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　　基于区块链技术的网络交易机制研究 目 录 TOC \o 1-3 \h \u 13597 1 前言 1 26488 2 区块链基础原理 3 10403 2.1 区块链的基本概念 3 13535 2.2 区块链关键技术 3 22432 2.2.1 智能合约技术 3 13548 2.2.2 加密技术 4 14481 3 基于区块链的电商平台产品信息追溯建模 6 22137 3.1 基于本体的区块链建模假设 6 20457 3.2 区块链系统 8 16654 3.3 可追踪本体的逻辑表示 10 4207 3.4 商品溯源场景模拟——以G品牌商品为例 11 18507 4 结论 14 17264 参考文献 15 PAGE PAGE 4 1 前言 区块链（BlockChain），这一概念的首次出现是因为2009 年的Satoshi Nakamoto在比特币论坛的论文中所描述了这一技术。文中大概内容是说由于交易双方一定要提供真实有效的个人信息来保证交易双方的相互信任，而完成这一目标往往都需要有权威性的可信任的第三方机构的支持才能够完成这一交易。区块链的分布式存储结构，利用智能合约，共识算法等技术，就能够在完成信息的防篡改，可追溯了。因此，本论文尝试用比特币的底层技术，区块链完成在电子交易中的信息追溯，产品保证质量。由于比特币的成功导致人们意识到区块链这种技术的优势，进而产生了更多行业对其核心技术进行开发，使交易更安全便捷，真实可靠成为可能。区块链是--种分布式存储的数据结构，参与系统的所有人都可以同步系统中的交易到本地计算机，并且通过技术手段保障交易数据不被恶意篡改。 并且随着我国电子商务平台的快速发展，一直以来伴随的信息无法保证真实可靠成为越来越突出的一个问题，从而流失了越来越多的客户群体，制约了网络交易平台的快速发展，而且由于供应链的不易追溯，导致产品的不可靠，但是在区块链构架下的电商平台，产品追溯防伪就成为一件可行性高，前景可观的操作。区块链技术，再结合物联网的相关操作，这样可以将动态数据传入区块链，从而实现对产品的性状等具体信息的实时追踪记录。而运用区块链作为基石来构建产品信息的追踪和确认真伪可以将产品信息进行实时追踪，互相关联流通，由于这种高关联性和实时性，可以做到在电商平台中的将供应链以及销售环节的信息进行统一规范的整合集中，由此实现产品信息的真实，完全透明，状态细节可追溯，防篡改，且可信度高。当确保了整个供应链以及销售方面的实时可追踪高透明的体系，那么就能够缩小假冒伪劣商品存在的空间，降低劣币驱逐良币的可能性，改善如今充斥着假冒伪劣商品的电商平台，确保产品的质量与品质，使人们放心购物，扩大电商平台的优势，增强竞争力。 1.1.2 选题的意义 原有的传统模式的电商平台随着社会对区块链技术的不断发展已经产生了改变，对于存在着大量优势的区块链技术，越来越多的研究人员都开始发掘研究，迟早会改变现有的电商平台的运转模式，优化现有的运行机制，和通过产品信息追踪实现产品的真实可信成为可能，而目前已经有研发出来的区块链产品信息追溯、去中心化的支付技术和其他相应的技术，随着技术的发展，该产业也会日益走向成熟。区块链和供应链的结合，也将优化供应链的运营过程，而区块链能够解决现在供应链追踪困难，提高顾客和商家之间的相互信任，区块链和现在的传统模式电商平台相比，不仅能提供产品的防伪而且管理方便能够去中心化支付，整个过程能够实现一种电商和用户之间的良互，即时的沟通交流，随时交易，实时跟踪。  2 区块链基础原理 2.1 区块链的基本概念 区块链是最近几年兴起的一项新兴科技，目前并没有明确的定义，比较权威的是工信部发布的《中国区块链技术和应用发展白皮书》中的定义：区块链是分布式数据存储、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。通常情况下区块链也被认为是一种多方共同维护、去中心化、可追溯、不可篡改的分布式数据库。 区块链系统将一段时间内的请求数据，通过密码学技术打包成一个数据区块。并使用哈希指纹将其按照时间顺序连接成一种链式结构进行存储。数据区块通常由区块头和区块体两部分组成。其中，区块头通常存储着系统的版本号、上一区块的哈希值、merkle根和时间戳等数据，而区块体中则包含了详细的请求数据。以比特币为例，它的区块头中除了上述信息外还存储着挖矿用的随机数等数据，区块体中存储的就是具体的交易数据。 2.2 区块链关键技术 2.2.1 智能合约技术 智能合约最早由Nick Szabo博士提出，它被认为是以数字形式定义的能够自动执行条款的合约。智能合约的设计初衷是创造灵活可控的智能资产，但由于技术发展的局限性及缺乏实际的应用场景，它一直未被广泛应用。区块链的出现极大地丰富与发展了智能合约技术，区块链智能合约被定义为一种计算机程序，该程序一旦部署成功后就可以自动执行，使区块链系统能够灵活编程和操作数据。应用智能合约技术之前，区块链系统只能实现简单的业务逻辑，如比特币中只能通过非图灵完备的脚本代码来编程控制数字货币的发行及交易。然而，随着智能合约技术的应用，区块链可以实现复杂的商业逻辑，如Fabric区块链平台可以通过智能合约完成复杂的数字资产交易业务。区块链智能合约具有以下几点特性： （1）数字化合约：智能合约以数字代码的形式存在，可以自定义程序化的业务规则。 （2）自动执行：签署合约的各参与方就合约内容达成共识之后将其部署到区块链系统中，部署成功后它能够自动生效并根据预置的交易规则自动执行。 （3）安全的运行环境：智能合约由相关方调用执行设定的业务逻辑，安全可靠的运行环境才能保证执行结果的准确性。 （4）数据可靠性：区块链账本由所有区块链节点共同参与维护，只有对智能合约的结果达成共识才能将结果追加到账本中。同时，区块链账本数据只能追加而无法修改，具有较高的可靠性。 区块链智能合约具有可编程的特点，这使得各参与方在达成共识的情况下可增加复杂的业务条款。联盟链系统中，智能合约由授权的成员部署到区块链系统中，并通过预置条件或API接口调用执行，常见的智能合约运作机理如图2.1所示。 图2.1 智能合约的运作机理 2.2.2 加密技术 区块链中所涉及的加密技术主要包括非对称加密、哈希算法和数字签名。其中，非对称加密算法是指在对数据进行加密和解密过程中使用不同密钥的一种加密算法。非对称加密过程中使用的公私钥对，其中公钥主要用于加密并且对外公开，而私钥主要用于解密并且是保密的。非对称加解密算法的基本流程如图2.2所示。与对称加密相比，非对称加密具有更高的安全性，但是其加解密过程复杂度高且耗费时间较长，一般只适合加密少量数据。常见的非对称加密算法有椭圆曲线加密算法和RSA加密算法等。区块链系统通常利用非对称加密技术来确定参与者的身份及其权限，如比特币所有权的唯一凭证就是用户私钥，一旦私钥丢失，将丧失比特币的所有权。 图2.2 非对称加解密流程 3 基于区块链的电商平台产品信息追溯建模 3.1 基于本体的区块链建模假设 在合理假设区块链建模是企业建模的一种特殊形式的基础上，我们提出了基于本体的区块链建模将产生更容易理解的区块链的假设。那就是：? 1、基于正式或半正式的本体建模方法可以带来更好的数据标准，业务实践，过程 开发和操作区块链。 2、基于正式的本体建模方法可以帮助自动推理和验证的正式规范的操作区块链。 因此首先，要基于一个电商平台，然后区块链技术将其作为存储数据的载体与运作的电商平台进行交互。根据对目前的电商平台的需求和区块链目前的研究状况的分析，本论文决定选择具有图灵完备性的以太坊区块链开源社区作为区块链开发平台。信息的追踪方式通过产品的扫码进行自动化采集上传。如图1所示是电子商务平台的结构图。电商平台的商家入驻商城，上传商家信息和商品信息，用户通过电商平台下单，商家得到信息通过物流将商品送达，全程信息都被记录在后台的数据库中，如商品信息，销售订单信息，物流信息，还有商家和用户的信息等，而数据库应当是由电商平台进行管理，因此电商平台需要对信息进行维护整理，对数据进行安全检察防护，防止对数据库进行恶意攻击，保证商家用户的合法性等，完成这一目标离不开电商平台的研发人员和维护人员的对后台数据库的不断维护。数据库不但要进行数据管理还需要对数据惊醒整合，显示给用户和商家，实现用户、物流和商家之前的相互沟通，相互联系，促进网络商品交易的快速运行，缩短工作周期。 搭建电商平台框架的主要目标： （1）将产品作为追溯数据的最底层载体，在产品的每个阶段都能生成追溯数据，整个从生产到消费具有完整性 （2）将区块链中的可追溯单元的数据采集点，变成数据写入点，供应链的责任人只需导入追溯数据，由此可使追溯平台具有扩展性，且任意节点的损坏都不会影响整个追溯系统的运行。 （3）将收集到的数据进行加密存储，保护用户隐私，防篡改。 （4）为了将信息进行扩展，加入了智能合约，能够满足多方面不同群体对数据的要求，也能够实现数据的复杂调用。 图3.1 电子商务平台的结构图 实现该平台构建的相关原代码如下： 上述代码是激活付款程序的处理逻辑，首先获取需要处理的订单模型，然后判断订单的支付方式如果是Membership Card支付类型，则需要触发下单成功的事件，系统会有数据交互来处理下单成功的程序。如果订单的状态是下单成功则需要将订单的状态重置成等待付款并保存订单模型。 3.2 区块链系统 为了实现对商户产品信息、物流信息等各方面信息的追踪溯源，基于电商平台的管理下，系统通过以太坊实现区块链系统，其区块链管理系统的工作流程图如图2所示。在后台数据库及首台管理系统中，记录产品信息，将其分模块，分责任人划分，主要分成产品信息，物流信息和交易消费订单信息三个大块，在具体过程中，还可以对其进行细分，例如产品信息中按照，原材料，半成品，成品，包装，检验等环节划分成多个单元录入系统，进入系统后为了保证信息安全，对数据进行加密验证，进入区块链系统，商家以节点身份对他所生产的商品进行区块创建，当数据写如节点后，用私钥加密，并发送给其他节点进行验证，通过后才能数据写入之后完成交易上链，在产品可追溯的第一个单元，第一条记录就会生成一条独一无二的身份字段和商户的公钥等其他信息，而在产品责任转移时，需要将新责任人公钥写进信息中，前一责任人的私钥签名确认，同步到区块链上才能够发生责任转移，且前一个区块写入的交易信息将会自动同步到下一个区块自动生成新的区块，在不断交易中进行数据的写入生成完整动态的区块链，直到用户收货，其身份信息中的公钥被录入区块链才停止，由此保证了交易的严密性和安全性。对于区块链系统中的数据的

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