技术领域
[0001] 本
发明涉及一种交易信息记录方法，尤其是涉及一种基于区块链的云制造服务交易信息记录系统与方法。
背景技术
[0002] 云制造以“制造即服务”的概念，把企业的制造资源、制造能
力抽象成云服务——制造服务，企业提供各类的制造服务，为有需求的客户提供服务。云制造为制造资源共享提供了一种有效的解决方案。
[0003] 云制造一般通过一个云制造平台实现。目前国内典型的云制造平台如天智网等。提供服务的企业(云制造服务提供方)和需要服务的企业(云制造服务的需求方)通过互联网接入到这个平台，提供服务的企业通过平台发布云制造服务，需要服务的企业通过平台寻找服务。当找到合适的服务提供方后，进行制造服务的交易，完成制造服务。
[0004] 云制造服务的交易信息对于云制造服务提供方和需求方都十分重要，是一个企业展示其服务能力、对服务企业服务信誉评价等的重要依据。需要一种安全可靠的服务交易信息的记录系统来进行记录，并且能方便查询。
[0005] 例如，某个企业能加工某个难于加工的零件，并且能够在较短的时间内完成交易(交货)，
质量也能达到要求，说明该企业的制造能力强；而某个经常拖期交货或者交货质量不合格的企业，则在云制造服务选择过程中处于劣势。
[0006] 区块链是一种分布式公开账簿技术，区块链技术多方共同维护一个不断增长的分布式数据记录，这些数据通过
密码学技术保护内容和时序，使得任何一方难以篡改、抵赖、造假。狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以链条的方式组合成特定数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的去中心化共享总账(Decentralized shared ledger)，能够安全存储简单的、有先后关系的、能在系统内验证的数据。
[0007] 中国
专利CN101098236公开了一种分布式
对等网络实体之间的交易管理方法，采用一种集中的中央处理单元来记录交易数据。这种集中的记录方式体现在是有一家核心企业(如云制造服务平台)拥有交易数据的记录权，这种方式的弊端为：
[0008] 1、记账不一致问题。对于某些交易过程，集中账本记录方(如云制造服务平台)会进行记录，而各个交易企业自己也会进行记录，在查询过程中如果记账数据不一致，则难于进行判断以那个为准；
[0009] 2、有些企业出于交易保密的思想，不愿意提供给集中记账单位数据，造成信息不全；
[0010] 3、集中账本的查询代价比较高，查询需要集中账本记录方(如云制造服务平台)统一提供
接口并授权。有时候只是对企业的历史交易做一个简单查询可能也需要繁琐的审核过程。
[0011] 中国专利CN105761143A公开了一种基于区块链的多方共建信用记录的方法，整个信用体系参与的
角色分为
支撑第三方和数据拥有者，支撑第三方负责
基础通讯体系的搭建和技术标准制定与实现，数据拥有者提供信用记录。但是对于在云制造领域的具体应用没有涉及，对所记录的内容也未描述，且存在第三方以及第三方验证，该专利并不能直接应用到云
制造过程的数据记录。
[0012] 中国专利CN105912618A公开了一种基于区块链的充电桩充电交易通讯方法，属于区块链技术在充电交易领域的应用。该专利不能直接用于云制造领域。
[0013] 中国专利CN105488675A公开了一种区块链的分布式共享总账构建方法，交易由交易副链和交易主链分别进行验证。该专利需要产生交易副链，用于交易查询的验证，存在数据量增加，
数据处理过程繁琐等问题，存在多个交易副链也容易产生数据冲突，导致验真困难。
发明内容
[0014] 本发明的目的就是为了克服上述
现有技术存在的
缺陷而提供一种基于区块链的云制造服务交易信息记录系统与方法，基于区块链技术，为云制造服务过程的交易信息提供了一种分布式的记录系统，并且提供了相关的记录方法，改进了云制造服务交易过程中数据记录的方法和数据结构，能方便地实现交易的不可抵赖，以及查询验真，克服了交易信息不透明、数据存在差异、查询效率低及成本高的问题。
[0015] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0016] 一种基于区块链的云制造服务交易信息记录系统，包括多个记账
节点，多个记账节点相互通信形成记录节点网，每个记账节点包括：
[0017] 记账信息
数据库，用于存储自身节点的
交易记录；
[0018] 交易区块链数据库，用于存储交易区块链；
[0019] 记账权限竞争模块，用于通过竞争方式争夺不同记账周期内的记账权限；
[0020] 交易信息
摘要生成模块，用于完成一项交易动作后生成一条交易记录，并存储到记账信息数据库；利用信息摘要的计算方法，根据交易记录生成交易信息摘要；利用自身节点的私钥加密交易信息摘要后，在记录节点网全网内公开，其余记账节点都能接收到该加密后的交易信息摘要；
[0021] 交易区块链生成模块，用于在当前记账周期内，且自身节点拥有记账权限时，记录整个记录节点网中新公开的交易信息摘要以及公开该交易信息摘要的记账节点，形成一个新的交易区块；将新的交易区块连同时间戳附加到自身节点内存储的交易区块链之后，形成新的交易区块链，并在记录节点网全网内通知；
[0022] 交易区块链更新模块，用于利用P2P技术将记录节点网全网内形成的新的交易区块链同步更新到自身节点内。
[0023] 所述每个记账节点还包括查询记账信息模块，用于当需要查询记账节点Ex在时间tx是否存在交易记录dx时，在自身节点内交易区块链数据库存储的交易区块链内查询得到时间tx对应记账周期的交易区块；在时间tx对应记账周期的交易区块内查询是否存在对应时间tx的记账节点Ex的交易信息摘要，若否，则表示记账节点Ex在时间tx不存在交易记录dx，若是，利用记账节点Ex对外的公钥对查询得到的交易信息摘要进行解密，通过解密后的交易信息摘要验证记账节点Ex在时间tx存在交易记录dx。
[0024] 所述查询记账信息模块还用于：
[0025] 获取记账节点Ex提供的交易记录，利用信息摘要的计算方法得到记账节点Ex提供的交易记录对应的交易信息摘要，将记账节点Ex提供的交易记录对应的交易信息摘要与解密后的交易信息摘要进行对比，若对比结果一致，则表示记账节点Ex提供的交易记录为真实的，反之，则为不真实的。
[0026] 所述查询记账信息模块还用于：
[0027] 当对记账节点Ex提供的交易记录验证为真实时，获取交易记录中有关本项交易动作的其它相关记账节点，针对相关记账节点查询相关记账信息，进行辅助验证。
[0028] 一种基于区块链的云制造服务交易信息记录方法，应用于记录节点网，所述记录节点网包括多个相互通信的记账节点，各个记账节点通过竞争方式争夺不同记账周期内的记账权限，该方法包括交易信息记录过程；
[0029] 所述交易信息记录过程包括以下步骤：
[0030] 101：任一记账节点完成一项交易动作后生成一条交易记录，并存储；
[0031] 利用信息摘要的计算方法，根据交易记录生成交易信息摘要；
[0032] 利用自身节点的私钥加密交易信息摘要后，在记录节点网全网内公开，其余记账节点都能接收到该加密后的交易信息摘要；
[0033] 102：在当前记账周期内，拥有记账权限的记账节点记录整个记录节点网中新公开的交易信息摘要以及公开该交易信息摘要的记账节点，形成一个新的交易区块；
[0034] 将新的交易区块连同时间戳附加到自身节点内存储的交易区块链之后，形成新的交易区块链，并在记录节点网全网内通知；
[0035] 103：各个记账节点利用P2P技术将记录节点网全网内形成的新的交易区块链同步更新到自身节点内。
[0036] 该方法还包括交易信息查询验证过程；
[0037] 所述交易信息查询验证过程包括以下步骤：
[0038] 201：当任一记账节点需要查询记账节点Ex在时间tx是否存在交易记录dx时，在自身节点内存储的交易区块链内查询得到时间tx对应记账周期的交易区块；
[0039] 202：在时间tx对应记账周期的交易区块内查询是否存在对应时间tx的记账节点Ex的交易信息摘要，若否，则表示记账节点Ex在时间tx不存在交易记录dx，若是，执行步骤203；
[0040] 203：利用记账节点Ex对外的公钥对步骤202查询得到的交易信息摘要进行解密，通过解密后的交易信息摘要验证记账节点Ex在时间tx存在交易记录dx。
[0041] 所述竞争方式采用PoW技术或PoS技术的竞争方式。
[0042] 所述交易信息查询验证过程还包括步骤204：
[0043] 获取记账节点Ex提供的交易记录，利用信息摘要的计算方法得到记账节点Ex提供的交易记录对应的交易信息摘要，将记账节点Ex提供的交易记录对应的交易信息摘要与解密后的交易信息摘要进行对比，若对比结果一致，则表示记账节点Ex提供的交易记录为真实的，反之，则为不真实的。
[0044] 所述交易信息查询验证过程还包括步骤205：
[0045] 当对记账节点Ex提供的交易记录验证为真实时，获取交易记录中有关本项交易动作的其它相关记账节点，针对相关记账节点重复步骤201～204，进行辅助验证。
[0046] 所述信息摘要的计算方法采用计算交易记录的哈希值的方法。
[0047] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0048] 1)基于区块链技术，为云制造服务过程的交易信息提供了一种分布式的记录系统，并且提供了相关的记录方法，改进了云制作服务交易过程中数据记录的方法和数据结构，能方便地实现交易的不可抵赖，以及查询验真，克服了集中记账的缺陷，以及交易信息不透明、数据存在差异、查询效率低及成本高的问题。
[0049] 2)采用分布式记账方法，系统内部的交易方(制造服务提供方或制造服务需求方)都可以是一个节点，每个节点都记录有云制造平台上相关交易的数据(交易信息摘要)。通过相应的授权，需要查询的企业可以对这些历史交易数据进行查询，了解拟合作企业的交易历史，方便云制造服务企业的服务搜索、服务比较和服务关系确立。
[0050] 3)所设计的系统记录的是经过加密处理的交易摘要信息，这样一方面不会暴露交易的具体细节，企业愿意公开。记录的交易摘要用企业私钥进行加密，如果需要查询，必须进行授权。另外一方面，全网只记录摘要可以使区块链的数据量小，便于全网同步。
[0051] 4)相对区块链的一般技术，简化了区块
链环节中的“
智能合约”部分，也就是什么数据才可以加入区块链中。本发明采用一种“先记录，后验真”的模式。也就是各个节点可以公开发布自己的交易数据(经过摘要和加密)，然后各个节点竞争后进行记录(记录前只要确认是网络N中的节点E发出的即可)，记录在区块链后，就形成不可抵赖的历史印记了；需要查询的时候，各个节点才拿出真实的交易记录数据。如果这个交易数据和区块链中的历史数据不符合，就是说明其说谎。
[0052] 5)本发明支持多方验真的查询，也就是说，交易各方自己记录自己的交易信息，必要的时候可以拿出来进行匹配(查询过程中的步骤205)，这样进行验真。例如，A供货给B，那么A会记录自己给B供应过一次货，B也会记录从A中购买过一次货，这样，A和B都会公开一次交易记录，区块链中都会记录。如果有必要，企业C可以分别向A和B获取交易信息，如果双方的交易记录信息能够匹配，说明A向B供货是实际存在的。
[0053] 6)本发明没有第三方的概念，每个节点都是对等的，可以自行加入到整个网络中；同时本发明是各个节点通过某种竞争方式(如PoW或PoS)来获取数据的记录权限，然后再同步到全网，无需人工干预。
附图说明
[0054] 图1为基于区块链的云制造服务交易信息记录系统的结构示意图；
[0055] 图2为交易信息记录过程的简化
流程图；
[0056] 图3为交易信息查询验证过程的简化流程图；
[0057] 图4为本发明应用于云制造服务平台上的企业之间交易信息记录的流程图；
[0058] 图5为本发明应用于云制造服务平台上的企业之间交易信息查询验证的流程图。
[0059] 图中：1、记账信息数据库，2、交易区块链数据库，3、记账权限竞争模块，4、交易信息摘要生成模块，5、交易区块链生成模块，6、交易区块链更新模块，7、查询记账信息模块。
具体实施方式
[0060] 下面结合附图和具体
实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0061] 如图1所示，一种基于区块链的云制造服务交易信息记录系统包括多个记账节点，多个记账节点相互通信形成记录节点网，每个记账节点包括：
[0062] 记账信息数据库1，用于存储自身节点的交易记录；
[0063] 交易区块链数据库2，用于存储交易区块链；
[0064] 记账权限竞争模块3，用于通过竞争方式争夺不同记账周期内的记账权限，竞争方式采用PoW技术或PoS技术的竞争方式；
[0065] 交易信息摘要生成模块4，用于完成一项交易动作后生成一条交易记录，并存储到记账信息数据库1；利用信息摘要的计算方法，根据交易记录生成交易信息摘要；利用自身节点的私钥加密交易信息摘要后，在记录节点网全网内公开，其余记账节点都能接收到该加密后的交易信息摘要；
[0066] 交易区块链生成模块5，用于在当前记账周期内，且自身节点拥有记账权限时，记录整个记录节点网中新公开的交易信息摘要以及公开该交易信息摘要的记账节点，形成一个新的交易区块；将新的交易区块连同时间戳附加到自身节点内交易区块链数据库2存储的交易区块链之后(按时间顺序先后)，形成新的交易区块链，并在记录节点网全网内通知其他节点前来同步；
[0067] 交易区块链更新模块6，用于利用P2P技术将记录节点网全网内形成的新的交易区块链同步更新到自身节点内的交易区块链数据库2。
[0068] 每个记账节点还包括查询记账信息模块7，用于当需要查询记账节点Ex在时间tx是否存在交易记录dx时，在自身节点内交易区块链数据库2存储的交易区块链内查询得到时间tx对应记账周期的交易区块；在时间tx对应记账周期的交易区块内查询是否存在对应时间tx的记账节点Ex的交易信息摘要，若否，则表示记账节点Ex在时间tx不存在交易记录dx，若是，利用记账节点Ex对外的公钥对查询得到的交易信息摘要进行解密，通过解密后的交易信息摘要验证记账节点Ex在时间tx存在交易记录dx。
[0069] 查询记账信息模块7还用于：
[0070] 获取记账节点Ex提供的交易记录，利用信息摘要的计算方法得到记账节点Ex提供的交易记录对应的交易信息摘要，将记账节点Ex提供的交易记录对应的交易信息摘要与解密后的交易信息摘要进行对比，若对比结果一致，则表示记账节点Ex提供的交易记录为真实的，反之，则为不真实的。
[0071] 查询记账信息模块7还用于：
[0072] 当对记账节点Ex提供的交易记录验证为真实时，获取交易记录中有关本项交易动作的其它相关记账节点，针对相关记账节点查询相关记账信息，进行辅助验证。
[0073] 一种基于区块链的云制造服务交易信息记录方法，应用于如图1所示记录节点网，各个记账节点通过竞争方式争夺不同记账周期内的记账权限，该方法包括交易信息记录过程和交易信息查询验证过程，
[0074] 如图2所示，交易信息记录过程由交易信息摘要生成模块4、交易区块链生成模块5和交易区块链更新模块6相互配合实现，包括以下步骤：
[0075] 101：任一记账节点完成一项交易动作后利用自身的交易信息摘要生成模块4生成一条交易记录，并存储；
[0076] 利用信息摘要的计算方法，根据交易记录生成交易信息摘要；
[0077] 利用自身节点的私钥加密交易信息摘要后，在记录节点网全网内公开，其余记账节点都能接收到该加密后的交易信息摘要；
[0078] 102：在当前记账周期内，拥有记账权限的记账节点利用交易区块链生成模块5记录整个记录节点网中新公开的交易信息摘要以及公开该交易信息摘要的记账节点，形成一个新的交易区块；
[0079] 将新的交易区块连同时间戳附加到自身节点内存储的交易区块链之后，形成新的交易区块链，并在记录节点网全网内通知；
[0080] 103：各个记账节点利用P2P技术将记录节点网全网内形成的新的交易区块链同步更新到自身节点内。
[0081] 进入下一个记账周期过程中，各个记账节点利用记账权限竞争模块3重新通过竞争方式争夺记账权限。
[0082] 如图3所示，交易信息查询验证过程由查询记账信息模块7实现，包括以下步骤：
[0083] 201：当任一记账节点需要查询记账节点Ex在时间tx是否存在交易记录dx时，在自身节点内存储的交易区块链内查询得到时间tx对应记账周期的交易区块；
[0084] 202：在时间tx对应记账周期的交易区块内查询是否存在对应时间tx的记账节点Ex的交易信息摘要，若否，则表示记账节点Ex在时间tx不存在交易记录dx，若是，执行步骤203；
[0085] 203：利用记账节点Ex对外的公钥对步骤202查询得到的交易信息摘要进行解密，通过解密后的交易信息摘要验证记账节点Ex在时间tx存在交易记录dx；
[0086] 204：进一步，获取记账节点Ex提供的交易记录，利用信息摘要的计算方法得到记账节点Ex提供的交易记录对应的交易信息摘要，将记账节点Ex提供的交易记录对应的交易信息摘要与解密后的交易信息摘要进行对比，若对比结果一致，则表示记账节点Ex提供的交易记录为真实的，反之，则为不真实的；
[0087] 205：进一步，当对记账节点Ex提供的交易记录验证为真实时，获取交易记录中有关本项交易动作的其它相关记账节点，针对相关记账节点重复步骤201～204，进行辅助验证。
[0088] 下面以本发明方法和系统应用于云制造服务平台为例，进行说明。
[0089] 1、基本组成
[0090] 交易信息记录系统的基本结构见图1。图中，E1、E2、E3、Ei分别表示一个个记账节点，每个记账节点的组成如Ei的结构。E1、E2、E3的组成结构和Ei相似，整个系统可以有很多个类似Ei的节点，通过互联网进行相互通信，这些节点构成了整个记录节点网N。
[0091] 每个参与到云制造服务平台的企业都可以拥有一个或多个记账节点。每个记账节点E1,E2,…Ei都有自己的一对密钥，分别是私钥和公钥。每个记账节点的公钥全网公开(网络N中有节点都知道)。
[0092] 根据区块链技术的方法，每个节点中的交易区块链数据库2记录了整个云制造服务平台上所有企业之间的交易信息，这些信息按照交易时间顺序形成链结构。
[0093] 根据区块链技术的方法，每个记账节点E1、E2、E3、Ei等的交易区块链数据库2都是“一致的”(所谓一致，就是在一定的时间间隔内完全同步。这个时间间隔可以优选地取为10分钟)，是一个“区块链”。交易区块链数据库2内的数据就是由一个个记录交易信息摘要的区块按照时间顺序构成的一个链。
[0094] 2、交易的记录
[0095] 当企业完成一项交易动作需要记录时，可以把交易内容形成信息摘要后向整个网络公布，然后整个网络通过竞争的方式争夺记录权；获取记录权的节点完成记录并添加到目前的区块链之后形成新的区块链，然后整个网络进行同步，各个节点的区块链数据一致。
[0096] 交易动作包括但不限于：云制造服务过程中的合同订立、交货、完成一次货物配送、完成一次维修服务等。
[0097] 所记录的交易信息包括但不限于：交易的时间、交易中的服务提供方、交易中的服务需求方、交易中委托内容(如加工产品名称、加工数量、单件加工时间、交货时间)、交易评价(如质量合格率、交货按时率、拖期时间)。
[0098] 基本过程如图4。
[0099] Step1:云平台上企业完成一项交易动作(如签订了合同，或者完成了一次供货等)，需要进行记录。
[0100] Step2:交易过程信息形成一个交易记录，记录可以包括交易对象、交易时间、合同金额(如果是签订合同的动作)、交货名称和数量(如果是交货动作)等内容。
[0101] 交易记录的具体内容由各个节点自己保存在记账信息数据库1中，供查询使用。
[0102] Step3:根据区块链公开的一些方法，形成这条交易记录的信息摘要。典型的一种信息摘要的方法就是计算交易数据记录的哈希值，如采用SHA256方法。
[0103] 信息摘要通过节点的私钥进行加密后全网公开，每个节点都能接收到这个加密后的信息摘要。
[0104] Step4:按照区块链的一般技术，各个记账节点通过某种竞争方式(典型的如PoW或PoS技术)，获取记账权限。获得记账权限的记账节点把整个网络N中没有记录到区块链中的新交易信息摘要(网络中所有没有记录过的各个节点加密后的交易摘要)组合成一个新的区块，并且利用区块链所公开技术加入必要的验证码和时间戳，把这个新区块加入到原来的交易区块链的后面，形成新的交易区块链。
[0105] Step5:形成新的交易区块链后，各个节点认可(因为记账节点是通过竞争方式获取记录权限的)，其它节点(指没有获取记账权限的节点)利用“交易区块链更新模块6”把这个周期生成的新交易区块链数据同步到自己的交易区块链数据库2中。这样全网N中所有节点E1,E2,…,Ei的交易区块链数据库2都一致。
[0106] Step6:根据区块链公开的技术，开始下一轮的记账周期。
[0107] 由于云制作服务交易平台上的交易记录对实时性要求没有金融系统那么高，而且本发明采用的是“先记录，后验真”的方法，因此记账周期可以参考
比特币的时间设定为10分钟，或者可以更长。
[0108] 由于一次交易会涉及到多方，多方可以独立记录本次交易信息。例如，合同订立，合同涉及的双方都可以记录合同订立这个交易信息。因此，利用本发明中不同节点的交易区块链数据库2记录的交易信息将来可以相互验证。
[0109] 名词解释：
[0110] PoW(Proof of Work，
工作量证明)，是区块链中的一种记账权限分配机制。计算能力越强，越有可能获取记账权限。
[0111] PoS(Proof of Stake，权益证明)，通过对拥有
虚拟货币的时间和数量，或者用在网的时间和交易量为依据，来分配记账权限。
[0112] SHA256是一种计算哈希值的方法。哈希值用作表示大量数据的固定大小的唯一值。两组数据的哈希值仅在相应数据也匹配时才应当匹配。数据的少量更改会在哈希值中产生不可预知的大量更改。SHA256
算法的哈希值大小为256位。
[0113] 3、交易的查询
[0114] 需要查询的时候，通过查询记账信息模块7可以查询到网络N中某两个企业的交易历史数据。假设企业A拥有节点E1，他需要查询某个企业B的交易记录是否为真(B是否存在过该次交易)。主要流程如图5所示。
[0115] Step1:A要确认B是否在某个时间t进行过某次交易。
[0116] Step2:首先企业B告知A，某个节点，假设E2是该企业的节点。
[0117] Step3:A可以在自己E1节点的交易区块链数据库2中根据时间t查询到节点E2是否进行过某次交易。
[0118] Step4:A查询到这个区块，并且从区块链的信息摘要中获取到E2的这次交易摘要信息。
[0119] Step5:A利用E2的公钥对区块中的交易摘要信息进行解密，得到解密后的信息摘要。知道节点E2的确进行过这次交易(至少当时是全网公开过这次交易的)
[0120] (Step3～step5可以在B不参与的情况下进行，也就是说各个节点都可以验证其它节点的某次交易是否公开过。)
[0121] Step6:进一步，B可以提供E2所记录的交易记录原文，并且A利用信息摘要的算法(如SHA256)对E2所记录的交易记录原文进行信息摘要计算，得到的交易信息摘要结果和解密记录在交易区块链数据库2中的交易信息摘要结果一致，说明交易记录是真的。
[0122] Step7:进一步，A可以查询和B这次交易相关的其他企业的交易信息，来进行辅助验证(例如，一次合同订立是双方的动作，因此可以验证双方的交易信息，从而确认交易的真实性)。
