CN113988998A - 一种基于区块链智能合约技术的招标采购方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链智能合约技术的招标采购方法及系统，可应用于电力物资招标采购中；该方法针对招标采购的应用场景与模式，构建了基于区块链技术的招标采购技术架构。并在此架构下设计了基于区块链智能合约技术的招标采购方法与实施流程。在此基础之上，在投标开标环节引入门限密钥技术，使用招标人和投标人联合密钥加密和解密投标文件，保障了投标文件的保密性，减少了信息泄露、数据篡改等安全隐患。最后借助智能合约设计了评标环节初评、专家打分计算等业务环节中涉及的智能合约功能函数。所提方法可以简化招标采购流程，降低人工成本，避免依赖第三方，解决招标采购项目中信息不透明、数据有篡改风险、招投标过程可能有人为干涉等问题。

Description

一种基于区块链智能合约技术的招标采购方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统的技术领域，更具体地，涉及一种基于区块链智能合 约技术的招标采购方法及系统，可应用于电力物资的招标采购中。

背景技术

2020年，国家电网公司提出建设具有国际领先的能源互联网企业战略目标， 能源流、信息流、业务流高度融合发展的能源互联网建设全面升级，打造具备 强大公共服务能力的区块链公共服务平台——“国网链”。“国网链”是国内 最大能源可信区块链公共服务平台，是国网公司数字新基建十大重点建设任务 之一。国家电网作为国家能源安全特大型国有骨干企业所部署的区块链公共服 务平台覆盖了电网上下游产业链几乎所有相关参与主体，服务于整个电网系统 的高效能运转。以区块链为核心底层技术打造的“国网链”主要从强化数据开 放共享、优化产业链要素配置、激活行业信息价值方面服务于电网公司能源数 字新基建。

现代智慧供应链的发展对物资供应的精细化管理和招标评标、合同签订、 单据流转等业务的无纸化办理都提出了更高的要求。推动物资业务与区块链技 术这一现代信息技术的深度融合，将从物流信息共享、提升物流信息安全保护、 自动履行物流合约、“责权”不可抵赖等多个方面对物资供应工作产生积极影 响。

随着区块链技术的不断发展完善，区块链技术正在加速落地应用，利用区 块链技术解决招标投标行业的痛点问题也成为一大趋势和方向。当前招标行业 内面临信息虚假、围串标调包作弊、平台主体间的信任危机和信任督导等行业 痛点问题，依托于区块链技术的分布式账本和防篡改特性的招标采购全新解决 方案，将为进一步服务市场主体、提高招标采购交易效益提供可靠的平台技术 支持。

可见，现有关于区块链技术在电力物资招标采购中的研究还有待进一步探 索。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，提供一种基于区块链智能合约技术的招标 采购方法及系统，尤其可应用于电力物资的招标采购中，能够有效保障招标、 开标、评标中各环节多方面的规范管理，为电力物资招标采购业务的开展提供 定制化的功能。

本发明采用以下的技术方案：

针对电力物资招标采购的应用场景与模式，分析涉及电力物资招标采购业 务的各项数据，提出面向电力物资招标采购的区块链部署方式，构建基于区块 链技术的电力物资招标采购技术架构；

在电力物资招标采购技术架构下，结合传统电力物资招标采购各业务环节 开展模式，设计基于区块链智能合约技术的电力物资招标采购方法与实施流程；

在投标开标环节引入门限密钥技术，使用招标人和投标人联合密钥加密和 解密投标文件，保障投标文件的保密性，减少信息泄露、数据篡改等安全隐患；

借助智能合约技术，设计评标环节初评、专家打分计算等业务环节中涉及 的智能合约功能函数，实现招标采购业务智能化、自动化执行。

具体的，提出面向电力物资招标采购的区块链部署方式，构建基于区块链 智能合约技术的电力物资招标采购技术架构，其中，包括以下步骤：

结合传统电力物资招标采购参与主体构成情况，采用联盟链的部署方式， 该联盟链主要包括招标人、招标代理机构、投标人、监管机构、公共服务平台、 第三方交易平台等节点，通过共识算法实现电力物资招标采购业务与交易数据 的上链管理与一致性维护，借助区块链技术公开透明、可追溯的特点实现交易 流多方监督。

为实现基于区块链智能合约技术的电力物资招标采购业务，形成去中心化、 运转高效、信息准确的招标采购执行方案，该方法从系统构成角度出发，设计 基于区块链技术的电力物资招标采购技术架构。该架构主要由应用层、合约层、 共识层、接入层、数据层5部分构成。

1)数据层封装了底层数据区块的链式结构、数据库等，集合区块链模型架 构中所有数据，也是应用层的数据资源。在招标采购业务活动中，随着各个环 节的进行会产生大量的数据，按照关键节点可分为以下几类数据：招标人信息 数据、投标人信息数据、招标代理机构信息数据、招标项目数据、招标文件、 投标文件、开标数据、评标数据、公示公告数据、合同数据、归档数据和操作 行为日志数据等。

2)接入层实际上是一个特别强大的点对点网络系统，在这个系统上每一个 节点既可以生产信息也可以接收信息，在该模型中，接入层可分为外部接入和 内部接入。内部接入主要为招标人或招标代理机构各部门人员、资料、软件系 统的接入，通过内部接入，内部所有人员的工作能够进行实时广播，提高企业 内部工作的透明度，并受内部所有成员的监督。外部接入主要连接与招标采购 活动相关主体、监督通道和第三方技术支持服务主体等，如金融支付机构、数 字证书机构等，通过与外部主体进行连接以及外部主体之间的连接，能够使招 标采购活动更加透明。

3)共识层能够让高度分散的网络节点在去中心化的系统中高效地针对区块 数据的有效性达成共识，使得各节点均自动遵守底层协议框架的内容，从而代 替管理权限的设定。在基于区块链技术的电力物资招标采购架构模型中，共识 层决定了联盟链的各个节点是否意见一致，将招标采购活动产生的新的区块链 添加到主链中，以及在交易合同签订与账本自动生成上保障决策过程的安全性 和可靠性。

4)合约层中，封装了智能合约条件规则以及判断合约条件的各类脚本代码， 是电力物资招标采购业务架构模型判断执行的基础。可以将确定中标人候选的 条件、评标项前置条件、合同条款执行条件、招标采购业务活动逻辑和时间规 则条件等，涉及判断的规则与约定编写为合约代码，通过编程语言封装在区块 链合约层，生成智能合约。各个业务规则需要将其所产生的数据信息通过智能 合约进行对标，从而判断能否触发目标行动，以达到招标业务流程规范执行的 最优化效果。

5)应用层解决区块链技术如何嵌入到招标采购活动各环节实现具体应用的 场景，主要分为智能评标和流程管控。智能评标主要包括初评审核、分数计算、 优选顺序排序等功能。流程管控主要通过时间戳等技术为招溯源管理提供可信 取证渠道，同时可业务流程进行审查，在文件更新时发出更新提示。

进一步的，设计基于区块链智能合约技术的电力物资招标采购方法与实施 流程，包括：

在电力物资招标采购技术架构下，设计基于区块链智能合约技术的电力物 资招标采购方法，具体流程可分为6个环节：

1)项目准备：电力物资招标采购业务参与主体注册账户，获得招标人的 交易许可。招标人根据业务需求赋予业务参与主体相关功能函数的使用权限， 拥有权限的账户在进行招标采购业务时可调用对应的功能函数。

准入电力物资招标采购业务参与主体是往后各方调用各自所需功能函数 的前提，本方法采用基于区块链智能合约技术的电力物资招标采购方式，借助 智能合约不可篡改的特性提前将招投标业务功能函数写入智能合约中，保证流 程规范运行，无人为干涉。从实施角度，项目准备阶段主要有分配采购项目、 分标管理、分包管理、技术规范管理、物资退回管理五个环节。

2)发标管理：发标阶段编制招标文件，维护招标文件，在招标处审核完 招标文件后电子签名人员在招标文件上签名，生成完整招标文件后将文件同招 标公告一同上链，需要变更招标公告或澄清招标文件时同样将变更或澄清信息 上传到区块链上。

3)投标管理：投标人下载投标文件模板，完成投标文件编制后使用招标 人和投标人联合密钥加密投标文件上传至区块链。

4)开标管理：在抵达截标时间后，系统就不再接受投标人上传的投标文 件，在抵达开标时间后，招标人可通过智能合约逐步解密公示开标文件报价、 商务文件和技术文件。

5)评标管理：评标过程主要分为初评、详评、授标三个环节，初评对投 标保证金提交情况进行审核，详评由各评标专家对各投标文件进行打分并上传 至区块链，评标小结、评标报告等文件编制完毕后也可以上传至链上为事后追 溯做准备。智能合约提取各评标专家打分结果计算投标人分数并排序，运行基 本授标规则，根据分数排序进行授标。

6)定标管理：运行完授标规则，已形成推荐中标候选人排序后，选分数 最高的投标人为中标候选人并公示，生成中标通知书由代理机构电子签名后下 发给中标人。

进一步的，引入多重门限密钥技术，使用招标人和投标人联合密钥加密和 解密投标文件，保障投标文件的保密性，减少信息泄露、数据篡改等安全隐患， 包括：

将(t,n)门限密钥分散管理技术简记为(t,n)门限方案，该方案将一个密钥 分成n个部分(称为n个子密钥)，分别交给n个人保管，使得对确定的整数t (t<n)满足：

(1)在这n个人中，任意r(r≥t)个人协作都能恢复出原密钥。

(2)任意r(r＜t)个人协作对恢复原密钥没有任何帮助。

为实现(t,n)门限机制，使用Lagrange插值多项式方案来共享秘密Key。 该方案是有限域GF(p)上的一个t-1次多项式：f(x)＝a_t-1x^t-1+a_t-2x^t-2+…+a₁x+a₀ mod p来构造(t,n)门限体制。其中所选的随机素数p要大于最大可能的密钥Key和 参与者总数n，并且公开。Key＝a₀＝f(0)，a_t-1,a_t-2…a₁,通过计算多项式f(x)对 n个不同x_i的取值就可将密钥Key分解为n份秘密份额K₁,K₂,…,K_n,且K_i＝f(x_i) mod p,i＝1,2,…,n。每一个(x_i,K_i)可以看作曲线f(x)上的一点，并可作为一个 成员的标识符。

由于任意t个点都可惟一地确定相应的t-1次多项式，所以，秘密Key可 以从t个秘密份额重构。给定任意t个秘密份额K₁,K₂,…,K_t,由Lagrange插值 公式可重构多项式

由f’(x)得到t个秘密份额所重构的密钥Key＝f’(0)。

门限联合密钥方案中参与投标的投标人首先集中生成公私对，公钥公开， 各投标人只知道自己生成的秘钥碎片而不知道公钥所对应的私钥，投标人在上 传投标文件时用公钥加密，招标人只有收集到超过一定数量的私钥碎片组合成 原私钥才能解密投标文件。

进一步的，设计评标环节初评、专家打分计算等业务环节中涉及的智能合 约功能函数，实现招标采购业务智能化、自动化执行，包括：

上述流程分为初评、详评、授标3个阶段，各个阶段共包含了4个实现不 同功能的智能合约函数，其分别为初评函数、专家打分函数、总分计算函数、 授标函数。

1)初评函数：智能合约部署在区块链上，调用初评函数后自动审核投标 文件中投标保证金的提交情况，筛选掉未提交保证金的文件。

2)专家打分函数：仅限专家账户能调用，确认进入详评的投标人后，评 标专家对各文件进行详评并将分数输入打分函数内上传至区块链上。

3)总分计算函数：专家打分结束后，调用总分计算函数计算平均分，可 选择按去掉一个最高分一个最低分的规则计算，也可选择直接进行平均分计算。

4)授标函数：招标人调用函数根据打分结果对投标人进行排序，运行基 本授标规则，根据分数排序进行授标。

与现有技术相比，有益效果是：本发明提供的基于区块链智能合约技术的 招标采购方法，借助区块链可追溯、不可篡改的特点实现了招标信息公开透明、 过程合规、数据真实可靠以及监督与管控高效便捷；借助智能合约技术，为电 力物资招标采购业务的开展提供定制化的功能。

附图说明

图1是本发明整体流程示意图。

图2是本发明面向电力物资招标采购的联盟链。

图3是本发明基于区块链的电力物资招标采购的技术架构。

图4是本发明招标采购各环节数据上链示意图。

图5是本发明门限密钥对加密文件的解密过程示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图对 本发明进行进一步的讲解说明。

本发明提出了一种基于区块链智能合约技术的电力物资招标采购方法，以 某一批电力物资(支柱绝缘子)的招标采购过程为例，面向电力物资招标采购 的联盟链架构如图2所示，其中涉及招标人、招标代理机构、投标人、监管机 构、公共服务平台、第三方交易平台等主体，基于区块链的电力物资招标采购 技术架构如图3所示，其实施流程包括如下详细步骤：

电力物资招标采购过程包含项目准备、发标管理、招标管理、开标管理、 评标管理、定标管理等环节，据此构建招标采购各环节数据的上链方式，其示 意图如图4所示，具体实施步骤为：

步骤1、项目准备环节。电力物资招标采购业务参与主体注册账户，通过 成员认证模块完成身份的认证。招标人根据业务需求赋予业务参与主体相关功 能函数的使用权限，拥有权限的账户在进行招标采购业务时可调用对应的功能 函数。在这一环节中，对于新的招标采购业务参与主体，招标人可将主体的身 份信息记录上链。

步骤2、发标管理环节。发标阶段招标方编制招标文件，维护招标文件， 在招标处审核完招标文件后电子签名人员在招标文件上签名，生成完整招标文 件后将文件同招标公告一同上链，需要变更招标公告或澄清招标文件时同样将 变更或澄清信息上传到区块链上。

步骤3、投标管理环节。投标人下载投标文件模板，完成投标文件编制后 引入多重门限密钥技术，使用投标人事先生成的公钥加密投标文件并上链至区 块链，保障投标文件的保密性，减少信息泄露、数据篡改等安全隐患。

将(t,n)门限密钥分散管理技术简记为(t,n)门限方案，该方案将一个密钥 分成n个部分(称为n个子密钥)，分别交给n个人保管，使得对确定的整数t (t<n)满足：

(1)在这n个人中，任意r(r≥t)个人协作都能恢复出原密钥。

(2)任意r(r＜t)个人协作对恢复原密钥没有任何帮助。

为实现(t,n)门限机制，使用Lagrange插值多项式方案来共享秘密Key。 该方案是有限域GF(p)上的一个t-1次多项式：f(x)＝a_t-1x^t-1+a_t-2x^t-2+…+a₁x+a₀ mod p来构造(t,n)门限体制。其中所选的随机素数p要大于最大可能的密钥Key和 参与者总数n，并且公开。Key＝a₀＝f(0)，a_t-1,a_t-2…a₁,通过计算多项式f(x)对 n个不同x_i的取值就可将密钥Key分解为n份秘密份额K₁,K₂,…,K_n,且K_i＝f(x_i) mod p,i＝1,2,…,n。每一个(x_i,K_i)可以看作曲线f(x)上的一点，并可作为一个 成员的标识符。

由于任意t个点都可惟一地确定相应的t-1次多项式，所以，秘密Key可 以从t个秘密份额重构。给定任意t个秘密份额K₁,K₂,…,K_t,由Lagrange插值 公式可重构多项式

由f’(x)得到t个秘密份额所重构的密钥Key＝f’(0)。

门限联合密钥方案中招标人可以安全有效地共享多个密钥，招标人在解密 时需要获取多个私钥碎片才可以实现解密。基于招投标的特定需求，在一位招 标人和三位投标人的实施例中，指定必须有三位投标人全部参加才能打开标书。 假定加密标书的公钥为Key，开标总人数为3个，要求开标所需人数为3个， 通过门限密钥共享体制进行密钥分解，将公钥Key所对应的私钥通过(3,3)门 限机制分解为3个密钥份额，且3个密钥份额分别分配给三个投标人。

步骤4、开标管理环节。在抵达截标时间后，系统就不再接受投标人上传 的投标文件，在抵达开标时间后，招标人可通过智能合约逐步解密公示开标文 件报价、商务文件和技术文件，门限密钥对加密文件的解密过程示意图如图5 所示。由步骤3的门限密钥技术实现步骤可知，三个招标人各自拥有一个密钥 碎片，招标方必须收集齐三个投标人的密钥碎片才能重构原私钥并解密投标文 件。因此通过上述方案即可实现招标人和投标人安全有效地共享多个密钥。

步骤5、评标管理环节。在评标管理环节设计初评、专家打分计算等业务 环节中涉及的智能合约功能函数。

评标管理环节分为初评、详评、授标3个阶段，各个阶段共包含了4个实 现不同功能的智能合约函数，其分别为初评函数、专家打分函数、总分计算函 数、授标函数。

1)初评函数：智能合约部署在区块链上，调用初评函数后自动审核投标 文件中投标保证金的提交情况，筛选掉未提交保证金的文件。

2)专家打分函数：仅限专家账户能调用，三位投标人的投标文件进入详 评后，评标专家对各文件进行详评并将分数输入打分函数内上传至区块链上。

3)总分计算函数：专家打分结束后，调用总分计算函数计算平均分，可 选择按去掉一个最高分一个最低分的规则计算，也可选择直接进行平均分计算。

4)授标函数：招标人调用函数根据打分结果对投标人进行排序，运行基 本授标规则，根据分数排序进行授标。

在评标环节，招标方在初评阶段可调用初评函数对投标保证金的提交情况 进行审核，五位专家在详评阶段可调用打分函数将投标文件的详评分数上传至 区块链，待五位专家都打好分后，招标方可调用总分计算函数计算各个投标文 件的平均得分，算得投标人一(南京永惠市政工程有限公司)84分、投标人二 (苏州工业园区测绘地理信息有限公司)86分、投标人三(苏州建交建设工程 有限公司)88分。根据最后得出的分数招标方再调用授标函数对投标人优先级 进行排序，运行基本授标规则，得到推荐中标候选人苏州工业园区测绘地理信 息有限公司。

评标小结、评标报告等文件编制完毕后也可以上传至链上为事后追溯做准 备。

步骤6、定标管理环节。调用智能合约运行授标规则，形成推荐中标候选 人排序后，选分数最高的投标人(苏州工业园区测绘地理信息有限公司)为中 标候选人并公示，生成中标通知书由代理机构电子签名后下发给中标人。

综上，本发明方法能够有效降低电力物资招标采购的人工成本，提高开标 评标的透明度，实现交易流多方监督，解决交易流程汇总电子数据易变、易篡 改、易丢失等普遍性难题，保障交易数据的真实性和完整性，弥补电力物资招 标采购领域存在的不足。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方 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。 而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种基于区块链智能合约技术的招标采购方法，其特征在于，包括以下步骤：

项目准备：招标采购业务参与主体注册账户，获得招标人的交易许可，招标人根据业务需求赋予业务参与主体相关功能函数的使用权限，拥有权限的账户在进行招标采购业务时可调用对应的功能函数；各业务参与主体的相关功能函数均被提前写入智能合约中；

发标管理：发标阶段编制招标文件，维护招标文件，在招标处审核完招标文件后电子签名人员在招标文件上签名，生成完整招标文件后将文件同招标公告一同上链，需要变更招标公告或澄清招标文件时同样将变更或澄清信息上传到区块链上；

投标管理：投标人下载投标文件模板，完成投标文件编制后使用招标人和投标人联合密钥加密投标文件上传至区块链；

开标管理：在抵达截标时间后，系统就不再接受投标人上传的投标文件，在抵达开标时间后，招标人可通过智能合约逐步解密公示开标文件报价、商务文件和技术文件；

评标管理：评标过程主要分为初评、详评、授标三个环节，初评对投标保证金提交情况进行审核，详评由各评标专家对各投标文件进行打分并上传至区块链，评标文件编制完毕后上传至链上；智能合约提取各评标专家打分结果计算投标人分数并排序，运行基本授标规则，根据分数排序进行授标；

定标管理：运行完授标规则，已形成推荐中标候选人排序后，选分数最高的投标人为中标候选人并公示，生成中标通知书由代理机构电子签名后下发给中标人。

2.根据权利要求1所述的基于区块链智能合约技术的招标采购方法，其特征在于，在投标管理和开标管理环节引入门限密钥技术，使用招标人和投标人门限联合密钥加密和解密投标文件，门限联合密钥方案中参与投标的投标人首先集中生成公私对，公钥公开，各投标人只知道自己生成的秘钥碎片而不知道公钥所对应的私钥，投标人在上传投标文件时用公钥加密，招标人只有收集到超过一定数量的私钥碎片组合成原私钥才能解密投标文件。

3.根据权利要求1所述的基于区块链智能合约技术的招标采购方法，其特征在于，所述相关功能函数包括评标管理中的4个智能合约函数，其分别为初评函数、专家打分函数、总分计算函数、授标函数：

初评函数：智能合约部署在区块链上，调用初评函数后自动审核投标文件中投标保证金的提交情况，筛选掉未提交保证金的文件；

专家打分函数：仅限专家账户能调用，确认进入详评的投标人后，评标专家对各文件进行详评并将分数输入打分函数内上传至区块链上；

总分计算函数：专家打分结束后，调用总分计算函数计算平均分，可选择按去掉一个最高分一个最低分的规则计算，也可选择直接进行平均分计算；

授标函数：招标人调用函数根据打分结果对投标人进行排序，运行基本授标规则，根据分数排序进行授标。

4.一种基于区块链智能合约技术的招标采购系统，其特征在于，采用联盟链的部署方式，该联盟链包括招标人、招标代理机构、投标人、监管机构、公共服务平台、第三方交易平台节点，各节点通过共识算法实现电力物资招标采购业务与交易数据的上链管理与一致性维护。

5.根据权利要求4所述的基于区块链智能合约技术的招标采购系统，其特征在于，包括基于区块链技术的招标采购技术架构，具体包括：应用层、合约层、共识层、接入层、数据层；所述数据层封装底层数据区块的链式结构、数据库，集合区块链模型架构中所有数据，也是应用层的数据资源，包括：招标人信息数据、投标人信息数据、招标代理机构信息数据、招标项目数据、招标文件、投标文件、开标数据、评标数据、公示公告数据、合同数据、归档数据和操作行为日志数据；接入层为点对点网络系统，在这个系统上每一个节点既可以生产信息也可以接收信息；共识层能够让高度分散的网络节点在去中心化的系统中高效地针对区块数据的有效性达成共识，使得各节点均自动遵守底层协议框架的内容，从而代替管理权限的设定，共识层决定联盟链的各个节点是否意见一致，将招标采购活动产生的新的区块链添加到主链中，以及在交易合同签订与账本自动生成上保障决策过程的安全性和可靠性；合约层中封装了智能合约条件规则以及判断合约条件的各类脚本代码，将确定中标人候选的条件、评标项前置条件、合同条款执行条件、招标采购业务活动逻辑和时间规则条件封装在区块链合约层，生成智能合约，各个业务规则需要将其所产生的数据信息通过智能合约进行对标，从而判断能否触发目标行动，以达到招标业务流程规范执行的最优化效果；应用层包括智能评标和流程管控，智能评标主要包括初评审核、分数计算、优选顺序排序，流程管控主要通过时间戳的技术为溯源管理提供可信取证渠道，同时可对业务流程进行审查，在文件更新时发出更新提示。

6.根据权利要求4所述的基于区块链智能合约技术的招标采购系统，其特征在于，在所述系统中，接入层分为外部接入和内部接入，内部接入为招标人或招标代理机构各部门人员、资料、软件系统的接入，通过内部接入，内部所有人员的工作进行实时广播，并受内部所有成员的监督；外部接入连接与招标采购活动相关主体、监督通道和第三方技术支持服务主体。

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