥对应的工人方私钥对所述公钥密文进行解密处理，获取到所述任务发布方公钥，其中，所述工人方私钥由所述授权中心在响应所述工人方的注册请求时生成并与所述工人方身份证书一起返回给该工人节点；
由工人节点在生成与所述众包任务及规则对应的解决方案时，使用所述任务发布方公钥对所述解决方案进行加密处理，得到方案密文；
由工人节点根据本地生成的哈希值和所述方案密文生成方案区块，并将该方案区块添加到所述任务支链上，其中，所述哈希值为基于所述工人方设定的原像数据进行哈希计算得到的数值，所述哈希值用于与所述众包任务及规则中的截至时间一起完备所述已联合签名的智能合约中的哈希时间锁定合约，以便所述任务发布方和所述工人方能够基于所述哈希时间锁定合约完成在支付路径上的资金交易，所述支付路径为由任务发布节点、至少一个中间连接节点和工人节点依次首尾相连的支付通道，所述方案区块在所述任务支链上链接所述领成区块；
由任务发布节点从所述任务支链的方案区块中，下载获取到所述方案密文，并使用与所述任务发布方公钥对应的任务发布方私钥对所述方案密文进行解密处理，获取到所述解决方案，其中，所述任务发布方私钥由所述授权中心在响应所述任务发布方的注册请求时生成并与所述任务发布方身份证书一起返回给该任务发布节点；
由任务发布节点在所述任务发布方对所述解决方案作出评价后，根据评价内容生成评价区块，并将该评价区块添加到所述任务支链上，以便在所述信誉主链上基于所述评价内容更新记录所述工人方的信誉分。
基于上述发明内容，提供了一种基于区块链技术的新众包运行方案，即通过由任务发布节点与工人节点在区块链上交互包含有众包任务及规则的智能合约、身份证书、公钥、解决方案和评价内容等，可以完成众包任务的发布、认领、交易和评价等环节，进而可利用区块链技术所具有的去中心化、高信任度和隐私保护能力强的特点，基于以太坊和智能合约，解决传统众包模式的单点故障问题，以及基于区块链和信誉分的诚信管理机制，解决任务发布方和工人方间的信任危机问题，以及基于哈希时间锁定合约的公平交易机制，解决任务发布方的高风险高成本问题，以及基于区块链和公钥私钥的隐私保护机制，解决任务发布者和工人间的隐私泄漏问题，便于实际应用和推广。
在一个可能的设计中，所述任务发布方身份证书包含有任务发布方身份信息和任务发布方签名信息。
在一个可能的设计中，所述任务发布方签名信息由所述授权中心在响应所述任务发布方的注册请求时，按照如下方式计算生成：
Figure BDA0003200520220000031
式中，Str表示所述任务发布方签名信息，mod()表示取余函数，mtr表示所述任务发布方身份信息，(dtr,ntr)表示所述任务发布方私钥，dtr表示所述任务发布方私钥中的一个元素，ntr表示所述任务发布方私钥中的另一个元素；
由工人节点在下载获取到所述任务发布方公钥之后且在生成与所述众包任务及规则对应的解决方案之前，所述众包运行方法还包括：
从所述已联合签名的智能合约中获取所述任务发布方身份信息和所述任务发布方签名信息，并使用所述任务发布方公钥进行如下公式的计算：
Figure BDA0003200520220000032
式中，mt′r表示任务发布方校验信息，mod()表示取余函数，(ntr,etr)表示所述任务发布方公钥，ntr还表示所述任务发布方公钥中的一个元素，etr表示所述任务发布方公钥中的另一个元素；
判断所述任务发布方身份信息mtr与所述任务发布方校验信息mt′r是否一致；
若是，则判定所述任务发布方身份证书在所述已联合签名的智能合约中有效，并允许在本地生成所述解决方案。
在一个可能的设计中，所述工人方签名信息由所述授权中心在响应所述工人方的注册请求时，按照如下方式计算生成：
Figure BDA0003200520220000033
式中，Stc表示所述工人方签名信息，mod()表示取余函数，mtc表示所述工人方身份信息，(dtc,ntc)表示与所述工人方公钥对应的工人方私钥，dtc表示所述工人方私钥中的一个元素，ntc表示所述任务发布方私钥中的另一个元素；
由任务发布节点根据所述工人方公钥和所述已联合签名的智能合约中的工人方身份信息及工人方签名信息来验证所述工人方身份证书在所述已联合签名的智能合约中是否有效，包括：
使用所述工人方公钥进行如下公式的计算：
Figure BDA0003200520220000041
式中，mt′c表示工人方校验信息，mod()表示取余函数，(ntc,etc)表示所述工人方公钥，ntc还表示所述工人方公钥中的一个元素，etr表示所述工人方公钥中的另一个元素；
判断所述工人方身份信息mtc与所述工人方校验信息mt′c是否一致；
若是，则判定所述工人方身份证书在所述已联合签名的智能合约中有效。
在一个可能的设计中，所述众包运行方法还包括由所述授权中心在响应所述任务发布方/所述工人方的注册请求时，按照如下方式生成所述任务发布方/所述工人方的公钥和私钥：
随机选取两个分别大于100的第一素数p和第二素数q；
按照如下公式计算得到n＝p*q和
Figure BDA0003200520220000042
其中，
Figure BDA0003200520220000043
表示关于变量为n的中间函数；
选取一个整数e，并根据等式
Figure BDA0003200520220000044
计算得到数值d；
将(n,e)作为所述任务发布方/所述工人方的公钥，以及将(d,n)作为所述任务发布方/所述工人方的私钥。
在一个可能的设计中，在所述信誉主链上基于所述评价内容更新记录所述工人方的信誉分，包括：
由信誉更新节点从所述任务支链的认领区块中，下载获取到所述已联合签名的智能合约中的众包任务及规则和工人方身份信息，其中，所述信誉更新节点为在支持所述区块链的多节点网络中的任意一个节点；
由信誉更新节点从所述任务支链的评价区块中，下载获取到所述评价内容；
由信誉更新节点根据所述工人方身份信息从所述信誉主链上的记录区块中，下载获取到对应工人方的当前信誉分CR，并按照如下公式更新所述工人方的信誉分F(CR,AS)：
Figure BDA0003200520220000051
式中，AS表示所述评价内容，AS＝Q表示所述评价内容为合格，AS＝U表示所述评价内容为不合格，TH表示所述预设阈值，MAXCR表示预设的信誉分最大值，P表示在所述众包任务及规则中约定的且向所述工人方指明的获利，min()表示取最小值函数；
由信誉更新节点根据更新所得的信誉分F(CR,AS)生成新的记录区块，并将该新的记录区块添加到所述信誉主链上。
在一个可能的设计中，所述众包运行方法还包括：
由信誉更新节点在周期性的信誉更新时刻到达时，从所述信誉主链上的记录区块中下载获取到所有工人方的当前信誉分CR′；
针对所述所有工人方中的且有CR′＜TH的各个工人方，按照如下公式更新对应的信誉分F′(CR′)：
F′(CR′)＝CR′+MINP
式中，MINP表示预设的信誉分递增步长；
由信誉更新节点根据更新所得的所有信誉分F′(CR′)生成新的记录区块，并将该新的记录区块添加到所述信誉主链上。
第二方面，本发明提供了一种基于区块链实现隐私保护的众包运行系统，包括有任务发布终端和至少一个工人终端，其中，所述任务发布终端用于执行在如上第一方面或第一方面中任意可能设计所述的众包运行方法中由任务发布节点所执行的步骤，所述至少一个工人终端中的各个工人终端分别用于执行在如上第一方面或第一方面中任意可能设计所述的众包运行方法中由工人节点所执行的步骤。
在一个可能的设计中，还包括有授权中心服务器，其中，所述授权中心服务器用于执行在如上第一方面或第一方面中任意可能设计所述的众包运行方法中由授权中心所执行的步骤。
第三方面，本发明提供了另一种基于区块链实现隐私保护的众包运行系统，包括有依次布置的存储层、区块链层和应用层；
所述存储层，用于采用星际文件系统IPFS构建离线的数据库，以便存储众包任务的数据以及由工人方提交的解决方案；
所述区块链层，用于基于以太坊和智能合约实现用户注册、众包任务发布和如上第一方面或第一方面中任意可能设计所述的众包运行方法；
所述应用层，用于实现用户管理和众包任务管理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的众包运行方法的流程示意图。
图2是本发明提供的支付路径的示例图。
图3是本发明提供的第一种众包运行系统的结构示意图。
图4是本发明提供的第二种众包运行系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明示例的实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，尽管本文可能使用术语第一和第二等等来描述各种对象，但是这些对象不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个对象和另一个对象。例如可以将第一对象称作第二对象,并且类似地可以将第二对象称作第一对象，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A、单独存在B或者同时存在A和B等三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A或者同时存在A和B等两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
如图1～2所示，本实施例第一方面提供的所述基于区块链实现隐私保护的众包运行方法，可以但不限于由位于多节点网络中的且具有一定计算资源的任务发布节点及工人节点交互执行，以便基于区块链技术(即一种分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式)完成众包任务的发布、认领、交易和评价等环节，进而可利用区块链技术所具有的去中心化、高信任度和隐私保护能力强的特点，避免出现单点故障、信任危机、高风险高成本和隐私泄漏等的问题，其中，所述多节点网络为支持区块链的互联网络，所述任务发布节点为由任务发布方所持有的终端设备，所述工人节点为由工人方(即认领众包任务，通过提供对应的解决方案来获取相应报酬的人员)所持有的终端设备，例如个人计算机(Personal Computer，PC，指一种大小、价格和性能适用于个人使用的多用途计算机；台式机、笔记本电脑到小型笔记本电脑和平板电脑以及超级本等都属于个人计算机)、智能手机、个人数字助理(Personal digital assistant，PAD)或可穿戴设备等电子设备。所述基于区块链实现隐私保护的众包运行方法，可以但不限于包括有如下步骤S1～S12。
S1.由任务发布节点使用任务发布方身份证书对包含有众包任务及规则的智能合约进行数字签名，得到已单方签名的智能合约，其中，所述任务发布方身份证书由授权中心在响应任务发布方的注册请求时，基于所述任务发布方上传的任务发布方身份信息生成并返回给该任务发布节点。
在所述步骤S1中，所述任务发布方身份证书需提前由所述授权中心返回给该任务发布节点，其包含但不限于有任务发布方身份信息和任务发布方签名信息等，其中，所述任务发布方身份信息可以但不限于为注册账号等。所述众包任务及规则包含但不限于有具体的任务内容，例如救助问题、认领条件、截至时间和预期获利等信息。所述智能合约(英语：Smart contract)是一种在区块链技术中常用的且旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议，其允许在没有第三方的情况下进行可信交易，并使这些交易可追踪且不可逆转，以便所述多节点网络中的各个节点能够独立执行该智能合约。此外，所述进行数字签名的具体方式为现有技术的常用手段，于此不再赘述。
S2.由任务发布节点根据所述已单方签名的智能合约生成任务区块，并将该任务区块添加到区块链的任务主链上。
在所述步骤S2中，所述任务区块的生成及添加为区块链技术中的基本手段，例如，所述任务区块包括有第一区块头和第一区块主体，其中，所述第一区块头包含有第一区块主体的哈希值、时间戳和用于链接任务区块的上一个任务区块哈希值等，所述第一区块主体包含有所述智能合约的具体信息。
S3.由工人节点从所述任务主链的任务区块中，下载获取到所述已单方签名的智能合约。
在所述步骤S3中，具体下载获取方式即为从所述第一区块主体中获取所述已单方签名的智能合约。
S4.由工人节点在工人方确定认领任务时，使用工人方身份证书对所述已单方签名的智能合约进行数字签名，得到已联合签名的智能合约，其中，所述工人方身份证书包含有工人方身份信息和工人方签名信息，所述工人方身份证书由所述授权中心在响应所述工人方的注册请求时，基于所述工人方上传的所述工人方身份信息生成并返回给该工人节点。
在所述步骤S4中，所述工人方身份证书同样需提前由所述授权中心返回给该工人节点。
S5.由工人节点根据工人方公钥和所述已联合签名的智能合约生成认领区块，并将该认领区块添加到以所述任务区块为起点的任务支链上，其中，所述工人方公钥由所述授权中心在响应所述工人方的注册请求时生成并与所述工人方身份证书一起返回给该工人节点，所述认领区块在所述任务支链上链接所述任务区块。
在所述步骤S5中，所述认领区块的生成及添加为区块链技术中的基本手段，例如，所述认领区块包括有第二区块头和第二区块主体，其中，所述第二区块头包含有第二区块主体的哈希值、时间戳和用于链接所述任务区块的任务区块哈希值等，所述第二区块主体包含有所述工人方公钥和所述已联合签名的智能合约的具体信息。
S6.由任务发布节点从所述任务支链的认领区块中，下载获取到所述工人方公钥和所述已联合签名的智能合约。
在所述步骤S6中，具体下载获取方式即为从所述第二区块主体中获取所述工人方公钥和所述已联合签名的智能合约。
S7.由任务发布节点根据所述工人方公钥和所述已联合签名的智能合约中的工人方身份信息及工人方签名信息来验证所述工人方身份证书在所述已联合签名的智能合约中是否有效，若有效，则根据所述工人方身份信息从所述区块链的信誉主链上下载获取到对应工人方的当前信誉分，然后在该当前信誉分不小于预设阈值时，先使用所述工人方公钥对任务发布方公钥进行加密处理，得到公钥密文，再根据所述公钥密文生成领成区块，并将该领成区块添加到所述任务支链上，其中，所述任务发布方公钥由所述授权中心在响应所述任务发布方的注册请求时生成并与所述任务发布方身份证书一起返回给该任务发布节点，所述领成区块在所述任务支链上链接所述认领区块。
在所述步骤S7中，所述工人方签名信息由所述授权中心在响应所述工人方的注册请求时，按照如下方式计算生成：
Figure BDA0003200520220000081
式中，Stc表示所述工人方签名信息，mod()表示取余函数，mtc表示所述工人方身份信息，(dtc,ntc)表示与所述工人方公钥对应的工人方私钥，dtc表示所述工人方私钥中的一个元素，ntc表示所述任务发布方私钥中的另一个元素。如此由任务发布节点根据所述工人方公钥和所述已联合签名的智能合约中的工人方身份信息及工人方签名信息来验证所述工人方身份证书在所述已联合签名的智能合约中是否有效，包括但不限于有如下步骤S71～S73。
S71.使用所述工人方公钥进行如下公式的计算：
Figure BDA0003200520220000082
式中，mt′c表示工人方校验信息，mod()表示取余函数，(ntc,etc)表示所述工人方公钥，ntc还表示所述工人方公钥中的一个元素，etr表示所述工人方公钥中的另一个元素。
S72.判断所述工人方身份信息mtc与所述工人方校验信息mt′c是否一致。
S73.若是，则判定所述工人方身份证书在所述已联合签名的智能合约中有效。
在所述步骤S7中，若判定所述工人方身份证书在所述已联合签名的智能合约中有效，则表明所述工人方在所述授权中心已合法注册，为合法工人，如此可进一步判断所述工人方的信誉是否达标，反之则判定为非法工人，需使交易过程中断，即不进行后续的信誉达标判断和领成区块的生成，使得该非法工人无法上传解决方案。由于所有工人方的信誉分都将记录在所述信誉主链上的区块中，可保证信誉分具有去中心化记录和不可篡改的特点，因此可通过常规方式从所述区块链的信誉主链上下载获取到所述工人方的当前信誉分。而进一步在该当前信誉分不小于预设阈值时，表明所述工人方的当前信誉达标，可以认领众包任务，即可通过加密上链方式将所述任务发布方公钥传送给所述工人节点，其中，由于所述任务发布方公钥在上链时已加密，可以避免被其他非法工人节点或低信誉工人节点获取进而导致出现替代上传解决方案的问题。反之若该当前信誉分小于所述预设阈值，表明所述工人方的当前信誉因历史情况而不达标，作为一种惩罚将使交易过程中断，即不进行后续的领成区块的生成，使得低信誉工人也无法上传解决方案。此外，所述领成区块的生成及添加为区块链技术中的基本手段，例如，所述领成区块包括有第三区块头和第三区块主体，其中，所述第三区块头包含有第三区块主体的哈希值、时间戳和用于链接所述认领区块的认领区块哈希值等，所述第三区块主体包含有所述公钥密文的具体信息。
S8.由工人节点从所述任务支链的认领区块中，下载获取到所述公钥密文，并使用与所述工人方公钥对应的工人方私钥对所述公钥密文进行解密处理，获取到所述任务发布方公钥，其中，所述工人方私钥由所述授权中心在响应所述工人方的注册请求时生成并与所述工人方身份证书一起返回给该工人节点。
在所述步骤S8中，具体下载获取方式即为从所述第三区块主体中获取所述公钥密文。
S9.由工人节点在生成与所述众包任务及规则对应的解决方案时，使用所述任务发布方公钥对所述解决方案进行加密处理，得到方案密文。
S10.由工人节点根据本地生成的哈希值和所述方案密文生成方案区块，并将该方案区块添加到所述任务支链上，其中，所述哈希值为基于所述工人方设定的原像数据进行哈希计算得到的数值，所述哈希值用于与所述众包任务及规则中的截至时间一起完备所述已联合签名的智能合约中的哈希时间锁定合约，以便所述任务发布方和所述工人方能够基于所述哈希时间锁定合约完成在支付路径上的资金交易，所述支付路径为由任务发布节点、至少一个中间连接节点和工人节点依次首尾相连的支付通道，所述方案区块在所述任务支链上链接所述领成区块。
在所述步骤S10中，所述哈希时间锁定合约包含有哈希锁定(Hashlock)以及时间锁定(Timelock)两个部分，其中，所述哈希锁定是指对所述哈希值H，如果提供原像数据R使得Hash(R)＝H，则承诺有效，否则失效；所述时间锁定是指在所述截至时间内，工人提交方案才有效，超时则承诺工人提交的方案已失效。如果交易因为各种原因未能成功，时间锁能够让所述任务发布方拿回自己资金，因为时间锁锁住的是智能合约转移资金的功能，这样能够避免因欺诈或交易失败造成的损失。所述哈希时间锁定合约最典型的代表就是比特币的闪电网络，闪电网络提供一个可扩展的微支付通，用以提升链外的交易处理能力，使用哈希锁定将发起方的交易代币进行锁定，并通过时间锁定让接收方在某个约定的时刻前生成支付的密码学证明，并与先前约定的哈希值一致，则可完成交易。
在所述步骤S10中，所述任务发布方和所述工人方能够基于所述哈希时间锁定合约完成在支付路径上的资金交易的具体过程，包括但不限于有：假设任务发布方想开启与工人方的交易，但任务发布方需要通过中间连接者C才能与工人方建立通道进行交易，则如图2所示，首先由工人方设定原像数据R，把哈希值H＝Hash(R)告诉任务发布方及中间连接者C，然后当且仅当中间连接者C在T时刻(即截至时间)前提供与所述哈希值H对应的原像数据R，任务发布方才向中间连接者C进行条件支付(同理，当且仅当工人方在t时刻前提供与所述哈希值H对应的原像数据R，中间连接者C才向工人方进行条件支付，其中t<T)。由此工人方如果在t时刻前向中间连接者C提供原像数据R，则可以获得支付金额，此时中间连接者C已知晓原像数据R；反之，金额会返回给中间连接者C，中间连接者C不会遭受任何损失。以及中间连接者C如果在T时刻前向任务发布方提供原像数据R，则可以获得支付金额；反之，支付金额会返回给任务发布方，任务发布方不会遭受任何损失。通过前述交易机制，可在参与者理性的前提下，所有条件支付要么成功，要么交易失败，但任务发布方能拿回自己的资金，因此对于任务发布方来说，不会有任何的交易风险，同时，中间连接者C只是作为连接者的作用，因此整个交易不会产生手续费，可以节省交易成本。此外，所述方案区块的生成及添加为区块链技术中的基本手段，例如，所述方案区块包括有第四区块头和第四区块主体，其中，所述第四区块头包含有第四区块主体的哈希值、时间戳和用于链接所述领成区块的领成区块哈希值等，所述第四区块主体包含有所述哈希值和所述方案密文的具体信息。
S11.由任务发布节点从所述任务支链的方案区块中，下载获取到所述方案密文，并使用与所述任务发布方公钥对应的任务发布方私钥对所述方案密文进行解密处理，获取到所述解决方案，其中，所述任务发布方私钥由所述授权中心在响应所述任务发布方的注册请求时生成并与所述任务发布方身份证书一起返回给该任务发布节点。
在所述步骤S11中，具体下载获取方式即为从所述第四区块主体中获取所述方案密文。由于所述解决方案在上链时已加密，可以避免被其他工人节点获取进而导致出现解决方案被盗用的问题。
S12.由任务发布节点在所述任务发布方对所述解决方案作出评价后，根据评价内容生成评价区块，并将该评价区块添加到所述任务支链上，以便在所述信誉主链上基于所述评价内容更新记录所述工人方的信誉分。
在所述步骤S12中，所述评价区块的生成及添加为区块链技术中的基本手段，例如，所述评价区块包括有第五区块头和第五区块主体，其中，所述第五区块头包含有第五区块主体的哈希值、时间戳和用于链接所述方案区块的方案区块哈希值等，所述第五区块主体包含有所述评价内容的具体信息。
由此基于前述步骤S1～S12所描述的众包运行方法，提供了一种基于区块链技术的新众包运行方案，即通过由任务发布节点与工人节点在区块链上交互包含有众包任务及规则的智能合约、身份证书、公钥、解决方案和评价内容等，可以完成众包任务的发布、认领、交易和评价等环节，进而可利用区块链技术所具有的去中心化、高信任度和隐私保护能力强的特点，基于以太坊和智能合约，解决传统众包模式的单点故障问题，以及基于区块链和信誉分的诚信管理机制，解决任务发布方和工人方间的信任危机问题，以及基于哈希时间锁定合约的公平交易机制，解决任务发布方的高风险高成本问题，以及基于区块链和公钥私钥的隐私保护机制，解决任务发布者和工人间的隐私泄漏问题，便于实际应用和推广。
本实施例在前述第一方面的技术方案基础上，还具体提供了一种如何由工人节点来验证任务发布方身份证书是否有效的可能设计一，即有所述任务发布方签名信息由所述授权中心在响应所述任务发布方的注册请求时，按照如下方式计算生成：
Figure BDA0003200520220000111
式中，Str表示所述任务发布方签名信息，mod()表示取余函数，mtr表示所述任务发布方身份信息，(dtr,ntr)表示所述任务发布方私钥，dtr表示所述任务发布方私钥中的一个元素，ntr表示所述任务发布方私钥中的另一个元素。
另外，由工人节点在下载获取到所述任务发布方公钥之后且在生成与所述众包任务及规则对应的解决方案之前，所述众包运行方法还包括但不限于有由工人节点执行的且如下的步骤S81～S83。
S81.从所述已联合签名的智能合约中获取所述任务发布方身份信息和所述任务发布方签名信息，并使用所述任务发布方公钥进行如下公式的计算：
Figure BDA0003200520220000112
式中，mt′r表示任务发布方校验信息，mod()表示取余函数，(ntr,etr)表示所述任务发布方公钥，ntr还表示所述任务发布方公钥中的一个元素，etr表示所述任务发布方公钥中的另一个元素。
S82.判断所述任务发布方身份信息mtr与所述任务发布方校验信息mt′r是否一致。
S83.若是，则判定所述任务发布方身份证书在所述已联合签名的智能合约中有效，并允许在本地生成所述解决方案。
基于前述步骤S81～S83,若判定所述任务发布方身份证书在所述已联合签名的智能合约中有效，则表明所述任务发布方在所述授权中心已合法注册，为合法发布者，如此可允许在本地生成所述解决方案，反之则判定为非法发布者，不必理会其发布的众包任务。
由此基于前述所详细描述的可能设计一，可以使工人节点也能验证任务发布方身份证书是否有效，以便进一步解决任务发布方和工人方间的信任危机问题。
本实施例在前述第一方面或可能设计一的技术方案基础上，还具体提供了一种如何由授权中心来生成所述任务发布方/所述工人方的公钥和私钥的可能设计二，即有所述众包运行方法还包括由所述授权中心在响应所述任务发布方/所述工人方的注册请求时，按照如下方式生成所述任务发布方/所述工人方的公钥和私钥：随机选取两个分别大于100的第一素数p和第二素数q；按照如下公式计算得到n＝p*q和
Figure BDA0003200520220000121
其中，
Figure BDA0003200520220000122
表示关于变量为n的中间函数；选取一个整数e，并根据等式
Figure BDA0003200520220000123
计算得到数值d；将(n,e)作为所述任务发布方/所述工人方的公钥，以及将(d,n)作为所述任务发布方/所述工人方的私钥。
由于所述任务发布方和所述工人方都是用户，因此都必须到授权中心CA(Certificate Authority)进行注册，具体注册过程为：用户将自己的身份信息发送给CA，CA将根据RSA(1977年由Ron Rivest、Adi Shamir和Leonard Adleman一起提出的，RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的)算法产生公钥和私钥，然后对所述身份信息进行RSA签名，最后由CA将数字签名和密钥发送给用户，由用户保存数字签名和密钥。
本实施例在前述第一方面、可能设计一或二的技术方案基础上，还具体提供了一种如何更新工人方信誉分的可能设计三，即在所述信誉主链上基于所述评价内容更新记录所述工人方的信誉分，包括但不限于有如下步骤S131～S134。
S131.由信誉更新节点从所述任务支链的认领区块中，下载获取到所述已联合签名的智能合约中的众包任务及规则和工人方身份信息，其中，所述信誉更新节点为在支持所述区块链的多节点网络中的任意一个节点。
在所述步骤S131中，所述信誉更新节点可以是所述任务发布节点，也可以是所述工人节点，还可以是所述多节点网络中的其他节点。
S132.由信誉更新节点从所述任务支链的评价区块中，下载获取到所述评价内容。
在所述步骤S132中，具体下载获取方式即为从所述第五区块主体中获取所述评价内容。
S133.由信誉更新节点根据所述工人方身份信息从所述信誉主链上的记录区块中，下载获取到对应工人方的当前信誉分CR，并按照如下公式更新所述工人方的信誉分F(CR,AS)：
Figure BDA0003200520220000131
式中，AS表示所述评价内容，AS＝Q表示所述评价内容为合格，AS＝U表示所述评价内容为不合格，TH表示所述预设阈值，MAXCR表示预设的信誉分最大值，P表示在所述众包任务及规则中约定的且向所述工人方指明的获利，min()表示取最小值函数。
S134.由信誉更新节点根据更新所得的信誉分F(CR,AS)生成新的记录区块，并将该新的记录区块添加到所述信誉主链上。
基于前述步骤S131～S134，可根据任务发布方对工人方工作的满意程度，来对工人方的信誉分进行更新：当工人方的当前信誉分CR不小于所述预设阈值TH时，如果任务发布方对工人方的评价是合格，则信誉分加P，但最大不能超过MAXCR；而当工人方的当前信誉分CR不小于TH+P时，如果任务发布方对工人的评价是不合格，则信誉分降低为CR-P；而当工人方的当前信誉分CR在TH和TH+P之间时，如果任务发布方对工人评价是不合格，则信誉分为0，以便进入惩罚期，即工人信誉分低于所述预设阈值TH，代表工人在惩罚期，此时工人不能参与任务的交易，只能通过每经历一个周期，系统自动为其增加预设值的信誉分，等到信誉分重新达到所述预设阈值TH后才可以认领众包任务，由此所述众包运行方法还可包括但不限于有：由信誉更新节点在周期性的信誉更新时刻到达时，从所述信誉主链上的记录区块中下载获取到所有工人方的当前信誉分CR′；针对所述所有工人方中的且有CR′＜TH的各个工人方，按照如下公式更新对应的信誉分F′(CR′)：
F′(CR′)＝CR′+MINP
式中，MINP表示预设的信誉分递增步长；由信誉更新节点根据更新所得的所有信誉分F′(CR′)生成新的记录区块，并将该新的记录区块添加到所述信誉主链上。
如图3所示，本实施例第二方面提供了一种实现第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的且基于区块链实现隐私保护的众包运行系统，包括有任务发布终端和至少一个工人终端，其中，所述任务发布终端用于执行在如第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的众包运行方法中由任务发布节点所执行的步骤，所述至少一个工人终端中的各个工人终端分别用于执行在如第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的众包运行方法中由工人节点所执行的步骤。
在一种可能设计中，还包括有授权中心服务器，其中，所述授权中心服务器用于执行在如第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的众包运行方法中由授权中心所执行的步骤。
本实施例第二方面提供的前述系统的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的众包运行方法，于此不再赘述。
如图4所示，本实施例第三方面提供了另一种实现第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的且基于区块链实现隐私保护的众包运行系统，包括有依次布置的存储层、区块链层和应用层；
所述存储层，用于采用星际文件系统IPFS构建离线的数据库，以便存储众包任务的数据以及由工人方提交的解决方案；
所述区块链层，用于基于以太坊和智能合约实现用户注册、众包任务发布和如第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的众包运行方法；
所述应用层，用于实现用户管理和众包任务管理。
本实施例第三方面提供的前述系统的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的众包运行方法，于此不再赘述。
最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种基于区块链实现隐私保护的众包运行方法，其特征在于，包括：
由任务发布节点使用任务发布方身份证书对包含有众包任务及规则的智能合约进行数字签名，得到已单方签名的智能合约，其中，所述任务发布方身份证书由授权中心在响应任务发布方的注册请求时，基于所述任务发布方上传的任务发布方身份信息生成并返回给该任务发布节点；
由任务发布节点根据所述已单方签名的智能合约生成任务区块，并将该任务区块添加到区块链的任务主链上；
由工人节点从所述任务主链的任务区块中，下载获取到所述已单方签名的智能合约；
由工人节点在工人方确定认领任务时，使用工人方身份证书对所述已单方签名的智能合约进行数字签名，得到已联合签名的智能合约，其中，所述工人方身份证书包含有工人方身份信息和工人方签名信息，所述工人方身份证书由所述授权中心在响应所述工人方的注册请求时，基于所述工人方上传的所述工人方身份信息生成并返回给该工人节点；
由工人节点根据工人方公钥和所述已联合签名的智能合约生成认领区块，并将该认领区块添加到以所述任务区块为起点的任务支链上，其中，所述工人方公钥由所述授权中心在响应所述工人方的注册请求时生成并与所述工人方身份证书一起返回给该工人节点，所述认领区块在所述任务支链上链接所述任务区块；
由任务发布节点从所述任务支链的认领区块中，下载获取到所述工人方公钥和所述已联合签名的智能合约；
由任务发布节点根据所述工人方公钥和所述已联合签名的智能合约中的工人方身份信息及工人方签名信息来验证所述工人方身份证书在所述已联合签名的智能合约中是否有效，若有效，则根据所述工人方身份信息从所述区块链的信誉主链上下载获取到对应工人方的当前信誉分，然后在该当前信誉分不小于预设阈值时，先使用所述工人方公钥对任务发布方公钥进行加密处理，得到公钥密文，再根据所述公钥密文生成领成区块，并将该领成区块添加到所述任务支链上，其中，所述任务发布方公钥由所述授权中心在响应所述任务发布方的注册请求时生成并与所述任务发布方身份证书一起返回给该任务发布节点，所述领成区块在所述任务支链上链接所述认领区块；
由工人节点从所述任务支链的认领区块中，下载获取到所述公钥密文，并使用与所述工人方公钥对应的工人方私钥对所述公钥密文进行解密处理，获取到所述任务发布方公钥，其中，所述工人方私钥由所述授权中心在响应所述工人方的注册请求时生成并与所述工人方身份证书一起返回给该工人节点；
由工人节点在生成与所述众包任务及规则对应的解决方案时，使用所述任务发布方公钥对所述解决方案进行加密处理，得到方案密文；
由工人节点根据本地生成的哈希值和所述方案密文生成方案区块，并将该方案区块添加到所述任务支链上，其中，所述哈希值为基于所述工人方设定的原像数据进行哈希计算得到的数值，所述哈希值用于与所述众包任务及规则中的截至时间一起完备所述已联合签名的智能合约中的哈希时间锁定合约，以便所述任务发布方和所述工人方能够基于所述哈希时间锁定合约完成在支付路径上的资金交易，所述支付路径为由任务发布节点、至少一个中间连接节点和工人节点依次首尾相连的支付通道，所述方案区块在所述任务支链上链接所述领成区块；
由任务发布节点从所述任务支链的方案区块中，下载获取到所述方案密文，并使用与所述任务发布方公钥对应的任务发布方私钥对所述方案密文进行解密处理，获取到所述解决方案，其中，所述任务发布方私钥由所述授权中心在响应所述任务发布方的注册请求时生成并与所述任务发布方身份证书一起返回给该任务发布节点；
由任务发布节点在所述任务发布方对所述解决方案作出评价后，根据评价内容生成评价区块，并将该评价区块添加到所述任务支链上，以便在所述信誉主链上基于所述评价内容更新记录所述工人方的信誉分。
2.如权利要求1所述的众包运行方法，其特征在于，所述任务发布方身份证书包含有任务发布方身份信息和任务发布方签名信息。
3.如权利要求2所述的众包运行方法，其特征在于，所述任务发布方签名信息由所述授权中心在响应所述任务发布方的注册请求时，按照如下方式计算生成：
Figure FDA0003200520210000021
式中，Str表示所述任务发布方签名信息，mod()表示取余函数，mtr表示所述任务发布方身份信息，(dtr,ntr)表示所述任务发布方私钥，dtr表示所述任务发布方私钥中的一个元素，ntr表示所述任务发布方私钥中的另一个元素；
由工人节点在下载获取到所述任务发布方公钥之后且在生成与所述众包任务及规则对应的解决方案之前，所述众包运行方法还包括：
从所述已联合签名的智能合约中获取所述任务发布方身份信息和所述任务发布方签名信息，并使用所述任务发布方公钥进行如下公式的计算：
Figure FDA0003200520210000022
式中，m′tr表示任务发布方校验信息，mod()表示取余函数，(ntr,etr)表示所述任务发布方公钥，ntr还表示所述任务发布方公钥中的一个元素，etr表示所述任务发布方公钥中的另一个元素；
判断所述任务发布方身份信息mtr与所述任务发布方校验信息m′tr是否一致；
若是，则判定所述任务发布方身份证书在所述已联合签名的智能合约中有效，并允许在本地生成所述解决方案。
4.如权利要求1所述的众包运行方法，其特征在于，所述工人方签名信息由所述授权中心在响应所述工人方的注册请求时，按照如下方式计算生成：
Figure FDA0003200520210000023
式中，Stc表示所述工人方签名信息，mod()表示取余函数，mtc表示所述工人方身份信息，(dtc,ntc)表示与所述工人方公钥对应的工人方私钥，dtc表示所述工人方私钥中的一个元素，ntc表示所述任务发布方私钥中的另一个元素；
由任务发布节点根据所述工人方公钥和所述已联合签名的智能合约中的工人方身份信息及工人方签名信息来验证所述工人方身份证书在所述已联合签名的智能合约中是否有效，包括：
使用所述工人方公钥进行如下公式的计算：
Figure FDA0003200520210000031
式中，m′tc表示工人方校验信息，mod()表示取余函数，(ntc,etc)表示所述工人方公钥，ntc还表示所述工人方公钥中的一个元素，etr表示所述工人方公钥中的另一个元素；
判断所述工人方身份信息mtc与所述工人方校验信息m′tc是否一致；
若是，则判定所述工人方身份证书在所述已联合签名的智能合约中有效。
5.如权利要求3或4所述的众包运行方法，其特征在于，所述众包运行方法还包括由所述授权中心在响应所述任务发布方/所述工人方的注册请求时，按照如下方式生成所述任务发布方/所述工人方的公钥和私钥：
随机选取两个分别大于100的第一素数p和第二素数q；
按照如下公式计算得到n＝p*q和
Figure FDA0003200520210000032
其中，
Figure FDA0003200520210000033
表示关于变量为n的中间函数；
选取一个整数e，并根据等式
Figure FDA0003200520210000034
计算得到数值d；
将(n,e)作为所述任务发布方/所述工人方的公钥，以及将(d,n)作为所述任务发布方/所述工人方的私钥。
6.如权利要求1所述的众包运行方法，其特征在于，在所述信誉主链上基于所述评价内容更新记录所述工人方的信誉分，包括：
由信誉更新节点从所述任务支链的认领区块中，下载获取到所述已联合签名的智能合约中的众包任务及规则和工人方身份信息，其中，所述信誉更新节点为在支持所述区块链的多节点网络中的任意一个节点；
由信誉更新节点从所述任务支链的评价区块中，下载获取到所述评价内容；
由信誉更新节点根据所述工人方身份信息从所述信誉主链上的记录区块中，下载获取到对应工人方的当前信誉分CR，并按照如下公式更新所述工人方的信誉分F(CR,AS)：
Figure FDA0003200520210000041
式中，AS表示所述评价内容，AS＝Q表示所述评价内容为合格，AS＝U表示所述评价内容为不合格，TH表示所述预设阈值，MAXCR表示预设的信誉分最大值，P表示在所述众包任务及规则中约定的且向所述工人方指明的获利，min()表示取最小值函数；
由信誉更新节点根据更新所得的信誉分F(CR,AS)生成新的记录区块，并将该新的记录区块添加到所述信誉主链上。
7.如权利要求6所述的众包运行方法，其特征在于，所述众包运行方法还包括：
由信誉更新节点在周期性的信誉更新时刻到达时，从所述信誉主链上的记录区块中下载获取到所有工人方的当前信誉分CR′；
针对所述所有工人方中的且有CR′＜TH的各个工人方，按照如下公式更新对应的信誉分F′(CR′)：
F′(CR′)＝CR′+MINP
式中，MINP表示预设的信誉分递增步长；
由信誉更新节点根据更新所得的所有信誉分F′(CR′)生成新的记录区块，并将该新的记录区块添加到所述信誉主链上。
8.一种基于区块链实现隐私保护的众包运行系统，其特征在于，包括有任务发布终端和至少一个工人终端，其中，所述任务发布终端用于执行在如权利要求1～7任意一项所述的众包运行方法中由任务发布节点所执行的步骤，所述至少一个工人终端中的各个工人终端分别用于执行在如权利要求1～7任意一项所述的众包运行方法中由工人节点所执行的步骤。
9.如权利要求8所述的众包运行系统，其特征在于，还包括有授权中心服务器，其中，所述授权中心服务器用于执行在如权利要求1～7任意一项所述的众包运行方法中由授权中心所执行的步骤。
10.一种基于区块链实现隐私保护的众包运行系统，其特征在于，包括有依次布置的存储层、区块链层和应用层；
所述存储层，用于采用星际文件系统IPFS构建离线的数据库，以便存储众包任务的数据以及由工人方提交的解决方案；
所述区块链层，用于基于以太坊和智能合约实现用户注册、众包任务发布和如权利要求1～7任意一项所述的众包运行方法；
所述应用层，用于实现用户管理和众包任务管理。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20211105

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