CN115564414B - 一种数字货币双离线交易方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字货币双离线交易方法及系统。该方法包括：向数字货币分发机构申请用于离线支付的数字货币；发起交易时，付款方通过近距离无线连接方式从收款方获取交易金额以及收款方网络环境信息；获取付款方网络环境信息；当所述收款方网络环境信息与所述付款方网络环境信息均处于离线状态时，启动双离线支付服务，利用所述数字货币支付所述交易金额。本发明实现了在没有网络条件下离线支付双方的数字货币信息记录，不受网络环境限制。

Description

一种数字货币双离线交易方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种数字货币双离线交易方法及系统，基于“两库中心”记账技术，完成可信任的数字货币属主转移。

背景技术

数字货币：数字化的纸币，具备法定货币职能，充当交易价值转移媒介。与纸币一样数字货币具有面值唯一性，具体包括：固定面值、冠字号码、防篡改序列码，生成后不能变更。数字货币包括可变更信息：交易流转信息包含前序属主、当前属主、付款端ID、收款端ID。

“两库两中心”：两库：数字货币与传统的纸币相同，具有发行库，所有数字货币均由发行库生成、验证、回收，数字货币在银行库中即表现为商业银行的库存数字现金。两中心：数字货币发行登记中心，数字货币认证中心，分别用于数字货币的冠字号发行管理以及数字货币的交易流水补全。

数字货币交易：数字货币参与方至少有一端直接或间接访问互联网，能够与“两库两中心”交换数据。在线是对交易环境的约束。而移动支付新技术为用户提供多元化便捷支付服务的同时，也引领着通信、金融、互联网等行业转型升级发展。数字货币的交易系统应以移动支付为核心进行业务模式设计。

目前国内外都没有相应的系统和方法能用于国家法定货币的离线交易以及相应的交易记录补全。

发明内容

本发明的目的是提供一种数字货币双离线交易方法及系统，以解决交易参与端均离线的情况下无法实施可信交易的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种数字货币双离线交易方法，包括：

向数字货币分发机构申请用于离线支付的数字货币；

发起交易时，付款方通过近距离无线连接方式从收款方获取交易金额以及收款方网络环境信息；

获取付款方网络环境信息；

当所述收款方网络环境信息与所述付款方网络环境信息均处于离线状态时，启动双离线支付服务，利用所述数字货币支付所述交易金额。

可选的，所述向数字货币分发机构申请用于离线支付的数字货币，具体包括：

基于用户账号与商业银行数字货币系统建立网络连接的情况下，通过所述用户账号向所述商业银行数字货币系统提出获取用于离线支付的数字货币的申请；

利用所述商业银行数字货币系统判断所述用户账号的申请是否符合申请条件；

若是，向所述用户账号下发用于离线支付的数字货币；

若否，拒绝所述用户账号的申请。

可选的，所述当所述收款方网络环境信息与所述付款方网络环境信息均处于离线状态时，启动双离线支付服务，利用所述数字货币支付所述交易金额，具体包括：

利用所述付款方获取钱包信息，并根据所述钱包信息中的数字货币进行转移，生成付款方交易链条信息；所述付款方交易链条信息包括收款方的账户信息、交易标识、数字货币的唯一编号、数字货币生成的交易金额以及签名信息；

利用所述收款方验证所述付款方交易信息链信息，所述付款方复制所述收款方交易信息链信息，并向所述收款方发送交易信息链；所述收款方交易信息链信息包括付款方的账户信息、交易标识、数字货币的唯一编号、数字货币生成的交易金额以及签名信息；所述交易信息链包括收款方属主、数字货币金额、付款方属主以及交易金额；

当任一交易设备终端与所述商业银行数字货币系统建立网络连接后，建立网络连接的交易设备终端向所述商业银行数字货币系统发送交易信息链；所述交易设备终端为收款方或付款方；

利用所述商业银行数字货币系统根据所述交易信息链向中央银行数字货币系统发送变更属主及交易流水补全的请求；

利用所述中央银行数字货币系统根据所述变更属主及交易流水补全的请求，将数字货币的属主变更为所述收款方对应的属主，并根据所述交易信息链补全离线数字货币的交易流水。

可选的，所述利用所述收款方验证所述付款方交易信息链信息，所述付款方复制所述收款方交易信息链信息，并向所述收款方发送交易信息链，之后还包括：

向所述付款方发送交易成功的提示信息。

可选的，所述当任一交易设备终端与所述商业银行数字货币系统建立网络连接后，建立网络连接的交易设备终端向所述商业银行数字货币系统发送交易信息链，之后还包括：

利用所述商业银行数字货币系统确认数字货币的合法性、确认数字货币的属主为付款用户、确认交易金额与数字货币的币值相符以及确认收款方正常使用，并加密发送所述交易信息链至中央银行数字货币系统。

可选的，所述利用所述中央银行数字货币系统根据所述变更属主及交易流水补全的请求，将数字货币的属主变更为所述收款方对应的属主，并根据所述交易信息链补全离线数字货币的交易流水，之后还包括：

运用所述商业银行数字货币系统的密钥解密所述交易信息链，确认数字货币的属主为数字货币芯片卡以及确认交易金额与数字货币的币值相符；

验证通过后进行属主变更；

若验证未通过，且检查出有欺诈行为，利用所述中央银行数字货币系统进行追朔。

一种数字货币双离线交易系统，包括：

数字货币申请模块，用于向数字货币分发机构申请用于离线支付的数字货币；

交易金额及收款方网络环境信息获取模块，用于发起交易时，付款方通过近距离无线连接方式从收款方获取交易金额以及收款方网络环境信息；

付款方网络环境信息获取模块，用于获取付款方网络环境信息；

双离线支付模块，用于当所述收款方网络环境信息与所述付款方网络环境信息均处于离线状态时，启动双离线支付服务，利用所述数字货币支付所述交易金额。

可选的，所述数字货币申请模块，具体包括：

数字货币申请单元，用于基于用户账号与商业银行数字货币系统建立网络连接的情况下，通过所述用户账号向所述商业银行数字货币系统提出获取用于离线支付的数字货币的申请；

所述商业银行数字货币系统，用于判断所述用户账号的申请是否符合申请条件；

数字货币下发单元，用于若是，向所述用户账号下发用于离线支付的数字货币；

申请拒绝单元，用于若否，拒绝所述用户账号的申请。

可选的，所述双离线支付模块，具体包括：

付款方交易链条信息生成单元，用于利用所述付款方获取钱包信息，并根据所述钱包信息中的数字货币进行转移，生成付款方交易链条信息；所述付款方交易链条信息包括收款方的账户信息、交易标识、数字货币的唯一编号、数字货币生成的交易金额以及签名信息；

交易信息链发送单元，用于利用所述收款方验证所述付款方交易信息链信息，所述付款方复制所述收款方交易信息链信息，并向所述收款方发送交易信息链；所述收款方交易信息链信息包括付款方的账户信息、交易标识、数字货币的唯一编号、数字货币生成的交易金额以及签名信息；所述交易信息链包括收款方属主、数字货币金额、付款方属主以及交易金额；

交易信息链接收单元，用于当任一交易设备终端与所述商业银行数字货币系统建立网络连接后，建立网络连接的交易设备终端向所述商业银行数字货币系统发送交易信息链；所述交易设备终端为收款方或付款方；

商业银行数字货币系统，还用于根据所述交易信息链向中央银行数字货币系统发送变更属主及交易流水补全的请求；

中央银行数字货币系统，用于根据所述变更属主及交易流水补全的请求，将数字货币的属主变更为所述收款方对应的属主，并根据所述交易信息链补全离线数字货币的交易流水。

可选的，还包括：

交易成功提醒模块，用于向所述付款方发送交易成功的提示信息。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种数字货币双离线交易方法及系统，发起交易时，付款方通过近距离无线连接方式从收款方获取交易金额以及收款方网络环境信息；获取付款方网络环境信息；当所述收款方网络环境信息与所述付款方网络环境信息均处于离线状态时，启动双离线支付服务，利用所述数字货币支付所述交易金额，从而在交易参与端均离线的情况下实施可信交易。

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为离线交易数据库数据链示意图；

图2为本发明所提供的数字货币双离线交易方法流程图；

图3为三级ID生成算法流程图；

图4为交易流程图；

图5为数字货币数组C生成流程图；

图6为找补协商的具体流程图；

图7为原数据链补齐效果图；

图8为ID拆分效果图；

图9为四个ID账户之间的交易关系图；

图10为两条离散交易数据链在线恢复处理流程图；

图11为一个付款端和两个收款端参与的交易拆分为两个小交易的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种数字货币双离线交易方法及系统，能够在交易参与端均离线的情况下实施可信交易。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

1.离线交易目标。

若数字货币交易至少一方在线，交易信息能够通过在线端完成信息在线数据传输，可以视为在线交易。本发明旨在解决交易参与端均离线的情况下实施可信任交易的方法。

2.离线环境下进行交易。

本发明基于无互联网连接的通信系统(如NFC、蓝牙)中，通过付款端和收款端的数字货币交易方法传输数字货币交易信息，属于应用层通信，不涉及传输层及以下层通信技术。交易双方通过本方法建立通信后，对应算法进行交易ID生成、生成交易货币组合、进行找补交易、完成离线交易数据链转移。

3.在线环境下进行主动恢复登记。

对于一笔已完成的离线交易而言，此次参与交易的所有参与方，一旦其设备恢复在线状态，此设备便可将相应的交易数据进行上传，数据会上传至数字货币登记交易中心进行交易链补全，并恢复出交易参与方、交易类型、交易状态等相关信息。

4.离线交易数组链表组合。

在离线交易数据库中为每枚数字货币创建唯一的离线数据链表，由每次交易产生的信息节点记录该数字货币参与的离线交易数据，并存放于当前离线数据链中，每枚数字货币的数据链起始节点为Start节点，其中Start节点包含以下数据：发行日期、固定面值、冠字号码、防伪码；在Start节点之后按交易次序追加离线交易数据节点，每个链表节点中包含交易参与方ID以及当前交易状态，为了保证数字货币的安全性，每枚数字货币在进行转移前收付款方都需进行身份验证。而不同数字货币所生成的离线交易数据链统一存放在数字货币钱包中，并由此生成结构为链表的“账本”数据存储区域，可供用户查询当前数字货币相关交易信息，如图1所示。

由于单次货币交易可能需要多枚数字货币累积才能满足交易数值，每一数组链表只代表单一数字货币转移记录过程，因此一个单次交易可能需要多枚数字货币参与，包括零钱找补，因此会形成多条数字货币链条，每条离线数字货币交易链条只能在末端追加，不能插入、删除、截断和修改。本发明支持一项数字货币交易存在超过一个付款端和超过一个收款端参与的复杂交易，即超过双方参与的数字货币交易，该数据链只能被交易双方所见，对不参与此次交易的参与方而言均不可见。

基于以上设定，图2为本发明所提供的数字货币双离线交易方法流程图，如图2所示，本发明一种数字货币双离线交易方法，包括：

步骤201：向数字货币分发机构申请用于离线支付的数字货币。

在实际应用中，所述步骤201具体包括：基于用户账号与商业银行数字货币系统建立网络连接的情况下，通过所述用户账号向所述商业银行数字货币系统提出获取用于离线支付的数字货币的申请；利用所述商业银行数字货币系统判断所述用户账号的申请是否符合申请条件；若是，向所述用户账号下发用于离线支付的数字货币；若否，拒绝所述用户账号的申请。

步骤202：发起交易时，付款方通过近距离无线连接方式从收款方获取交易金额以及收款方网络环境信息。

步骤203：获取付款方网络环境信息。

步骤204：当所述收款方网络环境信息与所述付款方网络环境信息均处于离线状态时，启动双离线支付服务，利用所述数字货币支付所述交易金额。

在实际应用中，双离线支付服务为：

1)利用三级ID算法生成各级ID，唯一记录各交易情形的交易信息。

三级ID生成算法如下：

为了使交易数据链在恢复网络连接时可以进行交易回溯，因此对于一次离线交易而言(无论是一对一还是超过双方的交易情形及其找补交易)，首先使用基于用户ID的三级ID生成算法获取能唯一记录当前主交易(Main ID)及其子交易(Sub ID)、找补交易(Ch ID)的交易ID，其中主ID(Main ID)用于唯一标记交易情形，次级ID用于标记子交易或用于区分收付款方，找补ID(Ch ID)用于唯一标记当前找补交易，如图3所示。

三级ID生成算法的目的是为了生成全局唯一ID来标识系统中的任一元素，尤其在离线网络环境下，该ID需要不依赖中心认证即可自动生成全局唯一ID，同时该算法的优点包括：无需网络，设备终端自行生成，速度快，各语言均有相应实现库供直接使用。

具体流程如下，交易发生时，首先获取交易参与方的唯一标识用户ID(UID1，UID2,...,UIDn)，并记录当前所获取的用户ID，三级ID生成算法具体流程如下。

(1)为了保证生成ID的唯一性，首先获取当前参与方触发当前交易的时刻。

(2)对于记录主交易的主ID(Main ID)，通过MD5[UID1，UID2,...UIDn,随机时间...]生成唯一序列，其中的随机时间为当前交易参与方中任意用户时间(可能有一个或多个)。

(3)对于仅一收款方一付款方的交易情形而言，利用双方唯一的用户ID区分此交易中的收款方与付款方。对于多方参与的交易情形而言，主ID记录此次大型交易，次级ID通过MD5[UID1,UID2,随机时间]生成，当前次级ID用于唯一标记当前子交易(仅双方进行交易)，并在当前次级ID下区分收款方与付款方，由于用户ID是唯一的，在此生成的次级ID理论上也唯一。

(4)对于找补交易，交易双方进行身份对换，即原收款方成为找补交易中的付款方，原付款方成为找补交易中的收款方，对于仅一收款方一付款方的交易情形，在MD5算法中交换收付款方ID参数位置，通过MD5[UID2，UID1，随机时间]生成找补ID(Ch ID)，当前找补ID用于唯一标记此次找补交易。对于超过双方参与的交易情形，在只有双方进行的子交易次级ID基础上交换收付款方ID参数位置并通过MD5[UID2，UID1，随机时间]生成找补ID。

2)使用现金集货币组合算法给出最满足当前交易情形的货币组合进行交易。

交易现金集货币组合算法：

用户可以根据系统或自身数字钱包情形给出货币组合，对于根据自身情况组合而言，用户可以根据处于未登记状态以及未发生过交易的数字货币进行自由组合。

图4为交易流程图，如图4所示，交易参与方确认交易总金额N，对于仅一付款方一收款方的交易情形而言，系统获取交易总金额N，双方确定建立联系，系统获取付款方钱包APP内货币信息(货币面值以及枚数)，根据所获取的交易总金额生成最接近N的货币组合C，其中，C的总和为对应项相乘再相加，具体格式如表1所示，C总和>＝N，货币组合C由次级ID唯一标记。对于多个付款方多个收款方的交易情形而言，在主ID的基础上生成其次级ID，用来唯一记录拆分后的子交易，再以次级ID生成的子级ID唯一记录生成的货币组合C。对于总金额拆分后形如N＝0X+aY+...+cZ的货币组合为例，其中，数组0号位置表示交易总金额N，1号位置表示当前数字货币钱包中面值最大的货币，当前钱包中若不包含该张面值货币，则组合情形顺延至面值第二大的货币，直至给出最接近交易总金额N的组合C，图5所示的数组表示为C(N,0,a,...,c)。在不同交易情形中，被数组选中的货币对于付款方而言处于锁定状态，无法使用，也不会再新增交易节点；对于收款方而言则可以继续使用这些货币进行交易。

表1最接近N的货币组合C格式表

0	1	2	…	m
					交易总金额	当前面值最大X元	面值第二大Y元	…	面值第m大Z元
N	0	a	…	c

3)在收款方与付款方双方在离线情况下完成交易后，基于数据链转移算法，付款方付款方生成记录并储存双方相关交易的交易信息链，并将交易信息链发送至收款方。

数据链转移算法：

对于数字钱包中的数字货币，若当前货币处于未登记状态，则交易完成追加新节点后，对于交易参与方而言，此节点之前的节点信息处于加密状态，无法访问，对于未参与过交易的货币则在包含冠字号的头结点后新建数据链，准备记录交易节点信息。

具体措施为交易方确认交易金额后，主ID标记当前交易，次级ID标记子交易，通过主交易或子交易获取到参与交易的货币组合在付款方数字货币钱包APP中，针对一次交易T，生成的货币组合中包含各张货币的数据链，这些数据链长度并不统一，同时收付款双方本地都存有经过数字中心认证的数字证书。

(1)在付款方的数字货币钱包APP中，在生成的货币组合中为每一枚参与交易的货币数据链末尾追加当前交易信息节点，具体包括交易参与方、交易类型、交易状态。

(2)新节点生成完毕后，收款方通过付款方发送的第一数字证书对付款方进行身份验证，付款方获取收款方收款信息以及第二数字证书，并对二者进行认证，验证成功后，付款方保留交易记录T的同时向收款方发送此次交易T’(T与T’存储信息一致)以及数字签名，在签名以及数字货币均通过收款方验证的前提下，将付款方钱包中参与此次交易的数字货币进行锁定处理，等待登记验证；与此同时收款方钱包APP中新增该交易记录、参与交易的货币及其交易链

4)找补交易中为了避免无限找补的情形，使用协商交易算法进行找补交易。

找补协商：

在仅一付款方一收款方的交易流程以及超过一付款方一收款方的子交易流程中触发找补交易，为了避免出现无限递归找补的情形，在此提出找补协商流程，但找补交易能否成功具体要看交易双方的主观意愿，同意协商则交易成功，否则交易失败。具体流程如下：

(1)首先获取此次找补交易总金额X，但付款方目前无法给出满足总金额X的货币组合，则付款方根据交易总金额X给出相应货币组合Y，同时系统检测收款方中小于总金额X的票面及其张数，并给出相应零钱组合。

(2)若收款方能提供满足(Y-X)的货币组合，则当前找补交易完成，由找补ID向各级ID逐级返回交易成功信息；若收款方无法提供(Y-X)的货币组合，则由系统将零钱组合检测结果告知付款方，即对付款方而言，收款方的零钱组合是透明的。付款方根据检测结果给出新货币组合Y’，若收款方可给出满足(Y’-X)的货币组合，则当前找补交易完成，若因特殊原因无法提供(Y’-X)的货币组合，则由找补ID向各级ID逐级返回交易失败信息，并将双方交易状态重置为交易开始前状态，系统接收到主ID交易失败的返回信息后，删除主ID及其他相关联信息，找补协商的具体流程如图6所示。

5)使用信息链条记录数字货币交易过程中的价值转移信息(加密)。交易当中任何一个参与者上线便将交易信息链上传至商业银行数字货币系统；商业银行数字货币系统在接收到交易信息链后发送至中央银行数字货币系统，中央银行数字货币系统根据该交易信息链进行每一张货币交易流水账的补全。

离线交易结束后，将离线交易记录保存至账本中，若参与交易的离线设备恢复网络连接，需将钱包APP中保存的账本上传至数字货币交易中心，每次上传的最小单位为账本中存储的一次交易，并恢复参与此次交易货币的交易数据链，具体流程如下。

(1)一次交易流程中，无论对于交易的付款方与收款方而言，只要有一方设备恢复网络连接，告知所有与此次交易有关的在线方将提出交易补全申请，还原登记状态。

(2)当其中一付款方设备恢复网络连接，付款方钱包中将账本里存储的交易记录都上传至数字货币中心，通过解析交易中包含的数字货币组合获取每一枚货币对应的冠字号以及数据链。

(3)通过数字货币冠字号，在数据库中进行定位，找到此数字货币已存储的数据链，并通过交易节点号判断当前交易记录是否完整，若当前节点号并未中断，则在其节点之后追加新数据链，登记新数据链中每个节点的记录信息，恢复交易情形并记录；若当前节点号中断，则由新数据链第一笔交易节点开始进行重新编号，等待原数据链的补全，在链路完整补全之前先登记新数据链中的节点信息。原数据链补齐后，再根据节点顺序对已登记信息进行排序，对于超过两方参与的大交易而言，如图7所示，其中DE，EF就是等待补全的数据链条。

(4)交易信息登记完毕后，向收款方发送登记成功信息，将交易情形中的参与货币改为已登记状态；向交易付款方发送登记成功信息，将相应的货币数据链删除。

(5)登记流程中，若恢复主ID时交易状态异常，通过ID逐级筛查，找出交易状态异常货币，向该张货币所有者返回收据说明哪一张是假币，并给出删除建议。

交易流程仅一收款方一付款方参与且无零钱找补交易情形：

若当前交易流程中仅有一个付款端A和一个收款端B且无需零钱找补，在此以进行总金额为56元的交易为例。

1.利用数字货币钱包App或API确定双方设备离线通信连接成功，数字货币钱包APP计算收支数字货币总计金额。

2.通过三级ID生成算法MD5(UIDA，UIDB，A用户时间)生成主ID(Main ID)记录当前交易信息，再根据其ID的不同，用以区分此次交易中的收款方与付款方。

3.根据交易现金集货币组合算法，给出满足当前交易条件的货币组合，在本次总金额为56元的货币组合中，付款方钱包中给出最接近总金额56元的组合数组为：面值50元一张、面值5元一张、面值1元一张，可以得到C(56,0,1,0,0,1,0,1)的货币数组，(数组每位含义：交易总金额56元，面值100元0枚，面值50元1枚，面值20元0枚，面值10元0枚，面值5元1枚，面值2元0枚，面值1元1枚)。

4.现金集生成之后，定位至所选货币数据链，在相应数字货币链之后新增此次交易节点。收款方B通过付款方A的第一数字证书对A进行身份验证，A获取B收款信息以及第二数字证书，并对二者进行认证，验证成功后，A保留交易记录T的同时向B发送此次交易T’(T与T’存储信息一致)以及数字签名，在签名以及数字货币均通过收款方验证的前提下，将A中参与此次交易面值为50元、5元、1元的货币进行锁定处理，无法再次使用，而B则可以再次使用这些货币进行交易。在数据链新增节点中对主ID返回交易成功信息，等待网络恢复后再上传参与此次交易的三张货币信息。

交易流程中有四个参与方且无找补情形：

若当前总交易流程中有参与方A、B、C、D且拆分出的子交易无需零钱找补，在此以进行总金额为101元的交易为例。其中A、B、C、D之间的交易关系如下图所示，A与B之间存在金额为56元的交易，B与C之间存在金额为30元的交易，A与C之间存在金额为25元的交易。

1.利用数字货币钱包App或API确定A、B、C、D四方的设备离线通信连接成功，数字货币钱包APP计算收支数字货币总计金额。

2.根据图8的连通图所示，在此次总交易中，参与方A与参与方B、参与方A与参与方C、参与方B与参与方C之间存在交易，通过三级ID生成算法MD5(UIDA，UIDB，UIDC，UIDD，A用户时间)生成主ID(Main ID)记录此次总交易，再通过MD5(UIDA，UIDB，A用户时间)，MD5(UIDB，UIDC，B用户时间)、MD5(UIDA，UIDC，C用户时间)分别生成记录A与B、B与C、A与C子交易的次级ID1(Sub ID1)、次级ID1(Sub ID2)、次级ID3(Sub ID3)。

3.在此以次级ID3所记录的A与C之间的交易为例，在此次交易中，A为付款方，C为收款方，A与C之间进行总金额为25元的交易，根据现金集货币组合算法，A在系统中生成组合为(25,0,0,1,0,1,0,0)(数组每位含义：交易总金额25元，面值100元0枚，面值50元0枚，面值20元1枚，面值10元0枚，面值5元1枚，面值2元0枚，面值1元0枚)。

4.现金集生成之后，定位至所选货币数据链，在相应数字货币链之后新增此次交易节点。收款方C通过付款方A的第一数字证书对A进行身份验证，A获取C收款信息以及第二数字证书，并对二者进行认证，验证成功后，A保留交易记录T的同时向C发送此次交易T’(T与T’存储信息一致)以及数字签名，在签名以及数字货币均通过收款方验证的前提下，将A中参与此次交易面值为20元、5元的货币进行锁定处理，无法再次使用，而C收到该些货币之后仍可以用于与B的交易。交易结束，向次级ID返回交易成功信息。四者之间的交易关系如图9所示。

交易流程中存在找补情形：

找补交易情形在该系统中是特殊的仅一付款端仅一收款端的交易情形，多方参与的复杂交易拆分出仅一付款端仅一收款端的子交易与最简单交易中的找补交易原理一致。在此实施例中，A与B的交易金额为56元，但对于付款方A而言，钱包中能给出的货币组合为(56,0,1,0,1,0,0,0)(数组每位含义：交易总金额56元，面值100元0枚，面值50元1枚，面值20元0枚，面值10元1枚，面值5元0枚，面值2元0枚，面值1元0枚)，组合完毕后A钱包中还剩面值1元的货币3张，由于货币组合总价值60元大于交易总金额56元，在A与B的子交易中存在找补交易，在此用协商算法完成此次找补交易，具体流程如下：

1.根据三级ID生成算法MD5(UIDB，UIDA，B用户时间)生成找补ID(Ch ID)唯一标记此次找补交易，并得知A与B交易总金额56元，A根据自己钱包组合情况给出(56,0,1,0,1,0,0,0)的货币组合。与此同时系统扫描B钱包中面值低于56元的货币枚数，并做记录。

2.通过系统记录信息知收款方B钱包中低于交易总金额56元的货币有面值10元4枚，面值5元2枚，面值1元3枚。由A提供的货币组合与交易总金额差值为4，但B钱包中并无相对应货币组合。

3.系统将B钱包中的零钱组合告知A，A根据B的零钱组合情况，给出新货币组合(56,0,1,0,1,0,0,1)(数组每位含义：交易总金额56元，面值100元0枚，面值50元1枚，面值20元0枚，面值10元1枚，面值5元0枚，面值2元0枚，面值1元1枚)，组合成总金额为61元的货币组合，可知由A提供的货币组合与交易总金额差值为5元，B只需提供一枚面值为5元的数字货币即可完成此次找补交易。

4.现金集生成之后，付收款双方进行角色转移，定位至所选货币数据链，在相应数字货币链之后新增此次交易节点。收款方A通过付款方B的第一数字证书对B进行身份验证，B获取A收款信息以及第二数字证书，并对二者进行认证，验证成功后，B保留交易记录T的同时向A发送此次交易T’(T与T’存储信息一致)以及数字签名，在签名以及数字货币均通过收款方验证的前提下，将B中参与此次交易面值为5元的货币进行锁定处理，无法再次使用，而A收到该些货币之后仍可以用于与其他交易参与方的交易。交易结束，向找补ID返回交易成功信息。

当离线交易设备恢复互联网连接时，数字货币中心交易链登记：

上述提及的只有一个付款端(A)和一个收款端(B)且无需零钱找补交易情形中，交易双方在离线状态下完成了总金额为56元的交易，在离线状态下参与交易的数字货币交易记录链仍存储在当前参与交易设备中。当付款方设备连接网络后，数字货币钱包APP与数字货币中心建立通信，进行数字货币钱包中数字货币的登记验证，在此以一张面值为50元,一张面值为5元，一张面值为1元的数字货币登记验证流程举例，具体流程如下：

1.系统将钱包中离线交易按照创建时间先后将离线交易数据链传送数字货币登记中心(已经以一次交易为最小单位，与单独货币没有关系)，在此次传送流程中首先将A生成货币组合上传至货币登记中心。

2.货币登记中心解密，获取此次交易中各张数字货币的数据链，首先验证当前货币交易链路头结点中防伪验证码是否正确，若验证成功，则通过冠字号查询数据库中相应的货币信息，按照节点次序进行数据链的追加，并根据各交易节点主ID判断哪些货币组合参与了哪些交易，恢复相应的交易情形。

3.若50元货币在次序上存在断点，则在断点处进行标记，等待断点数据链的上传，5元货币、1元货币不存在断点数据，则等待新离线交易的产生与上传，无论该张货币是否存在断点，对于付款方A而言，由于此前付出的货币已经过锁定，在A的钱包中删除这3张货币，对于收款方B而言，返回货币登记验证成功消息，并将货币状态更改为已登记，收款端B恢复联网前这三张货币仍未发生离线交易，则恢复联网时不会再次将这三张货币上传进行登记验证。

4.对于多方交易、找补交易而言，通过三级ID的结构，定位至相应次级ID、找补ID，进行子交易、找补交易的恢复，图10为两条离散交易数据链在线恢复处理流程图，如图10所示。多方交易中，无论子交易是否全上传完毕，都优先登记联网设备的子交易记录，并只告知参与此次子交易的参与方，只更改已上传货币的登记状态，找补交易同理。图11为一个付款端和两个收款端参与的交易拆分为两个小交易的流程图，如图11所示。

在实际应用中，所述步骤204具体包括：利用所述付款方获取钱包信息，并根据所述钱包信息中的数字货币进行转移，生成付款方交易链条信息；所述付款方交易链条信息包括收款方的账户信息、交易标识、数字货币的唯一编号、数字货币生成的交易金额以及签名信息；利用所述收款方验证所述付款方交易信息链信息，所述付款方复制所述收款方交易信息链信息，并向所述收款方发送交易信息链；所述收款方交易信息链信息包括付款方的账户信息、交易标识、数字货币的唯一编号、数字货币生成的交易金额以及签名信息；所述交易信息链包括收款方属主、数字货币金额、付款方属主以及交易金额；当任一交易设备终端与所述商业银行数字货币系统建立网络连接后，建立网络连接的交易设备终端向所述商业银行数字货币系统发送交易信息链；所述交易设备终端为收款方或付款方；利用所述商业银行数字货币系统根据所述交易信息链向中央银行数字货币系统发送变更属主及交易流水补全的请求；利用所述中央银行数字货币系统根据所述变更属主及交易流水补全的请求，将数字货币的属主变更为所述收款方对应的属主，并根据所述交易信息链补全离线数字货币的交易流水。

在实际应用中，所述利用所述收款方验证所述付款方交易信息链信息，所述付款方复制所述收款方交易信息链信息，并向所述收款方发送交易信息链，之后还包括：向所述付款方发送交易成功的提示信息。

在实际应用中，所述当任一交易设备终端与所述商业银行数字货币系统建立网络连接后，建立网络连接的交易设备终端向所述商业银行数字货币系统发送交易信息链，之后还包括：利用所述商业银行数字货币系统确认数字货币的合法性、确认数字货币的属主为付款用户、确认交易金额与数字货币的币值相符以及确认收款方正常使用，并加密发送所述交易信息链至中央银行数字货币系统。

在实际应用中，所述利用所述中央银行数字货币系统根据所述变更属主及交易流水补全的请求，将数字货币的属主变更为所述收款方对应的属主，并根据所述交易信息链补全离线数字货币的交易流水，之后还包括：运用所述商业银行数字货币系统的密钥解密所述交易信息链，确认数字货币的属主为数字货币芯片卡以及确认交易金额与数字货币的币值相符；验证通过后进行属主变更；若验证未通过，且检查出有欺诈行为，利用所述中央银行数字货币系统进行追朔。

本发明还提供了一种数字货币双离线交易系统，包括：数字货币申请模块，用于向数字货币分发机构申请用于离线支付的数字货币；交易金额及收款方网络环境信息获取模块，用于发起交易时，付款方通过近距离无线连接方式从收款方获取交易金额以及收款方网络环境信息；付款方网络环境信息获取模块，用于获取付款方网络环境信息；双离线支付模块，用于当所述收款方网络环境信息与所述付款方网络环境信息均处于离线状态时，启动双离线支付服务，利用所述数字货币支付所述交易金额。

在实际应用中，所述数字货币申请模块，具体包括：数字货币申请单元，用于基于用户账号与商业银行数字货币系统建立网络连接的情况下，通过所述用户账号向所述商业银行数字货币系统提出获取用于离线支付的数字货币的申请；所述商业银行数字货币系统，用于判断所述用户账号的申请是否符合申请条件；数字货币下发单元，用于若是，向所述用户账号下发用于离线支付的数字货币；申请拒绝单元，用于若否，拒绝所述用户账号的申请。

在实际应用中，所述双离线支付模块，具体包括：付款方交易链条信息生成单元，用于利用所述付款方获取钱包信息，并根据所述钱包信息中的数字货币进行转移，生成付款方交易链条信息；所述付款方交易链条信息包括收款方的账户信息、交易标识、数字货币的唯一编号、数字货币生成的交易金额以及签名信息；交易信息链发送单元，用于利用所述收款方验证所述付款方交易信息链信息，所述付款方复制所述收款方交易信息链信息，并向所述收款方发送交易信息链；所述收款方交易信息链信息包括付款方的账户信息、交易标识、数字货币的唯一编号、数字货币生成的交易金额以及签名信息；所述交易信息链包括收款方属主、数字货币金额、付款方属主以及交易金额；交易信息链接收单元，用于当任一交易设备终端与所述商业银行数字货币系统建立网络连接后，建立网络连接的交易设备终端向所述商业银行数字货币系统发送交易信息链；所述交易设备终端为收款方或付款方；商业银行数字货币系统，还用于根据所述交易信息链向中央银行数字货币系统发送变更属主及交易流水补全的请求；中央银行数字货币系统，用于根据所述变更属主及交易流水补全的请求，将数字货币的属主变更为所述收款方对应的属主，并根据所述交易信息链补全离线数字货币的交易流水。

在实际应用中，还包括：交易成功提醒模块，用于向所述付款方发送交易成功的提示信息。

本发明实现了在没有网络条件下离线支付双方的信息记录，不受网络环境限制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种数字货币双离线交易方法，其特征在于，包括：

向数字货币分发机构申请用于离线支付的数字货币；

发起交易时，付款方通过近距离无线连接方式从收款方获取交易金额以及收款方网络环境信息；

获取付款方网络环境信息；

当所述收款方网络环境信息与所述付款方网络环境信息均处于离线状态时，启动双离线支付服务，利用所述数字货币支付所述交易金额，具体包括：

所述双离线支付服务为：

1)利用三级ID算法生成各级ID，唯一记录各交易情形的交易信息；2)使用现金集货币组合算法给出最满足当前交易情形的货币组合进行交易；3)在收款方与付款方双方在离线情况下完成交易后，在生成的货币组合中为每一枚参与交易的货币数据链末尾追加当前交易信息节点；基于数据链转移算法，付款方生成并保留双方相关交易的交易信息链并向收款方发送此交易信息链；将付款方钱包中参与此次交易的数字货币进行锁定处理，等待登记验证；4)找补交易中为了避免无限找补的情形，使用协商交易算法进行找补交易；

利用所述付款方获取钱包信息，并根据所述钱包信息中的数字货币进行转移，生成付款方交易链条信息；所述付款方交易链条信息包括收款方的账户信息、交易标识、数字货币的唯一编号、数字货币生成的交易金额以及签名信息；

利用所述收款方验证所述付款方交易链条信息，所述付款方复制所述收款方交易信息链信息，并向所述收款方发送交易信息链；所述收款方交易信息链信息包括付款方的账户信息、交易标识、数字货币的唯一编号、数字货币生成的交易金额以及签名信息；所述交易信息链包括收款方属主、数字货币总计金额、付款方属主以及交易金额；

当任一交易设备终端与商业银行数字货币系统建立网络连接后，建立网络连接的交易设备终端向所述商业银行数字货币系统发送交易信息链；所述交易设备终端为收款方或付款方；

利用所述商业银行数字货币系统根据所述交易信息链向中央银行数字货币系统发送变更属主及交易流水补全的请求；

利用所述中央银行数字货币系统根据所述变更属主及交易流水补全的请求，将数字货币的属主变更为所述收款方对应的属主，并根据所述交易信息链补全离线数字货币的交易流水。

2.根据权利要求1所述的数字货币双离线交易方法，其特征在于，所述向数字货币分发机构申请用于离线支付的数字货币，具体包括：

基于用户账号与商业银行数字货币系统建立网络连接的情况下，通过所述用户账号向所述商业银行数字货币系统提出获取用于离线支付的数字货币的申请；

利用所述商业银行数字货币系统判断所述用户账号的申请是否符合申请条件；

若是，向所述用户账号下发用于离线支付的数字货币；

若否，拒绝所述用户账号的申请。

3.根据权利要求2所述的数字货币双离线交易方法，其特征在于，所述利用所述收款方验证所述付款方交易链条信息，所述付款方复制所述收款方交易信息链信息，并向所述收款方发送交易信息链，之后还包括：

向所述付款方发送交易成功的提示信息。

4.根据权利要求2所述的数字货币双离线交易方法，其特征在于，所述当任一交易设备终端与所述商业银行数字货币系统建立网络连接后，建立网络连接的交易设备终端向所述商业银行数字货币系统发送交易信息链，之后还包括：

利用所述商业银行数字货币系统确认数字货币的合法性、确认数字货币的属主为付款用户、确认交易金额与数字货币的币值相符以及确认收款方正常使用，并加密发送所述交易信息链至中央银行数字货币系统。

5.根据权利要求4所述的数字货币双离线交易方法，其特征在于，所述利用所述中央银行数字货币系统根据所述变更属主及交易流水补全的请求，将数字货币的属主变更为所述收款方对应的属主，并根据所述交易信息链补全离线数字货币的交易流水，之后还包括：

运用所述商业银行数字货币系统的密钥解密所述交易信息链，确认数字货币的属主为数字货币芯片卡以及确认交易金额与数字货币的币值相符；

验证通过后进行属主变更；

若验证未通过，且检查出有欺诈行为，利用所述中央银行数字货币系统进行追朔。

6.一种数字货币双离线交易系统，其特征在于，包括：

数字货币申请模块，用于向数字货币分发机构申请用于离线支付的数字货币；

交易金额及收款方网络环境信息获取模块，用于发起交易时，付款方通过近距离无线连接方式从收款方获取交易金额以及收款方网络环境信息；

付款方网络环境信息获取模块，用于获取付款方网络环境信息；

双离线支付模块，用于当所述收款方网络环境信息与所述付款方网络环境信息均处于离线状态时，启动双离线支付服务，利用所述数字货币支付所述交易金额；

所述双离线支付模块，具体包括：

所述双离线支付服务为：

1)利用三级ID算法生成各级ID，唯一记录各交易情形的交易信息；2)使用现金集货币组合算法给出最满足当前交易情形的货币组合进行交易；3)在收款方与付款方双方在离线情况下完成交易后，在生成的货币组合中为每一枚参与交易的货币数据链末尾追加当前交易信息节点；基于数据链转移算法，付款方生成并保留双方相关交易的交易信息链并向收款方发送此交易信息链；将付款方钱包中参与此次交易的数字货币进行锁定处理，等待登记验证；4)找补交易中为了避免无限找补的情形，使用协商交易算法进行找补交易；

付款方交易链条信息生成单元，用于利用所述付款方获取钱包信息，并根据所述钱包信息中的数字货币进行转移，生成付款方交易链条信息；所述付款方交易链条信息包括收款方的账户信息、交易标识、数字货币的唯一编号、数字货币生成的交易金额以及签名信息；

交易信息链发送单元，用于利用所述收款方验证所述付款方交易链条信息，所述付款方复制所述收款方交易信息链信息，并向所述收款方发送交易信息链；所述收款方交易信息链信息包括付款方的账户信息、交易标识、数字货币的唯一编号、数字货币生成的交易金额以及签名信息；所述交易信息链包括收款方属主、数字货币总计金额、付款方属主以及交易金额；

交易信息链接收单元，用于当任一交易设备终端与商业银行数字货币系统建立网络连接后，建立网络连接的交易设备终端向所述商业银行数字货币系统发送交易信息链；所述交易设备终端为收款方或付款方；

商业银行数字货币系统，还用于根据所述交易信息链向中央银行数字货币系统发送变更属主及交易流水补全的请求；

中央银行数字货币系统，用于根据所述变更属主及交易流水补全的请求，将数字货币的属主变更为所述收款方对应的属主，并根据所述交易信息链补全离线数字货币的交易流水。

7.根据权利要求6所述的数字货币双离线交易系统，其特征在于，所述数字货币申请模块，具体包括：

数字货币申请单元，用于基于用户账号与商业银行数字货币系统建立网络连接的情况下，通过所述用户账号向所述商业银行数字货币系统提出获取用于离线支付的数字货币的申请；

所述商业银行数字货币系统，用于判断所述用户账号的申请是否符合申请条件；

数字货币下发单元，用于若是，向所述用户账号下发用于离线支付的数字货币；

申请拒绝单元，用于若否，拒绝所述用户账号的申请。

8.根据权利要求7所述的数字货币双离线交易系统，其特征在于，还包括：

交易成功提醒模块，用于向所述付款方发送交易成功的提示信息。

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