CN114881639A - 基于区块链的多阶段预付交易方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明属于区块链金融技术领域，公开了一种基于区块链的多阶段预付交易方法、系统、存储介质、设备及终端，提供基于区块链的多阶段预付消费交易模型，将预付消费模式中交易过程的充值、消费、结算子过程记录在区块链上，杜绝了传统预付消费模式中存在的商家对数据的管理权限过大，可以篡改数据的可能性。本发明提供基于双向拍卖的多阶段预结算方法，利用预结算‑双向拍卖算法确定消费者每阶段结算给商家的金额，拍卖结束后，资金存管方通过智能合约自动将该阶段的结算金额支付给商家，解决了传统预付消费模式中存在的商家携款跑路的问题。解决了区块链交易吞吐量受限的问题，能够满足实际应用系统实时高频交易的需求。

Description

基于区块链的多阶段预付交易方法、系统及存储介质

技术领域

本发明属于区块链金融技术领域，尤其涉及一种基于区块链的多阶段预付交易方法、系统、存储介质、设备及终端。

背景技术

目前，预付消费模式是一种以营利为目的，在发行机构制定范围内购买商品或服务的商业消费模式，其形态种类多样，包括交通卡、购物卡、商家会员卡等。预付模式既能帮助商家快速回笼资金和稳定客源，又能让消费者享受优惠的折扣，因此这种商业模式深受商家和消费者的欢迎。但是预付卡在给人们日常生活带来便利的同时，也带来了诸多问题。1)消费者购买预付卡时，只有消费者和商家两类角色参与其中，当出现服务质量和其他纠纷时消费者很难取证。2)消费记录往往集中存储在商家侧，只有商家拥有数据的访问权等数据操作权限，消费者不方便查看和验证。3)消费者的预付款直接进入商家账户，一旦商家发生恶意倒闭等行为，消费者权益无法得到有效保障。4)消费者每次购买预付服务都需向商家提供个人信息，容易造成个人信息的泄露。当前的预付卡管理方案存在的问题损害了消费者的知悉真情权、安全保障权和公平交易权。

区块链具有去中心化、不可篡改、不可伪造、可验证、匿名性的特点，为预付消费模式的升级换代带来了机遇。借助区块链不可篡改、可追溯等，有助于预付消费变得可信、便利、高效与安全。但是，目前各种主流区块链方案都无法满足实际实时、高频的交易应用需求。链下扩展并不直接改变区块链的规则，而是将不适合进行链上处理的交易如高频、少量交易转移到安全的链下环境中执行，最后将多个交易的清算结果记录在链上。链下支付通道是提高区块链交易性能的重要技术，使两个区块链节点在不提交区块链上所有交易的情况下进行高频小额支付，确保交易的实时性和最终一致性，同时降低交易成本，提高区块链的可伸缩性。通过允许参与者直接通过点对点支付渠道的网络进行支付，可以避免全局共识协议和在链上确认交易的开销。例如比特币lightning、以太坊Raiden和XRPRipple、Flare、Sprites、vevist等各种改进型的链下支付方法，都是通过减少底层区块链的负载，并大幅增加交易吞吐量，从而实现在子秒级而不是几分钟或几小时内完成交易。但是，现有的工作都是针对公有区块链体系结构的可扩展性改进，将支付通道技术应用于联盟区块链系统有一定的技术难点，因为在公共链和联许可区块链的底层架构、应用场景、隐私等方面存在许多差异。

在预付消费模型中，要建立一个连接消费者和商家的支付通道，一个关键的问题是决定应该将多少资金作为初始余额存入该通道中。在资金较少的情况下，则通道需要频繁地充值，从而导致更多的区块链访问。另一方面，在渠道上锁定资金超过支付需求也是不必要的，这样会增加消费者的资金风险。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)消费者购买预付卡时，只有消费者和商家两类角色参与其中，当出现服务质量和其他纠纷时消费者很难取证；消费记录往往集中存储在商家侧，只有商家拥有数据的访问权等数据操作权限，消费者不方便查看和验证。

(2)消费者的预付款直接进入商家账户，一旦商家发生恶意倒闭等行为，消费者权益无法得到有效保障；消费者每次购买预付服务都需向商家提供个人信息，容易造成个人信息的泄露；当前的预付卡管理方案存在的问题损害了消费者的知悉真情权、安全保障权和公平交易权。

(3)目前各种主流区块链方案都无法满足实际实时、高频的交易应用需求；现有的工作都是针对公有区块链体系结构的可扩展性改进，将支付通道技术应用于联盟区块链系统有一定的技术难点。

(4)在预付消费模型中，关键问题是决定应该将多少资金作为初始余额存入该通道中；在资金较少情况下，通道需要频繁地充值，导致更多的区块链访问；在渠道上锁定资金超过支付需求是不必要的，会增加消费者的资金风险。

总体起来，传统的预付管理系统为集中式管理，涉及的设备、硬件或系统由各个商家独自管理，缺乏有效的监督机制，消费者支付的预付款直接交付商家，缺少可信第三方的监督。引入区块链技术，可以在商家和消费者之间建立一个去中心化、不可篡改、可验证的基于区块链的信息存储和管理系统平台。但是，相比于集中式存储系统，区块链由于自身的共识机制，天然存在交易吞吐量低的特性，无法满足实际实时、高频的交易应用需求，因此需要改进区块链的扩展性。

解决以上问题及缺陷的难度为：

需要设计一种基于区块链的多阶段预付消费交易模型，将消费者的充值记录和消费记录分开处理，低频次的充值记录直接上传区块链，高频的消费记录则采用链下支付通道处理，定期打包上传区块链。

需要设计一种新型的多阶段的预结算拍卖算法，利用可信第三方资金托管机构将预付卡分批次交付给商家。

现无针对联盟区块链超级账本Fabric的线下支付通道网络，故需要针对超级账本Fabric的特性构建多人支付通道网络，其中包括交易模块和共识模块和通道余额存入策略。

解决以上问题及缺陷的意义为：本发明将预付消费模式中交易过程的充值、消费、结算子过程记录在区块链上，解决了传统预付消费过程中存在的商家对数据的权限过大，可以篡改数据的可能性。在结算过程引入可信资金存管第三方，利用拍卖机制分阶段将预付卡结算给商家，解决了传统预付消费模式中存在的商家携款跑路的问题。进一步，设计了支持超级账本Fabric的线下多人支付通道，解决了区块链交易吞吐量受限的问题，使得本发明涉及的基于区块链的多阶段预付交易方法、系统、存储介质、设备及终端能够满足实际应用系统实时高频交易的需求。

发明内容

针对现有传统的预付消费模式下消费者面临的诸多风险问题，本发明提供了一种多阶段预付交易方法、系统、存储介质、设备及终端，尤其涉及一种基于区块链的多阶段预付交易方法、系统、存储介质、设备及终端。

本发明是这样实现的，一种基于区块链的多阶段预付交易方法，所述基于区块链的多阶段预付交易方法包括以下步骤：

步骤一，搭建包含商家、消费者、运营商平台和资金存管方在内的基于区块链的多阶段预付交易系统平台，运营商平台和资金存管方配置存储介质，每个商家配置相应的设备和终端；

步骤二，商家在平台注册，所述商家信息、信誉值、历史评分信息将存入区块链，并对外公开，商家在本地部署计算机设备和终端上启动执行程序，通过认证后加入区块链Fabric网络；

步骤三，多个商家在平台上发行预付费产品，并在平台的拍卖场上对产品每阶段的结算金额进行公开拍卖；

步骤四，消费者通过安装有应用程序的终端购买预付费产品，购买产生的充值款划入资金存管方的公共监管账户，并将充值合同记录在区块链分布式账本上；

步骤五，多个消费者和多个商家在平台的拍卖场上就预付费产品每阶段的结算金额进行双向拍卖，拍卖结束返回成功匹配的消费者和商家集合；

步骤六，根据拍卖的结果集，资金存管方将拍卖成交的结算金额通过智能合约自动转账给商家；

步骤七，利用智能合约，平台在消费者和商家之间建立一条链下多人支付通道，消费者在支付通道存放每阶段的结算金额对应的代币作为初始资金；

步骤八，支付通道内根据时间进程划分为等长的多个版本周期，每个版本周期内，消费者和商家通过通道进行自由交易，支付通道在每个版本周期结束后将交易状态信息提交到区块链中；

步骤九，当消费者在支付通道内余额不足时，将触发智能合约进入下一阶段的拍卖，循环执行步骤五～步骤八，直至消费者的充值款用完。

进一步，所述步骤五中的多个消费者和多个商家在平台的拍卖场上就预付费产品每阶段的结算金额进行双向拍卖，拍卖结束返回成功匹配的消费者和商家集合包括：

(1)每个消费者i对于想要购买的预支付产品的出价信息表示为

为预支付产品的价格，

表示消费者期望的优惠程度，

表示消费者接受的预结算比例，

表示拍卖商品的预期使用价值；

(2)每个商家j在平台运营商合法注册后，发布面额为

优惠程度为

最低预结算比例为

成本为

数量为

的预付费商品

(3)平台运营方根据商家发布的同类型预付费产品，创建面向不同产品发布面额的拍卖场，根据消费者的出价信息

和商家的要价信息

将其分配至不同的拍卖场；

(4)当符合条件的消费者集合b和商家集合s进入到同一拍卖场后，根据

的值预先淘汰部分不符合需求的商家

(5)消费者和符合需求的商家进行双向拍卖匹配。

进一步，所述买家和卖家进入拍卖场后的出价策略包括：

由于参与拍卖的各方不知道其他人的价格策略，竞赛结果直到拍卖结束时才会知道，这是不完全信息的静态博弈过程，并且存在贝叶斯-纳什均衡BNE；根据海萨尼转换理论，在传统的拍卖中，通过对BNE的分析获得不完全信息的期望效用最大化，表示为：

其中，P_suc(b_i)是买家赢得拍卖的概率，

是拍卖商品的预期价值，b_i是买家对商品的出价。

买家的目标是通过给出最优的出价最大化预期收益，故优化问题被描述为：

O1：

而卖方则专注于找出最优要价，以最大化预期收益，故优化问题表述为：

O2：

不失一般性，考虑消费者买家和商家卖家均采用线性策略提供价格；在买家参加拍卖之前，考虑预付费产品价值作为投标出价的一部分，表示为：

其中，

是拍卖商品的预期价值，而φ_b和

是固定的参数。

同理，卖家考虑其成本

作为要价的组成部分，表示为：

其中，

是拍卖商品的成本，而φ_s和

是固定的参数。

面向面额为M的预付产品，根据平台运营商的对历史数据的分析和考虑拍卖效率，设定消费者每次起拍价格不低于面额总价格的比例为P_min，拍卖价格的上限不超过P_max，即拍卖场M允许的最高拍卖价格为price_max＝M*P_max，允许的最低拍卖价格为price_min＝M*P_min，商品的预期价值

和成本

服从如下均匀分布：

联合公式求解可得最优买家出价和卖家出价，买方的最优出价与预期价值成线性关系，卖方的最优要价与成本成线性关系：

所述步骤(5)中的消费者和商家进行双向拍卖匹配过程包括：

1)n个买家的出价按照b(v_i)的值降序排列，即b(v₍₁₎)≥b(v₍₂₎)≥…≥b(v_(n))；m个卖家的要价按s(c_m)升序排列为s(c₍₁₎)≤s(c₍₂₎)≤…≤s(c_(m))；

2)如果找到满足条件b(v_(k))≥s(c_(k'))且b(v_(k+1))＜s(c_(k'+1))的值k，则说明拍卖成功；

3)确定买方k和卖方k'之间的拍卖价格为

4)交易完成后，拍卖成功的消费者先退出市场，当商家

时，商家退出拍卖市场，否则与其他参与者重复上述过程；当没有k满足条件时，平台运营商通知剩余的消费者和商家重新考虑他们的价格。

进一步，所述步骤七中的基于区块链的链下多人支付通道，根据拍卖场的返回结果集，判断是否已经存在该拍卖场对应的支付通道，如果没有存在该支付通道，则触发智能合约创建一个多方支付通道，结果集中的买家和卖家都将进入该支付通道进行链下交易；如果已经存在该支付通道，则将结果集中的买家和卖家直接加入该通道。

所述多人支付通道由链上智能合约和链下交易协议两个基础模块组成。

链上智能合约，用于管理链下多人支付通道的所有参与者的资金信息，并充当争端仲裁者，保证所有参与者同意的最新版本交易状态总是被接受的；

链外交易协议，用于支持并发和灵活操作的链外交易，包括多个版本周期，每个版本周期分为两个阶段，交易阶段和共识阶段；

交易阶段，支付中心的参与者自由地进行交易转账，代币的消费和接收是分开的，即参与者的消费不能超过他们在当前版本周期的初始资金，接收代币直到下一个时期才能消费，

共识阶段，在共识阶段，所有参与者进行合作，就当前版本周期的最终状态达成共识，作为链外执行的一个检查点；如果发生争议，诚实的参与者向链上智能合约提交最新的版本状态，以确保自身的资金安全。

进一步，所述步骤八中的支付通道内根据时间进程划分为等长的多个版本周期，每个版本周期内，消费者和商家通过通道进行自由交易，支付通道在每个版本周期结束后将交易状态信息提交到区块链中包括：

(1)平台运营商针对每个拍卖场生成对应的支付通道实例，拍卖成功的消费者和商家进入对应的支付通道，同一个消费者或同一个商家进入多个不同的支付通道；

(2)初始化消费者的初始资金为本轮拍卖的预结算金额，商家的初始资金默认为0；

(3)在多个平台运营商中随机选择一个充当该版本周期的领导者；

(4)版本周期开始后，支付通道内的参与者进行交易阶段，所有参与者自由交易；

(5)版本周期结束时，所有参与者进行合作，就当前版本周期的最终状态达成共识，并将最终状态提交到区块链；

(6)进入下一个版本周期。

进一步，所述步骤(4)中的版本周期开始后，支付通道内的参与者进行交易阶段，所有参与者自由交易包括：

1)消费者b_i发起一笔交易，首先向领导者p_l请求交易号t_id；

2)p_l检查消费者b_i是否存在重复交易，如果不存在重复交易，则分配一个单调递增的带自身签名的t_id给b_i；否则则不分配t_id；

3)b_i得到t_id后，则发送一条携带t_id的交易请求给到商家s_j；

4)s_j验证的t_id签名后，给b_i返回一条签名后的应答消息，表示同意；

5)b_i收到应答消息后，发送完整的交易消息tx＝(v,t_id,b_i,s_j,m)给p_l，v当前的版本周期，m为交易的金额。

所述步骤(5)的版本周期结束时，所有参与者进行合作，就当前版本周期的最终状态达成共识，并将最终状态提交到区块链包括：

1)领导者p_l根据当前周期收集到的交易信息，计算出当前版本周期状态信息state(v)，并将广播给支付通道内的所有参与者；

2)当通道内的所有消费者和商家收到广播的状态信息后，对各自自身账户余额、交易明细信息进行验证，验证通过后对state(v)进行签名，并发回领导者p_l；

3)当p_l收集所有的签名，包含state(v)和所有签名的版本状态确认信息将被广播给所有参与者，以完成当前的时代；

4)p_l把当前版本周期状态信息state(v)提交到区块链上，支付通道内的参与者进入下一个版本周期。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述的基于区块链的多阶段预付交易方法的多阶段预付交易系统，所述多阶段预付交易系统包括消费者、商家、联盟区块链、运营方和第三方资金存管机构；假设商家、消费者和监管机构均向区块链智能合约发送和接收消息，并且每个参与方均有一份自己的公私密钥对，用于对自己发送的内容进行签名，确保交易内容的唯一性和不可抵赖性。

各角色的功能如下：

平台运营商，运营方按地域发展代理商，负责市场推广工作，吸引商家和顾客使用本平台管理预付消费业务，帮助商家推销所提供；平台运营商为整个系统提供基础设施服务，包括网络、智能应用、数据库服务和区块链服务；

商家，作为预付费类产品或服务的卖家，商家由多个店铺组成，不同的商家包含同样的店铺；

消费者，是预售类商品或服务的买家，根据自身需要选择合适的预售类商品或服务；

资金存管方，由银行、支付宝、微信支付在内的具备支付牌照的金融机构组成，负责消费者充值款的资金托管，根据系统智能合约执行自动转账功能。

所述区块链是指超级账本Fabric，一个开源的企业级许可的分布式账本技术DLT平台，与其他流行的分布式账本或区块链平台相比，具有差异化能力，Fabric的参与者是被许可的；参与者是彼此认识的但却不完全可信任，但网络在参与者之间存在的信任所建立的治理模式下运行。

所述支付通道是在区块链Fabric上建立的覆盖网络。支付通道网络提供打开支付渠道和在链下处理支付的可能性；区块链链下的支付通道通过在两个区块链节点之间实现大量小额支付，无需每次都向区块提交；当两个节点同意打开支付通道时，创建智能合约，锁定加密代币作为通道余额；当通道建立后，通过通道进行交易，并维护通道余额。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

引入可信资金存管方进行资金存管，消费者购买预付费服务的充值款划入第三方的公共监管账户，并将充值合同记录在区块链分布式账本上；消费者和商家在平台运营商提供的拍卖市场上进行双向拍卖，商家根据营销策略制定不同的预结算优惠方案，消费者根据预结算优惠方案选择合适的预结算金额；当拍卖双方达成交易后，自动给商家结账，从银行公共监管账户上将结算款划拨给商家，同时将等数量的代币存入支付通道作为初始资金。

通过区块链的智能合约机制，在消费者和商家之间建立支付通道，消费者在支付通道存放一定数量的代币作为初始资金；消费者和商家通过通道进行交易，并保持通道余额；消费者在商家处每发生一笔消费，将消耗相应数量的代币，消费的明细将通过加密后存入平台运营商的全局数据库，当通道的余额不足以继续消费时，智能合约被触发将当前时刻消费者和商家的通道余额记录到区块链中，并执行第二轮的双向拍卖。

商家在平台注册，缴纳风险备用金，若发生商家停业不能继续提供服务情况，平台运营商经核实后，启动智能合约，将顾客的未消费余款退还给顾客，消费者自由安全地购买加入平台的任何商家的预付消费服务。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

引入可信资金存管方进行资金存管，消费者购买预付费服务的充值款划入第三方的公共监管账户，并将充值合同记录在区块链分布式账本上；消费者和商家在平台运营商提供的拍卖市场上进行双向拍卖，商家根据营销策略制定不同的预结算优惠方案，消费者根据预结算优惠方案选择合适的预结算金额；当拍卖双方达成交易后，自动给商家结账，从银行公共监管账户上将结算款划拨给商家，同时将等数量的代币存入支付通道作为初始资金。

通过区块链的智能合约机制，在消费者和商家之间建立支付通道，消费者在支付通道存放一定数量的代币作为初始资金；消费者和商家通过通道进行交易，并保持通道余额；消费者在商家处每发生一笔消费，将消耗相应数量的代币，消费的明细将通过加密后存入平台运营商的全局数据库，当通道的余额不足以继续消费时，智能合约被触发将当前时刻消费者和商家的通道余额记录到区块链中，并执行第二轮的双向拍卖。

商家在平台注册，缴纳风险备用金，若发生商家停业不能继续提供服务情况，平台运营商经核实后，启动智能合约，将顾客的未消费余款退还给顾客，消费者自由安全地购买加入平台的任何商家的预付消费服务。

本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的多阶段预付交易系统。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：针对传统的预付管理系统为集中式管理，涉及的设备、硬件或系统由各个商家独自管理，缺乏有效的监督机制，消费者支付的预付款直接交付商家，缺少可信第三方的监督等缺点。本发明提供一种基于区块链的多阶段预付消费交易模型，将预付消费模式中交易过程的充值、消费、结算过程记录在区块链上，解决了传统预付消费过程中存在的商家对数据的权限过大，可以篡改数据的问题。提供一种基于双向叫价拍卖的多阶段预结算方法，引入可信资金存管方进行资金存管，消费者采用多阶段预结算方式将将预付款按批次付给商家，利用双向拍卖确定消费者每阶段结算给商家的金额，拍卖结束后，资金存管方通过智能合约自动将该阶段的结算金额支付给商家，通过拍卖机制分阶段将预付卡结算给商家，解决了传统预付消费模式中存在的商家携款跑路的问题，同时让诚实的商家能提前回款部分资金用于再发展。针对区块链由于自身的共识机制，无法满足实际实时、高频的交易应用需求的缺点，通过智能合约在消费者和商家之间建立一条支持多方参与的链下支付通道，并将消费者在阶段拍卖的结算金额等同数量的代币作为初始资金存入支付通道，此后消费者和商家可以在支付通道内自由交易，支付通道每隔一个版本周期将所有的交易记录提交到区块链，实现交易的仲裁和可追溯，通过将高频交易和大量小额交易转移至链下支付通道处理，提升整个系统的交易处理能力和效率。

本发明提供一种基于区块链的多阶段预付消费交易模型，将预付消费模式中交易过程的充值、消费、结算子过程记录在区块链上，杜绝了传统预付消费模式中存在的商家对数据的管理权限过大，可以篡改数据的可能性。本发明在结算过程引入可信资金存管第三方，提供一种基于双向拍卖的多阶段预结算方法，利用预结算-双向拍卖算法确定消费者每阶段结算给商家的金额，拍卖结束后，资金存管方通过智能合约自动将该阶段的结算金额支付给商家，解决了传统预付消费模式中存在的商家携款跑路的问题。进一步，设计了支持超级账本Fabric的线下多人支付通道，并将消费者每个拍卖阶段的结算金额等同数量的代币作为初始资金存入支付通道，解决了区块链交易吞吐量受限的问题，使得本发明涉及的基于区块链的多阶段预付交易方法、系统、存储介质、设备及终端能够满足实际应用系统实时高频交易的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述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是本发明实施例提供的基于区块链的多阶段预付交易方法流程图。

图2是本发明实施例提供的基于区块链的多阶段预付交易系统模型图。

图3是本发明实施例提供的支付通道交易阶段流程示意图。

图4是本发明实施例提供的支付通道共识阶段流程示意图。

图5是本发明实施例提供的算法实现图。

图6是本发明实施例提供的拍卖平均成交率实验仿真图。

图7是本发明实施例提供的拍卖平均成交价格实验仿真图。

图8是本发明实施例提供的买卖双方平均效益实验仿真图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于区块链的多阶段预付交易方法、系统、存储介质、设备及终端，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于区块链的多阶段预付交易方法包括以下步骤：

S101，搭建包含商家、消费者、运营商平台和资金存管方在内的基于区块链的多阶段预付交易系统平台；

S102，商家在平台注册，所述商家信息、信誉值、历史评分信息将存入区块链，并对外公开；

S103，多个商家在平台上发行预付费产品，并在平台的拍卖场上对产品每阶段的结算金额进行公开拍卖；

S104，消费者购买预付费产品的充值款划入资金存管方的公共监管账户，并将充值合同记录在区块链分布式账本上；

S105，多个消费者和多个商家在平台的拍卖场上就预付费产品每阶段的结算金额进行双向拍卖，拍卖结束返回成功匹配的消费者和商家集合；

S106，根据拍卖的结果集，资金存管方将拍卖成交的结算金额通过智能合约自动转账给商家；

S107，利用智能合约，平台在消费者和商家之间建立一条链下多人支付通道，消费者在支付通道存放每阶段的结算金额对应的代币作为初始资金；

S108，支付通道内根据时间进程划分为等长的多个版本周期，每个版本周期内，消费者和商家通过通道进行自由交易，支付通道在每个版本周期结束后将交易状态信息提交到区块链中；

S109，当消费者在支付通道内余额不足时，将触发智能合约进入下一阶段的拍卖，循环执行S105～S108，直至消费者的充值款用完。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

本发明基于联盟区块链和智能合约技术提出一种去中心化的多阶段预付交易方法及系统。首先，引入可信资金存管方(如银行，支付宝等)进行资金的存管，使得消费者购买预付费服务的充值款不是直接交给商家，而是划入第三方的公共监管账户，并将充值合同记录在区块链分布式账本上。

然后，消费者和商家会在平台运营商提供的拍卖市场上进行双向拍卖，商家根据营销策略制定不同的预结算优惠方案，消费者据此来选择合适的预结算金额。当拍卖双方达成交易后，则自动给商家结账，从银行公共监管账户上将结算款划拨给商家。同时将等数量的代币存入支付通道作为初始资金。

最后，通过区块链的智能合约机制，在消费者和商家之间建立一条支付通道，消费者在支付通道存放一定数量的代币作为初始资金，在那之后，他们可以通过通道进行交易，并自己保持通道余额。消费者在商家处每发生一笔消费，将消耗相应数量的代币，消费的明细将通过加密后存入平台运营商的全局数据库，当通道的余额不足以继续消费时，智能合约将被触发将当前时刻消费者和商家的通道余额记录到区块链中，并执行第二轮的双向拍卖。

商家会在平台注册，缴纳风险备用金，若发生商家停业不能继续提供服务等情况，平台运营商经核实后，会启动智能合约，将顾客的未消费余款退还给顾客。由于区块链的保密性、不可篡改性、安全性和信任性，在该系统平台及其运作机制的支持下，消费者就可以自由安全地购买加入平台的任何商家的预付消费服务，大大降低商家骗款的可能性。

如图2所示，基于联盟区块链的预支付模型包含四个角色：消费者、商家、联盟区块链、运营方和第三方资金存管机构。假设商家、消费者和监管机构都可以向区块链智能合约发送和接收消息，并且每个参与方都有一份自己的公私密钥对，能够对自己发送的内容进行签名，确保交易内容的唯一性和不可抵赖性。各角色的功能如下：

平台运营商：运营方可按地域发展代理商，负责市场推广的工作，吸引商家和顾客使用本平台来管理其预付消费业务，帮助商家推销其所提供。平台运营商为整个系统提供基础设施服务，包括网络、智能应用、数据库服务和区块链服务。

商家：商家作为预付费类产品或服务的卖家，商家由多个店铺组成，不同的商家可能包含同样的店铺(例如各类美食小程序)。

消费者：消费者是预售类商品或服务的买家，他们可以根据自身需要选择合适的预售类商品或服务。

资金存管方：由银行、支付宝、微信支付等具备支付牌照的金融机构组成。主要负责消费者充值款的资金托管，根据系统的智能合约执行自动转账功能。

本发明实施例提供基于区块链的多阶段预付交易方法包括以下步骤：

步骤S1：搭建包含商家、消费者、运营商平台和资金存管方在内的基于区块链的多阶段预付交易系统平台(以下简称平台)，运营商平台和资金存管方配置存储介质，每个商家配置相应的设备和终端；

步骤S2：商家会在平台注册，其商家信息、信誉值、历史评分等信息会存入区块链，对外公开，商家在本地部署计算机设备和终端上启动执行程序，通过认证后加入区块链Fabric网络；

步骤S3：多个商家在平台上发行预付费产品，并在平台的拍卖场上对产品每阶段的结算金额进行公开拍卖；

步骤S4：消费者通过安装有应用程序的终端购买预付费产品，购买产生的充值款划入资金存管方的公共监管账户，并将充值合同记录在区块链分布式账本上；

步骤S5：多个消费者和多个商家在平台的拍卖场上就预付费产品每阶段的结算金额进行双向拍卖，拍卖结束返回成功匹配的消费者和商家集合；

步骤S6：根据拍卖的结果集，资金存管方将拍卖成交的结算金额通过智能合约自动转账给商家；

步骤S7：利用智能合约，平台在消费者和商家之间建立一条链下多人支付通道，消费者在支付通道存放每阶段的结算金额对应的代币作为初始资金；

步骤S8：支付通道内根据时间进程划分为等长的多个版本周期，每个版本周期内，消费者和商家可以通过通道进行自由交易，支付通道在每个版本周期结束后将交易状态信息提交到区块链中；

步骤S9：当消费者在支付通道内余额不足时，将触发智能合约进入下一阶段的拍卖，循环执行步骤S5～S8，直至消费者的充值款用完。

可以理解，在进行双向拍卖时，所述步骤S4包括以下步骤：

步骤S41：每个消费者i对于想要购买的预支付产品的出价信息可表示为

为预支付产品的价格，

表示消费者期望的优惠程度，

表示消费者接受的预结算比例，

表示拍卖商品的预期使用价值。

步骤S42：每个商家j在平台运营商合法注册后，发布面额为

优惠程度为

最低预结算比例为

成本为

数量为

的预付费商品

步骤S43：平台运营方根据商家发布的同类型预付费产品，创建面向不同产品发布面额的拍卖场，根据消费者的出价信息

和商家的要价信息

将其分配至不同的拍卖场。

步骤S44：当符合条件的消费者集合b和商家集合s进入到同一拍卖场后，根据

的值预先淘汰部分不符合需求的商家

步骤S55：消费者和符合需求的商家进行双向拍卖匹配。

可以理解，在进行双向拍卖时，消费者购买面额为M的预付费套餐并完成支付后，用户的付款会进入到银行存管账号，然后消费者和商家进入编号为M的拍卖场，拍卖完成后，预结算款的金额会由银行转账到商家的账号，而消费者则获得相应的折扣优惠。例如，消费者A购买了商家B的一款100元的预付费产品。商家的给出的优惠方案如：预结算20％以下时可以享受5％的折扣，20％-50％时享受5％+x的折扣，x随预转款的比例线性增长，同时每个商家的优惠策略会有所不同。综合考虑系统的运算负载和消费者的风险，每次拍卖时，平台运营商会设定消费者每次起拍价格不低于面额总价格的比例为P_min，拍卖价格的上限不超过P_max，因此在拍卖场M中，拍卖的出价在价格区间[M*P_min,M*P_max]进行。

可以理解，在进行双向拍卖时，由于参与拍卖的各方不知道其他人的价格策略。竞赛结果直到拍卖结束时才会知道。所以这是一个不完全信息的静态博弈过程，并且存在贝叶斯-纳什均衡Bayes-Nash Equilibrium(BNE)。根据海萨尼(Harsanyi)转换理论，在传统的拍卖中，对BNE的分析通常可以获得不完全信息的期望效用最大化，可表示为：

其中P_suc(b_i)是买家赢得拍卖的概率，

是拍卖商品的预期价值，b_i是买家对商品的出价。

由于买家的目标是通过给出最优的出价来最大化其预期收益，因此优化问题可以被描述为：

而卖方则专注于找出最优要价，以最大化他们的预期收益，因此优化问题可以表述为：

为了简化这个过程，本发明假设所有的消费者(买家)和商家(卖家)都采用线性策略提供价格。在买家参加拍卖之前，它首先考虑预付费产品价值作为其投标出价的一部分，可表示为：

其中，

是拍卖商品的预期价值，与最后消费的优惠程度相关。而φ_b和

是固定的参数。同理，卖家考虑其成本

作为要价的组成部分，可表示为：

其中，

是拍卖商品的成本，而φ_s和

是固定的参数。

面向面额为M的预付产品，根据平台运营商的对历史数据的分析和考虑拍卖效率，假设拍卖场M允许的最高拍卖价格为price_max＝M*P_max，允许的最低拍卖价格为price_min＝M*P_min。

因此，商品的预期价值

和成本

服从如下均匀分布：

由此，本发明可以得到b_i和s_j服从如下均匀分布：

考虑到均匀分布的性质和拍卖价格的定义，(2)和(3)可以进一步转化为：

进一步的，

和

可表示为：

将式子(10)和(11)带入(8)中，化简之后本发明可以得到优化问题的最终形式：

同理，本发明可以得到O2'的最终形式：

令上述两个方程的一阶导数为0，本发明可以得到：

将式子(4)和(5)代入(14)(15)化简后可以得到平衡点，即：

最后，本发明得到的最优出价如下。可以看出，买方的最优出价与预期价值成线性关系，卖方的最优要价与成本成线性关系。

可以理解，所述步骤S55中消费者和商家进行双向拍卖匹配的过程包括以下步骤：

步骤S551：n个买家的出价按照b(v_i)的值降序排列，即b(v₍₁₎)≥b(v₍₂₎)≥…≥b(v_(n))。m个卖家的要价按s(c_m)升序排列为s(c₍₁₎)≤s(c₍₂₎)≤…≤s(c_(m))。

步骤S552：如果可以找到满足条件b(v_(k))≥s(c_(k'))且b(v_(k+1))＜s(c_(k'+1))的值k，则说明拍卖成功。

步骤S553：确定买方k和卖方k'之间的拍卖价格为

步骤S554：交易完成后，拍卖成功的消费者先退出市场，当商家

时，商家退出拍卖市场。否则与其他参与者重复上述过程。当没有k满足条件时，平台运营商通知剩余的消费者和商家重新考虑他们的价格。

可以理解，所述的基于许可链的链下多人支付通道，首先，根据拍卖场的返回结果集，判断是否已经存在该拍卖场对应的支付通道，如果没有存在该支付通道，则触发智能合约创建一个多方支付通道，结果集中的买家和卖家都将进入该支付通道进行链下交易；如果已经存在该支付通道，则将结果集中的买家和卖家直接加入该通道。

多人支付通道由两个基本的基础模块组成：链上智能合约和链下交易协议。

链上智能合同：管理链下多人支付通道的所有参与者的存款，并充当争端解决者。它保证所有参与者同意的最新版本交易状态总是被接受的。

链外交易协议：主要为了支持并发和灵活操作的链外交易，包括多个版本周期，每个版本周期分为两个阶段，交易阶段和共识阶段。

交易阶段：支付中心的参与者可以自由地进行交易转账。此外，代币的消费和接收是分开的，即参与者的消费不能超过他们在当前版本周期的初始资金，其接收代币直到下一个时期才能消费。

共识阶段：在共识阶段，所有参与者进行合作，就当前版本周期的最终状态达成共识，作为链外执行的一个检查点。如果发生争议，诚实的参与者可以向链上智能合同提交最新的版本状态，以确保其自身的资金安全。

可以理解，所述步骤S8包括以下步骤：

步骤S81：平台运营商针对每个拍卖场生成对应的支付通道实例。拍卖成功的消费者和商家进入对应的支付通道。同一个消费者或同一个商家可以进入多个不同的支付通道。

步骤S82：初始化消费者的初始资金为本轮拍卖的预结算金额，商家的初始资金默认为0。

步骤S83：在多个平台运营商中随机选择一个充当该版本周期的领导者。

步骤S84：版本周期开始后，支付通道内的参与者进行交易阶段，所有参与者可以自由交易。

步骤S85：版本周期结束时，所有参与者进行合作，就当前版本周期的最终状态达成共识，并将最终状态提交到区块链。

步骤S86：进入下一个版本周期。

可以理解，对于步骤S83，在每个版本周期的开始，需要选出一个领导者来推动链下交易的执行。通过在多个平台运营商中随机选择一个充当该版本周期的领导者。其任务包括：1)维护基础信息表中的信息，基础信息表如表1所示；2)为交易发放交易t_id；3)促使所有参与者在共识阶段就当前版本周期的状态达成一致。

表1领导者维护的基础信息表

可以理解，所述的支付通道交易阶段流程示意图如图3所示，即步骤S84包括以下步骤：

步骤S841：消费者b_i发起一笔交易，首先向领导者p_l请求交易号t_id。

步骤S842：p_l检查消费者b_i是否存在重复交易，如果不存在重复交易，则分配一个单调递增的带自身签名的t_id给b_i；否则则不分配t_id。

步骤S843：b_i得到t_id后，则发送一条携带t_id的交易请求tx_req给到商家s_j。

步骤S844：s_j验证的t_id签名后，给b_i返回一条签名后的应答消息tx_rep，表示同意。

步骤S845：b_i收到应答消息后，发送完整的交易消息tx＝(v,t_id,b_i,s_j,m)给p_l，v当前的版本周期，m为交易的金额。

可以理解，所述的支付通道共识阶段流程示意图如图4所示，所述步骤S85包括以下步骤：

步骤S851：领导者p_l根据当前周期收集到的交易信息，计算出当前版本周期状态信息state(v)，并把广播给支付通道内的所有参与者。

步骤S852：当通道内的所有消费者和商家收到广播的状态信息后，对各自自身的账户余额，交易的明细信息进行验证，验证通过后对state(v)进行签名，然后发回给领导者p_l。

步骤S853：当p_l收集了所有的签名，一个包含state(v)和所有签名的版本状态确认信息将被广播给所有参与者，以完成当前的时代。

步骤S854：p_l把当前版本周期状态信息state(v)提交到区块链上，支付通道内的参与者进入下一个版本周期。

下面结合仿真对本发明的技术效果作详细的描述。

将发明涉及的预结算双向拍卖算法，算法如图5所示，基于该算法利用Java编程语言在计算机上进行仿真实验，实验结果图如图6-图8所示。在拍卖过程中，设置拍卖的预付产品面额为100，消费者第一阶段的出价区间为[20,50]，当市场上的卖家大于买家时，即处于买方市场时，如图6所示，拍卖的成功率随卖家数的增加而提升。同时，如图7所示，平均成交价格也会有所下降，最后趋于平衡。如图7所示，当买家数为500时，市场上的卖家数在[100,400]区间时，平均成交价格会更高，这是由市场供需关系决定的，此时市场处于卖方市场。

如图8所示，当处于买方市场时，买方和卖方的个体平均收益处于一个平稳的状态，且卖家的收益高于买家约3个单位。当处于卖方市场时，即市场上的商品是供不应求的，此时买卖双方的收益都随着买家数量的增加而增长。这是由于买方出价高的更容易赢出。

从仿真实验可以看出，本发明设计的预结算双向拍卖算法是满足市场供求规律的。在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于区块链的多阶段预付交易方法，其特征在于，所述基于区块链的多阶段预付交易方法包括以下步骤：

步骤一，搭建包含商家、消费者、运营商平台和资金存管方在内的基于区块链的多阶段预付交易系统平台；

步骤二，商家在平台注册，所述商家信息、信誉值、历史评分信息将存入区块链，并对外公开；

步骤三，多个商家在平台上发行预付费产品，并在平台的拍卖场上对产品每阶段的结算金额进行公开拍卖；

步骤四，消费者购买预付费产品的充值款划入资金存管方的公共监管账户，并将充值合同记录在区块链分布式账本上；

步骤五，多个消费者和多个商家在平台的拍卖场上就预付费产品每阶段的结算金额进行双向拍卖，拍卖结束返回成功匹配的消费者和商家集合；

步骤六，根据拍卖的结果集，资金存管方将拍卖成交的结算金额通过智能合约自动转账给商家；

步骤七，利用智能合约，平台在消费者和商家之间建立一条链下多人支付通道，消费者在支付通道存放每阶段的结算金额对应的代币作为初始资金；

步骤八，支付通道内根据时间进程划分为等长的多个版本周期，每个版本周期内，消费者和商家通过通道进行自由交易，支付通道在每个版本周期结束后将交易状态信息提交到区块链中；

步骤九，当消费者在支付通道内余额不足时，将触发智能合约进入下一阶段的拍卖，循环执行步骤五～步骤八，直至消费者的充值款用完。

2.如权利要求1所述基于区块链的多阶段预付交易方法，其特征在于，所述步骤五中的多个消费者和多个商家在平台的拍卖场上就预付费产品每阶段的结算金额进行双向拍卖，拍卖结束返回成功匹配的消费者和商家集合包括：

(1)每个消费者i对于想要购买的预支付产品的出价信息表示为

为预支付产品的价格，

表示消费者期望的优惠程度，

表示消费者接受的预结算比例，

表示拍卖商品的预期使用价值；

(2)每个商家j在平台运营商合法注册后，发布面额为

优惠程度为

最低预结算比例为

成本为

数量为

的预付费商品

(3)平台运营方根据商家发布的同类型预付费产品，创建面向不同产品发布面额的拍卖场，根据消费者的出价信息

和商家的要价信息

将其分配至不同的拍卖场；

(4)当符合条件的消费者集合b和商家集合s进入到同一拍卖场后，根据

的值预先淘汰部分不符合需求的商家

(5)消费者和符合需求的商家进行双向拍卖匹配。

3.如权利要求2所述基于区块链的多阶段预付交易方法，其特征在于，所述买家和卖家进入拍卖场后的出价策略包括：

由于参与拍卖的各方不知道其他人的价格策略，竞赛结果直到拍卖结束时才会知道，这是不完全信息的静态博弈过程，并且存在贝叶斯-纳什均衡BNE；根据海萨尼转换理论，在传统的拍卖中，通过对BNE的分析获得不完全信息的期望效用最大化，表示为：

其中，P_suc(b_i)是买家赢得拍卖的概率，

是拍卖商品的预期价值，b_i是买家对商品的出价；

买家的目标是通过给出最优的出价最大化预期收益，故优化问题被描述为：

O1：

而卖方则专注于找出最优要价，以最大化预期收益，故优化问题表述为：

O2：

不失一般性，考虑消费者买家和商家卖家均采用线性策略提供价格；在买家参加拍卖之前，预付费产品价值作为投标出价的一部分，表示为：

其中，

是拍卖商品的预期价值，而φ_b和

是固定的参数；

同理，卖家成本

作为要价的组成部分，表示为：

其中，

是拍卖商品的成本，而φ_s和

是固定的参数；

面向面额为M的预付产品，根据平台运营商的对历史数据的分析和考虑拍卖效率，设定消费者每次起拍价格不低于面额总价格的比例为P_min，拍卖价格的上限不超过P_max，拍卖场M允许的最高拍卖价格为price_max＝M*P_max，允许的最低拍卖价格为price_min＝M*P_min，商品的预期价值

和成本

服从如下均匀分布：

联合公式求解得最优买家出价和卖家出价，买方的最优出价与预期价值成线性关系，卖方的最优要价与成本成线性关系：

所述步骤(5)中的消费者和商家进行双向拍卖匹配过程包括：

1)n个买家的出价按照b(v_i)的值降序排列，即b(v₍₁₎)≥b(v₍₂₎)≥…≥b(v_(n))；m个卖家的要价按s(c_m)升序排列为s(c₍₁₎)≤s(c₍₂₎)≤…≤s(c_(m))；

2)如果找到满足条件b(v_(k))≥s(c_(k'))且b(v_(k+1))＜s(c_(k'+1))的值k，则说明拍卖成功；

3)确定买方k和卖方k'之间的拍卖价格为

4)交易完成后，拍卖成功的消费者先退出市场，当商家

时，商家退出拍卖市场，否则与其他参与者重复上述过程；当没有k满足条件时，平台运营商通知剩余的消费者和商家重新考虑他们的价格。

4.如权利要求1所述基于区块链的多阶段预付交易方法，其特征在于，所述步骤七中的基于区块链的链下多人支付通道，根据拍卖场的返回结果集，判断是否已经存在该拍卖场对应的支付通道，如果没有存在该支付通道，则触发智能合约创建一个多方支付通道，结果集中的买家和卖家都将进入该支付通道进行链下交易；如果已经存在该支付通道，则将结果集中的买家和卖家直接加入该通道；

所述多人支付通道由链上智能合约和链下交易协议两个基础模块组成；

链上智能合约，用于管理链下多人支付通道的所有参与者的资金信息，并充当争端仲裁者，保证所有参与者同意的最新版本交易状态总是被接受的；

链外交易协议，用于支持并发和灵活操作的链外交易，包括多个版本周期，每个版本周期分为两个阶段，交易阶段和共识阶段；

交易阶段，支付中心的参与者自由地进行交易转账，代币的消费和接收是分开的，即参与者的消费不能超过他们在当前版本周期的初始资金，接收代币直到下一个时期才能消费；

共识阶段，在共识阶段，所有参与者进行合作，就当前版本周期的最终状态达成共识，作为链外执行的一个检查点；如果发生争议，诚实的参与者向链上智能合约提交最新的版本状态，以确保自身的资金安全。

5.如权利要求1所述基于区块链的多阶段预付交易方法，其特征在于，所述步骤八中的支付通道内根据时间进程划分为等长的多个版本周期，每个版本周期内，消费者和商家通过通道进行自由交易，支付通道在每个版本周期结束后将交易状态信息提交到区块链中包括：

(1)平台运营商针对每个拍卖场生成对应的支付通道实例，拍卖成功的消费者和商家进入对应的支付通道，同一个消费者或同一个商家进入多个不同的支付通道；

(2)初始化消费者的初始资金为本轮拍卖的预结算金额，商家的初始资金默认为0；

(3)在多个平台运营商中随机选择一个充当该版本周期的领导者；

(4)版本周期开始后，支付通道内的参与者进行交易阶段，所有参与者自由交易；

(5)版本周期结束时，所有参与者进行合作，就当前版本周期的最终状态达成共识，并将最终状态提交到区块链；

(6)进入下一个版本周期。

6.如权利要求5所述基于区块链的多阶段预付交易方法，其特征在于，所述步骤(4)中的版本周期开始后，支付通道内的参与者进行交易阶段，所有参与者自由交易包括：

1)消费者b_i发起一笔交易，首先向领导者p_l请求交易号t_id；

2)p_l检查消费者b_i是否存在重复交易，如果不存在重复交易，则分配一个单调递增的带自身签名的t_id给b_i；否则则不分配t_id；

3)b_i得到t_id后，则发送一条携带t_id的交易请求给到商家s_j；

4)s_j验证的t_id签名后，给b_i返回一条签名后的应答消息，表示同意；

5)b_i收到应答消息后，发送完整的交易消息tx＝(v,t_id,b_i,s_j,m)给p_l，v当前的版本周期，m为交易的金额；

所述步骤(5)的版本周期结束时，所有参与者进行合作，就当前版本周期的最终状态达成共识，并将最终状态提交到区块链包括：

1)领导者p_l根据当前周期收集到的交易信息，计算出当前版本周期状态信息state(v)，并将广播给支付通道内的所有参与者；

2)当通道内的所有消费者和商家收到广播的状态信息后，对各自自身账户余额、交易明细信息进行验证，验证通过后对state(v)进行签名，并发回领导者p_l；

3)当p_l收集所有的签名，包含state(v)和所有签名的版本状态确认信息将被广播给所有参与者，以完成当前的时代；

4)p_l把当前版本周期状态信息state(v)提交到区块链上，支付通道内的参与者进入下一个版本周期。

7.一种实施权利要求1～6任意一项所述基于区块链的多阶段预付交易方法的多阶段预付交易系统，其特征在于，所述基于区块链的多阶段预付交易系统包括消费者、商家、联盟区块链、运营方和第三方资金存管机构；假设商家、消费者和监管机构均向区块链智能合约发送和接收消息，并且每个参与方均有一份自己的公私密钥对，用于对自己发送的内容进行签名，确保交易内容的唯一性和不可抵赖性；各角色的功能如下：

平台运营商，运营方按地域发展代理商，负责市场推广工作，吸引商家和顾客使用本平台管理预付消费业务，帮助商家推销所提供；平台运营商为整个系统提供基础设施服务，包括网络、智能应用、数据库服务和区块链服务；

商家，作为预付费类产品或服务的卖家，商家由多个店铺组成，不同的商家包含同样的店铺；

消费者，是预售类商品或服务的买家，根据自身需要选择合适的预售类商品或服务；

资金存管方，由银行、支付宝、微信支付在内的具备支付牌照的金融机构组成，负责消费者充值款的资金托管，根据系统智能合约执行自动转账功能；

所述区块链是指超级账本Fabric，一个开源的企业级许可的分布式账本技术DLT平台，与其他流行的分布式账本或区块链平台相比，具有差异化能力，Fabric的参与者是被许可的；参与者是彼此认识的但却不完全可信任，但网络在参与者之间存在的信任所建立的治理模式下运行；

所述支付通道是在区块链Fabric上建立的覆盖网络；支付通道网络提供打开支付渠道和在链下处理支付的可能性；区块链链下的支付通道通过在两个区块链节点之间实现大量小额支付，无需每次都向区块提交；当两个节点同意打开支付通道时，创建智能合约，锁定加密代币作为通道余额；当通道建立后，通过通道进行交易，并维护通道余额。

8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

引入可信资金存管方进行资金存管，消费者购买预付费服务的充值款划入商家在平台运营商提供的拍卖市场上进行双向拍卖，商家根据营销策略制定不同的预结算优惠方案，消费者根据预结算优惠方案选择合适的预结算金额；当拍卖双方达成交易后，自动给商家结账，从银行公共监管账户上将结算款划拨给商家，同时将等数量的代币存入支付通道作为初始资金；

通过区块链的智能合约机制，在消费者和商家之间建立支付通道，消费者在支付通道存放一定数量的代币作为初始资金；消费者和商家通过通道进行交易，并保持通道余额；消费者在商家处每发生一笔消费，将消耗相应数量的代币，消费的明细将通过加密后存入平台运营商的全局数据库，当通道的余额不足以继续消费时，智能合约被触发将当前时刻消费者和商家的通道余额记录到区块链中，并执行第二轮的双向拍卖；

商家在平台注册，缴纳风险备用金，若发生商家停业不能继续提供服务情况，平台运营商经核实后，启动智能合约，将顾客的未消费余款退还给顾客，消费者自由安全地购买加入平台的任何商家的预付消费服务。

9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

引入可信资金存管方进行资金存管，消费者购买预付费服务的充值款划入第三方的公共监管账户，并将充值合同记录在区块链分布式账本上；消费者和商家在平台运营商提供的拍卖市场上进行双向拍卖，商家根据营销策略制定不同的预结算优惠方案，消费者根据预结算优惠方案选择合适的预结算金额；当拍卖双方达成交易后，自动给商家结账，从银行公共监管账户上将结算款划拨给商家，同时将等数量的代币存入支付通道作为初始资金；

通过区块链的智能合约机制，在消费者和商家之间建立支付通道，消费者在支付通道存放一定数量的代币作为初始资金；消费者和商家通过通道进行交易，并保持通道余额；消费者在商家处每发生一笔消费，将消耗相应数量的代币，消费的明细将通过加密后存入平台运营商的全局数据库，当通道的余额不足以继续消费时，智能合约被触发将当前时刻消费者和商家的通道余额记录到区块链中，并执行第二轮的双向拍卖；

商家在平台注册，缴纳风险备用金，若发生商家停业不能继续提供服务情况，平台运营商经核实后，启动智能合约，将顾客的未消费余款退还给顾客，消费者自由安全地购买加入平台的任何商家的预付消费服务。

10.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求7所述基于区块链的多阶段预付交易系统。

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