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        鐵路客運私有鏈共識機(jī)制關(guān)鍵技術(shù)研究

        2018-07-06 03:25:08周亮瑾王富章
        鐵道運輸與經(jīng)濟(jì) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:核驗記賬工作量

        周亮瑾,王富章

        ZHOU Liang-jin, WANG Fu-zhang

        (中國鐵道科學(xué)研究院?研究生部,北京?100081)

        (Postgraduate Department, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China)

        近年來,隨著鐵路客運信息化建設(shè)與發(fā)展,以及數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)的興起,為鐵路行業(yè)智能化發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。在“互聯(lián)網(wǎng)+”大數(shù)據(jù)快速發(fā)展中,鐵路客運管理對大數(shù)據(jù)服務(wù)的共享度、準(zhǔn)確性要求日趨提高。鐵路客運私有鏈?zhǔn)遣捎没趨^(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的鐵路行業(yè)的區(qū)塊鏈,其終端節(jié)點由所有產(chǎn)生客運交易的終端設(shè)備構(gòu)成,如售票終端、退票終端、改簽終端、廢票終端、檢票終端、驗票終端、制票終端等;各節(jié)點客運相關(guān)業(yè)務(wù)產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù),從核驗、儲存、傳輸、到實時訪問,采用基于區(qū)塊鏈技術(shù)中的共識機(jī)制組織,實現(xiàn)各個節(jié)點共同參與、共同治理、共同管理、共同使用客運數(shù)據(jù),因而結(jié)合鐵路客運業(yè)務(wù)環(huán)境和應(yīng)用場景,研究基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建鐵路客運私有鏈,將現(xiàn)有的客運大數(shù)據(jù)的集中授權(quán)管理架構(gòu)優(yōu)化為去中心的自治管理,緩解集中管理方式下存在的單點故障、集中訪問瓶頸、數(shù)據(jù)不一致、效率低下等問題。因此,構(gòu)建鐵路客運私有鏈的核心是在私有鏈各個節(jié)點上生成客運交易數(shù)據(jù),為保證合法數(shù)據(jù)入鏈這一功能的實現(xiàn),需要通過區(qū)塊鏈技術(shù)中的共識機(jī)制組織完成,結(jié)合鐵路客運應(yīng)用環(huán)境,進(jìn)一步研究鐵路客運私有鏈共識機(jī)制。

        1 鐵路客運私有鏈共識機(jī)制分析

        1.1 區(qū)塊鏈技術(shù)與共識機(jī)制

        區(qū)塊鏈技術(shù)具備共治、共享、去中心、防篡改、可追蹤等特征,是新興的一種互聯(lián)網(wǎng)分布式記賬技術(shù),與依靠中心認(rèn)證機(jī)構(gòu)提供的結(jié)算服務(wù)來核驗并處理所有交易數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)支付系統(tǒng)不同,區(qū)塊鏈沒有中心認(rèn)證機(jī)構(gòu),幾乎所有的完整節(jié)點都有一份公共總賬的備份,這份總賬可以被視為經(jīng)過認(rèn)證的記錄[1-3]。區(qū)塊鏈的去中心特性研究始于比特幣,其交易核驗與存儲并不是由一個中心認(rèn)證機(jī)構(gòu)創(chuàng)造的,而是由網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點各自獨立競爭完成,即網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點,依靠著節(jié)點間網(wǎng)絡(luò)連接所傳輸?shù)男畔?,最終得出同樣的結(jié)果并維護(hù)同一個公共總賬[4-6]。區(qū)塊鏈的形態(tài)有公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈,其核心區(qū)別在于訪問權(quán)限的開放程度。共識機(jī)制是通過代碼設(shè)計來實現(xiàn)信任,即確定區(qū)塊鏈的區(qū)塊構(gòu)造者,以及維護(hù)全網(wǎng)數(shù)據(jù)一致性問題,是區(qū)塊鏈不可或缺的內(nèi)容。共識機(jī)制主要包括工作量證明機(jī)制 (Proof of Work,POW)、權(quán)益證明機(jī)制 (Proof of Stake,POS)、股份授權(quán)證明機(jī)制(Delegated Proof of Stake,DPOS) 3 種類型,需要根據(jù)區(qū)塊鏈不同的基礎(chǔ)鏈、實現(xiàn)應(yīng)用或者商業(yè)模式選擇不同的共識機(jī)制。

        (1)工作量證明機(jī)制。該機(jī)制用工作結(jié)果來證明記賬權(quán)歸屬,每個區(qū)段都有對應(yīng)的哈希值,通過計算來決定對區(qū)塊鏈區(qū)塊的記賬權(quán)。為爭取記賬權(quán),需要加強(qiáng)算力,以計算出正確的哈希值。比特幣的共識機(jī)制采用哈希函數(shù) SHA256 算法,其特點包含容錯性好,需要全網(wǎng)參與運算、資源消耗大,節(jié)點計算時效長。因此,記賬權(quán)要求具有較強(qiáng)的節(jié)點算力,提高節(jié)點計算效率。

        (2)權(quán)益證明機(jī)制。該機(jī)制采用記賬權(quán)歸節(jié)點權(quán)益持有量的多少表示獲得記賬權(quán)的大小,持有的代幣越多,獲得記賬權(quán)的可能性越大,累積的節(jié)點余額越高。

        (3)股份授權(quán)證明機(jī)制。該機(jī)制類似于董事會投票,持幣者投出一定數(shù)量的節(jié)點,代理們進(jìn)行核驗和記賬,為了激勵更多人參與競選,系統(tǒng)會產(chǎn)生少量代幣作為獎勵。該機(jī)制對于聯(lián)盟鏈較為適合。

        1.2 鐵路客運私有鏈共識機(jī)制

        鐵路客運私有鏈?zhǔn)腔趨^(qū)塊鏈技術(shù)、在鐵路客運信息領(lǐng)域建立的適合鐵路客運應(yīng)用環(huán)境的一種分布式技術(shù)架構(gòu)和計算范式,它利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來核驗和存儲算法、利用節(jié)點共識機(jī)制來生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)來保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問安全。

        鐵路客運私有鏈的主要優(yōu)勢包括:有助于隱私信息的保護(hù),有效實現(xiàn)節(jié)點交易數(shù)據(jù)分布,有利于局部信息快捷訪問,弱化中心體系架構(gòu)下的中心壓力[7-8],提高節(jié)點交易效率。鐵路客運交易私有鏈共識機(jī)制采用工作量證明機(jī)制,將鐵路客運私有鏈上產(chǎn)生的交易數(shù)據(jù)進(jìn)行核驗,來保證數(shù)據(jù)的合法性和正確性,解決客運生產(chǎn)環(huán)境各節(jié)點記賬權(quán)問題。例如,由于客票采用實名制,交易記錄著用戶的交易信息和實名信息,因而必須持有客運網(wǎng)絡(luò)專用的營業(yè)執(zhí)照方可辦理售票交易,參與客運私有鏈的建立。以客票系統(tǒng)每日交易量為 2 000 萬次為基礎(chǔ)計算,每秒交易 231 次,考慮到 23 ∶ 00 至次日 6 ∶ 00 為業(yè)務(wù)辦理低谷,則每秒辦理業(yè)務(wù) 327 次,每分鐘接近 2 萬次。按照這樣的交易辦理速度,鐵路客運私有鏈要求共識機(jī)制必須快速收斂、對立組塊、迅速成鏈,確保鐵路客運私有鏈高效且穩(wěn)定。

        2 鐵路客運私有鏈共識機(jī)制關(guān)鍵技術(shù)

        2.1 終端交易的獨立核驗

        區(qū)塊鏈技術(shù)中,交易核驗是節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)布交易數(shù)據(jù),傳遞至臨近節(jié)點,每一個收到交易的節(jié)點首先進(jìn)行交易數(shù)據(jù)核驗,確保只有合法的交易數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳播,無效交易數(shù)據(jù)將會在第一個節(jié)點處被廢棄。鐵路客運私有鏈的交易核驗,采用雙維交易核驗法進(jìn)行交易核驗,即區(qū)塊核驗和業(yè)務(wù)核驗相結(jié)合的核驗方式。區(qū)塊核驗即傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈交易核驗,通過采用哈希根值核驗算法,確保交易節(jié)點的合法性。業(yè)務(wù)核驗則是核驗客運交易雙方的真實性,從列車票額服務(wù)的排他性和旅客交易的唯一性 (單日、單車、單方向),確保交易的真實性。交易核驗流程示意圖如圖1 所示。

        圖1 交易核驗流程示意圖Fig.1 Transaction verif i cation process

        (1)根據(jù)各個終端辦理的業(yè)務(wù)類型,按區(qū)塊交易類型約定,填寫交易內(nèi)容,交易的語法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須正確。記錄交易的字節(jié)數(shù)小于 MAX_BLOCK_SIZE。輸入節(jié)點最新區(qū)塊哈希值、交易票額屬性、加密后旅客屬性。

        (2)區(qū)塊核驗。保證提交交易的終端節(jié)點自身是合法節(jié)點。業(yè)務(wù)核驗。對交易的交時間、票額的席位屬性 (如交易時間應(yīng)晚于席位占用時間,席位占用區(qū)段、日期、席別與交易記錄一致等) 進(jìn)行核驗。旅客部分信息核驗。對旅客信息的后 11 位,進(jìn)行基本邏輯核驗和旅客出行時間邏輯一致性核驗。如果交易核驗沒有通過,交易數(shù)據(jù)被丟棄,否則交易數(shù)據(jù)進(jìn)入一個候補(bǔ)區(qū)塊等待入鏈。

        (3)核驗評級。記錄節(jié)點最新區(qū)塊產(chǎn)生時間與核驗完畢時間的差值。在收到交易數(shù)據(jù)后,每一個節(jié)點按照接收時的順序,為有效的新交易數(shù)據(jù)建立一個暫時存放用的內(nèi)存池,并對這些交易進(jìn)行獨立核驗。核驗評級,用于輔助識別異常節(jié)點,如長時間靜默節(jié)點。

        2.2 私有鏈區(qū)塊的構(gòu)建

        區(qū)塊是構(gòu)成私有鏈的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),由各個交易節(jié)點負(fù)責(zé)產(chǎn)生。在一個區(qū)塊建立周期內(nèi),交易被核驗后,節(jié)點將這些交易添加到自己的內(nèi)存池中。內(nèi)存池用來暫存尚未被加入到區(qū)塊的交易記錄。交易節(jié)點記錄核驗交易的同時,繼續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)上的交易,節(jié)點同時收集、核驗、中繼網(wǎng)絡(luò)上接收道德新的交易數(shù)據(jù),監(jiān)聽其他節(jié)點發(fā)現(xiàn)的新區(qū)塊,伺機(jī)把這些交易整合到一個候選區(qū)塊中。節(jié)點間通過工作量證明機(jī)制競爭獲得記賬權(quán)后,終端節(jié)點需要為內(nèi)存池中的每筆交易分配一個優(yōu)先級,并選擇較高優(yōu)先級的交易記錄來構(gòu)建候選區(qū)塊。交易的優(yōu)先級是由交易產(chǎn)生的“交易齡”決定,“交易齡”大的交易比那些新的交易擁有更高的優(yōu)先級,以保證客運業(yè)務(wù)的交易記錄的及時性。

        構(gòu)建區(qū)塊的過程可以分為 3 步:①終端節(jié)點產(chǎn)生一個未注冊 (候選) 區(qū)塊;②通過求解工作量證明算法獲取記賬權(quán);③注冊區(qū)塊鏈,成為 (正式) 區(qū)塊。這個過程中,最重要的就是通過工作量證明算法節(jié)點獲得記賬權(quán)。當(dāng)終端節(jié)點在工作時,接受從客票網(wǎng)絡(luò)收到產(chǎn)生的區(qū)塊,同時為產(chǎn)出區(qū)塊開始準(zhǔn)備。在一個區(qū)塊建立周期內(nèi),終端節(jié)點在完成交易的同時為下一個區(qū)塊做準(zhǔn)備。

        2.3 節(jié)點的工作量證明

        鐵路客運業(yè)務(wù)中,節(jié)點的工作量證明是結(jié)合客運運營業(yè)務(wù)背景設(shè)計實現(xiàn)的。它以節(jié)點業(yè)務(wù)交易量和交易齡為基礎(chǔ),獲得節(jié)點工作量證明的價值,這種方式被稱為有價值工作量證明 (Valuable POW,VPOW)。VPOW 不同于傳統(tǒng) POW,傳統(tǒng)的 POW 通過各個節(jié)點的算力證明確定記賬權(quán)。這對于交易系統(tǒng)而言,計算資源耗費大,生產(chǎn)系統(tǒng)難以支付這一開銷,需要尋找合適的共識機(jī)制,讓所有節(jié)點迅速達(dá)成共識,而不過度消費算力資源。有價值工作量證明正是基于此而設(shè)計的,其基本思想是將各個節(jié)點的算力進(jìn)行復(fù)用,試圖將交易算力與記賬算力進(jìn)行融合,從而將記賬權(quán)的共識通過有價值工作量證明得以達(dá)成。

        觀察線下業(yè)務(wù),選擇 5 個車站分別統(tǒng)計車站窗口、代售點窗口和自動售票機(jī)分時段售票情況,車站分時段交易量觀察如圖2 所示。從圖2 中可以看出車站業(yè)務(wù)交易量不具備明顯的規(guī)律性。

        觀察不同時間間隔,鐵路各個窗口辦理售票交易的辦理張數(shù),得到不同時間間隔售票業(yè)務(wù)交易熱力圖如圖3 所示。

        圖2 車站分時段交易量觀察Fig.2 The periodic transaction volumes of railway stations

        圖3 不同時間間隔售票業(yè)務(wù)交易熱力圖Fig.3 The thermodynamic chart of ticket sale volumes with different intervals

        圖3 中橫坐標(biāo)代表每一個時間間隔;縱坐標(biāo)代表每一個間隔發(fā)售的張數(shù);中間數(shù)據(jù)方格代表全路共有多少個業(yè)務(wù)辦理窗口在這個時間間隔發(fā)售,分別涂上綠色和紅色,綠色方格代表窗口數(shù)多于 1,紅色代表辦理窗口為 1 個。

        從圖3 中可以看出,60 s 內(nèi),基于交易業(yè)務(wù)量,會產(chǎn)生多個窗口競爭記賬權(quán)的現(xiàn)象,即每一間隔最大交易量出現(xiàn)多個窗口 (綠色色塊)。300 s 往后,最大交易張數(shù)基本是單個窗口唯一確定,因而對于鐵路終端區(qū)塊鏈,區(qū)塊建立時間建議在 300 s 以上。

        分析各終端節(jié)點業(yè)務(wù)辦理量,將個節(jié)點的業(yè)務(wù)交易量賦以價值,發(fā)現(xiàn)監(jiān)聽交易業(yè)務(wù)間隔 5 min以上,可以有效保證記賬權(quán)節(jié)點選擇算法的快速收斂、進(jìn)而唯一確定交易量最大的記賬節(jié)點。但在極端特殊的情況下,這種有價值工作量證明方法可能存在多節(jié)點記賬競爭現(xiàn)象,即各個節(jié)點的交易工作量具有相同價值。為避免記賬權(quán)算法不收斂,需要在交易工作量證明的基礎(chǔ)上,引入交易齡指標(biāo),讓長時間交易無法入鏈的區(qū)塊,交易工作量具有更大價值,從而有效差異化工作量價值,保證算法快速收斂。這種以節(jié)點交易算力為基礎(chǔ),輔以節(jié)點交易齡差異化評判的工作量證明方式,作為節(jié)點達(dá)成共識機(jī)制的基礎(chǔ)算法,能夠有效地解決實際客運生產(chǎn)系統(tǒng)中算力有限的問題。鐵路客運私有鏈共識機(jī)制的改進(jìn)正是基于復(fù)用交易算力為記賬算力,降低記賬算力開銷的同時價值化節(jié)點工作量,充分利用節(jié)點算力解決傳統(tǒng)區(qū)塊鏈共識機(jī)制的算力開銷,為鐵路客運私有鏈的安全穩(wěn)定奠定了基礎(chǔ)。

        3 結(jié)束語

        在對區(qū)塊鏈技術(shù)中的共識機(jī)制進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,針對區(qū)塊鏈共識機(jī)制計算資源耗費大的特點,結(jié)合鐵路客運交易和鐵路私有鏈建立環(huán)境,進(jìn)行私有鏈的共識機(jī)制改進(jìn),將工作量證明從單純的算力證明,改進(jìn)為有意義的價值工作量證明,讓有限的計算資源得以充分利用,同時交易齡的引入,能夠保證私有鏈建立的時效性、數(shù)據(jù)的可用性。這些改進(jìn)有利于鐵路客運私有鏈的建立與應(yīng)用,對于突破當(dāng)前客運的集中式數(shù)據(jù)管理方式,實現(xiàn)鐵路客運內(nèi)部的數(shù)據(jù)信任機(jī)制重構(gòu)、數(shù)據(jù)的高度共享與自治、數(shù)據(jù)的可追溯與防篡改具有重要意義。同時,該技術(shù)的應(yīng)用可以為將來跨行業(yè)的交通客運數(shù)據(jù)保護(hù)聯(lián)盟鏈構(gòu)建做出示范。

        [1] SWAN M. Blockchain Thinking:the Brain as a Decentralized Autonomous Corporation[J]. IEEE Technology and Society Magazine,2015,34(4):41-52.

        [2] 沈 鑫,裴慶祺. 區(qū)塊鏈技術(shù)綜述[J]. 網(wǎng)絡(luò)與信息安全學(xué)報,2016(11):11-20.

        [3] WESSEL R,MARK C. The Blockchain as a Narrative Technology:Investigating the Social Ontology and Normative Configurations of Cryptocurrencies[J]. Philos & Technol,2016,10(31):1-28.

        [4] CLARE S,ERIC B. E-residency and Blockchain[J].Computer Law & Security Review,2017(33):470-481.

        [5] KRAFT D.Diffculty Control for Blockchain-based Consensus Systems[J]. Peer-to-Peer Networking and Applications,2016,9(2):397-413.

        [6] WENKER N. On Line Currencies,Real-world Chaos∶ the Struggle to Regulate the Rise of Bitcoin[J]. Texas Review of Law &Politics,2014,19(1):145-197.

        [7] 付巧玲,蔣秋華,李士達(dá),等. 鐵路客運綜合業(yè)務(wù)自助終端的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 鐵道運輸與經(jīng)濟(jì),2018,40(2):50-54.FU Qiao-ling,JIANG Qiu-hua,LI Shi-da,et al. The Design and Applications of Self-Service Terminals at Railway Stations[J]. Railway Transport and Economy,2018,40(2):50-54.

        [8] 梅海濤,劉 潔. 區(qū)塊鏈的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、存在問題和政策建議[J]. 電信科學(xué),2016(11):134-138.MEI Hai-tao,LIU Jie. The Status Quo,Problems and Policy Recommendations of Block Chain[J]. Telecommunications Science,2016(11):134-138.

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