李超，戴炳榮，2，趙曉峰，王曉強(qiáng)

（1.上海計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)開發(fā)中心，上海 201112；2.上海海事大學(xué)信息工程學(xué)院，上海 201306；3.復(fù)旦大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，上海 201203；4.綠地金融投資控股集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)技術(shù)部，上海 200023）

0 引言

數(shù)字積分是商戶用戶忠誠(chéng)度計(jì)劃的一部分，它和會(huì)員系統(tǒng)、售后服務(wù)結(jié)合在一起，構(gòu)成CRM系統(tǒng)最重要的一部分。積分的目的是鎖定老客戶，吸引新客戶，提高消費(fèi)頻次、額度以及用戶忠誠(chéng)度。

傳統(tǒng)的積分在使用過程中存在一些問題，嚴(yán)重影響了用戶體驗(yàn)度，制約了積分影響力。對(duì)于用戶來說，存在積分來源單一，使用范圍狹窄；過于分散，不能累加，不能通用；兌換禮品種類少，且積分不易達(dá)到等問題。對(duì)于商家來說，存在獎(jiǎng)勵(lì)成本高，收益?。粺o法深入了解客戶消費(fèi)習(xí)慣，同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)日益激烈等問題。因此，如果探索新的積分運(yùn)營(yíng)模式，使得所有積分可流通、傳播范圍廣、永久可用，成為當(dāng)前企業(yè)積分發(fā)展壯大的研究熱點(diǎn)。

近年來，區(qū)塊鏈技術(shù)由于其分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制等優(yōu)點(diǎn)，受到了業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注[1]。區(qū)塊鏈?zhǔn)峭ㄟ^網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共同記賬的方式，實(shí)現(xiàn)信息高度準(zhǔn)備、安全的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，把加密數(shù)據(jù)按照時(shí)間順序進(jìn)行疊加生成的永久、不可逆向修改的記錄[2]。區(qū)塊鏈具有去中心化、開放性、去信任、不可篡改以及匿名性等特征[3]。去中心化：基于分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用加密算法建立分布式節(jié)點(diǎn)間的信任關(guān)系，從而形成去中心化的分布式系統(tǒng)；開放性：區(qū)塊鏈系統(tǒng)是開放的，運(yùn)作規(guī)則公開透明，除了私有信息加密外，其他數(shù)據(jù)對(duì)所有人開放，信息高度透明；去信任：基于一致的規(guī)則和協(xié)議使得系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)能夠在可信的環(huán)境中安全自由的交換數(shù)據(jù)，使得對(duì)人的信任變成了對(duì)機(jī)器的信任；不可篡改：一旦信息通過驗(yàn)證并寫入?yún)^(qū)塊鏈，就會(huì)永久的存儲(chǔ)起來，想要篡改歷史數(shù)據(jù)幾乎不可能，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和可靠性極高；匿名性：節(jié)點(diǎn)間交換遵循固定的算法，數(shù)據(jù)交互無需信任，交易多方無需以公開身份的方式讓對(duì)方產(chǎn)生信任。

因此，利用區(qū)塊鏈技術(shù)，打造基于區(qū)塊鏈的數(shù)字積分交易系統(tǒng)，打通積分通道，積分一旦在區(qū)塊鏈上發(fā)行，后續(xù)流通環(huán)節(jié)可以不依賴于發(fā)行方系統(tǒng)，資產(chǎn)流通由單中心控制變成社會(huì)化傳播，任何有資源的渠道都可以成為資產(chǎn)流通的催化劑[4]。本文基于區(qū)塊鏈技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字積分交易系統(tǒng)，構(gòu)建開放式價(jià)值流通網(wǎng)絡(luò)，讓企業(yè)間的數(shù)字積分自由流動(dòng)起來，為積分交易的便捷和安全提供了良好的示范效果。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問安全、利用自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算范式[5]。區(qū)塊鏈核心技術(shù)包括分布式賬本、加密算法、共識(shí)機(jī)制等，作為一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)解決方案，其應(yīng)用已經(jīng)從單一的數(shù)字貨幣延伸到經(jīng)濟(jì)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：去中心化的分布式結(jié)構(gòu)應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)中可節(jié)省大量的中介成本，不可篡改的時(shí)間戳特征可解決數(shù)據(jù)追蹤與信息防偽問題，安全的可信機(jī)制可解決當(dāng)前信任成本問題，靈活的可編程特性可幫助快速達(dá)成業(yè)務(wù)結(jié)果[6]。

圖1 區(qū)塊結(jié)構(gòu)圖

區(qū)塊的結(jié)構(gòu)如圖所示，主要包含兩個(gè)部分：區(qū)塊頭和存在區(qū)塊中交易。區(qū)塊頭包括了版本號(hào)、前個(gè)區(qū)塊哈希值、默克爾根、時(shí)間戳、難度值和隨機(jī)數(shù)[7]：

版本號(hào)：存儲(chǔ)區(qū)塊鏈系統(tǒng)和協(xié)議的相關(guān)版本號(hào)；

前個(gè)區(qū)塊哈希值：記錄前一個(gè)區(qū)塊的哈希值。根據(jù)父區(qū)塊哈希值，所有的區(qū)塊可以連接在一起形成區(qū)塊鏈；

默克爾根：區(qū)塊鏈中默克爾樹根的哈希值能夠用于快速檢查當(dāng)前區(qū)塊中所有存儲(chǔ)事務(wù)的正確性；

時(shí)間戳：以年月日小時(shí)和秒記錄區(qū)塊生產(chǎn)時(shí)間；

難度值：工作量證明算法要解決的目標(biāo)難度值；

隨機(jī)數(shù)：記錄當(dāng)前的工作量證明算法的解決方案。

另一部分為存儲(chǔ)在當(dāng)前區(qū)塊中的所有交易信息，這一塊的設(shè)計(jì)可根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和目的進(jìn)行調(diào)整和改變。

以太坊的出現(xiàn)標(biāo)志著區(qū)塊鏈發(fā)展到了新的階段，使區(qū)塊鏈真正具有了圖靈完備的特性，為智能合約的實(shí)現(xiàn)提供了良好的載體，衍生出了多領(lǐng)域的應(yīng)用[8]。

圖2 以太坊交易結(jié)構(gòu)

如圖2所示為以太坊的交易示意圖，其中交易中每一塊的含義如下所示：

From：來自用戶控制的賬戶的簽名，從而授權(quán)交易；

To：交易的接受者，可以是用戶的地址或合約的地址；

Data：包括創(chuàng)建新合約的合約代碼或合約的執(zhí)行說明；

Gas Price：當(dāng)前使用以太幣購(gòu)買燃料的轉(zhuǎn)換率；

Total Price：交易可消耗的最大燃料；

Nonce：記錄賬戶交易次數(shù)的一個(gè)計(jì)數(shù)器。

以太坊中大約每15秒便會(huì)創(chuàng)建一個(gè)區(qū)塊，能夠更好地為開發(fā)者提供區(qū)塊鏈應(yīng)用的各種部署和測(cè)試，方便開發(fā)者進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)。

2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字積分交易系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的通用積分系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了跨機(jī)構(gòu)積分的真正流通，所有相關(guān)交易記錄以及用戶、商戶的積分錄入和更新都存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中，不能被篡改和偽造，保證了交易的安全；而對(duì)應(yīng)的交易在區(qū)塊鏈上實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)賬和清算，相較傳統(tǒng)積分系統(tǒng)節(jié)省了繁瑣的結(jié)算過程。使用區(qū)塊鏈技術(shù)能大大簡(jiǎn)化商戶與結(jié)算銀行之間的對(duì)賬手續(xù)，實(shí)現(xiàn)快速清算。系統(tǒng)總體功能圖如圖3所示：

圖3 系統(tǒng)總體功能圖

積分綁定模塊：積分綁定模塊對(duì)外提供統(tǒng)一接口對(duì)接不同機(jī)構(gòu)的內(nèi)部積分系統(tǒng)，由系統(tǒng)用戶主動(dòng)出發(fā)該模塊；通過調(diào)用不同機(jī)構(gòu)的積分系統(tǒng)，同步用戶積分?jǐn)?shù)據(jù)至用戶的區(qū)塊鏈地址下；利用智能合約將積分?jǐn)?shù)據(jù)資產(chǎn)化，將積分?jǐn)?shù)據(jù)以數(shù)字資產(chǎn)的形式同步至此用戶的區(qū)塊鏈賬戶下，不同機(jī)構(gòu)的積分都對(duì)應(yīng)定義一種積分?jǐn)?shù)字資產(chǎn)，同一區(qū)塊鏈賬戶下允許持有多種積分資產(chǎn)。

積分兌換模塊：積分兌換模塊提供不同積分間的融通，積分兌換模塊內(nèi)定義通用積分資產(chǎn)——綠地分，并且為所有用戶的區(qū)塊鏈賬戶默認(rèn)開通綠地分資產(chǎn)；系統(tǒng)用戶在積分錄入模塊中導(dǎo)入的其他機(jī)構(gòu)積分資產(chǎn)，通過調(diào)用積分兌換模塊將區(qū)塊鏈賬戶下某種積分資產(chǎn)按照比例兌換為相應(yīng)數(shù)額的綠地分。

積分轉(zhuǎn)移模塊：積分轉(zhuǎn)移模塊是用戶或企業(yè)將其區(qū)塊鏈賬戶下持有的積分資產(chǎn)轉(zhuǎn)讓給他人；積分轉(zhuǎn)讓模塊指定受讓者的區(qū)塊鏈賬戶地址（或手機(jī)、郵箱等認(rèn)證過的方式）、轉(zhuǎn)移的積分資產(chǎn)類型、數(shù)額，受讓人的地址保證正確，且轉(zhuǎn)讓人有足夠該類型的積分資產(chǎn)。

積分消費(fèi)模塊：積分消費(fèi)模塊對(duì)外提供統(tǒng)一接口發(fā)布商戶權(quán)益或商品。本系統(tǒng)中是指系統(tǒng)用戶消耗綠地分在積分商城（商城中的商品由不同接入商家提供）中購(gòu)物消費(fèi)，僅限使用綠地分進(jìn)行消費(fèi)。用戶區(qū)塊鏈賬戶下持有的其他積分資產(chǎn)，可以通過積分兌換模塊兌換為綠地分，在本積分消費(fèi)模塊中消費(fèi)。

積分清算模塊：系統(tǒng)為用戶提供商品或服務(wù)，通過積分消費(fèi)模塊獲得綠地分，積分清算模塊將綠地分按照約定比率清算為流通貨幣價(jià)值；積分清算模塊由系統(tǒng)商戶出發(fā)，指定兌換的綠地分?jǐn)?shù)額，由系統(tǒng)管理員審核后，自動(dòng)按照比率清算。

記錄存儲(chǔ)模塊：記錄存儲(chǔ)模塊記錄發(fā)生的所有操作記錄，包括系統(tǒng)用戶的每次積分導(dǎo)入、積分兌換、積分轉(zhuǎn)讓和積分消費(fèi)，以及系統(tǒng)商戶的積分清算記錄；記錄存儲(chǔ)模塊在每次操作會(huì)自動(dòng)觸發(fā)，記錄內(nèi)容包括操作者的區(qū)塊鏈賬戶信息、操作模塊、操作參數(shù)和操作時(shí)間戳，記錄存儲(chǔ)模塊拒絕任何賬戶對(duì)存儲(chǔ)記錄的任何修改。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)使用以太坊編程平臺(tái)，Solidity智能合約語(yǔ)言，Truffle開發(fā)框架，TestRPC測(cè)試環(huán)境，PHP及node.js開發(fā)環(huán)境，使用以太坊區(qū)塊鏈、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。采用Linux操作系統(tǒng)保證后臺(tái)管理系統(tǒng)穩(wěn)定性，MySQL或Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，PM2應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境，HTTPD Web應(yīng)用。

（1）系統(tǒng)注冊(cè)及登錄頁(yè)面

圖4 系統(tǒng)注冊(cè)界面

圖5 系統(tǒng)登錄界面

圖6 用戶登錄首頁(yè)

用戶可通過手機(jī)號(hào)、用戶名或郵箱進(jìn)行注冊(cè)，注冊(cè)登錄后方可使用本系統(tǒng)服務(wù)。

（2）積分綁定功能

圖7 積分綁定功能界面

（3）積分兌換

圖8 積分兌換功能界面

（4）積分轉(zhuǎn)移功能

圖9 節(jié)分轉(zhuǎn)移功能界面

（5）積分查詢功能

圖10 積分查詢功能界面

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)積分系統(tǒng)模式下，不同的商家或企業(yè)之間的會(huì)員積分相互獨(dú)立，常見的會(huì)員積分抵扣或權(quán)益兌換功能都僅限制單個(gè)的積分系統(tǒng)內(nèi)部，積分流通性低，用戶交易熱情度不高。本文給出了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字積分交易平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路以及實(shí)現(xiàn)，通過區(qū)塊鏈技術(shù)特性打造了通用通兌的積分交易平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多方參與、多方協(xié)作的機(jī)制設(shè)計(jì)，充分保障了參與方的利益，實(shí)現(xiàn)共贏，為新型的積分交易及運(yùn)營(yíng)模式提供很好的借鑒和參考，具有良好的應(yīng)用效果。