基于區(qū)塊鏈技術(shù)的時間銀行養(yǎng)老平臺架構(gòu)研究

刁琦 林敏

摘? 要：依托區(qū)塊鏈的內(nèi)在安全特性，應(yīng)用于時間銀行養(yǎng)老平臺建設(shè)，形成志愿者的服務(wù)鏈，采用加密算法和共識機制等有效防篡改，便于后期信息追溯；對外提供統(tǒng)一的服務(wù)接口，便于與第三方對接提供快速的安全服務(wù)能力。針對現(xiàn)有平臺存在的不足之處，設(shè)計出一種功能全面、系統(tǒng)安全的平臺架構(gòu)，有效解決時間銀行養(yǎng)老平臺數(shù)據(jù)安全問題，提供“通存通兌”的跨區(qū)可信體系和數(shù)據(jù)驗證能力，加強平臺的可持續(xù)應(yīng)用，更大發(fā)揮未來價值。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈；時間銀行；養(yǎng)老；數(shù)據(jù)安全

中圖分類號：TP311.1? 文獻標識碼：A? 文章編號：2096-4706（2023）07-0038-04

Abstract： The inherent security characteristics relying on the Blockchain is applied to the construction of the time bank pension platform. A volunteer service chain is formed， and encryption algorithms and consensus mechanisms are used to effectively prevent codification， so as to facilitate later information traceability. A unified service interface is provided to the outside world， so as to facilitate the connection with the third party and provide fast security service capabilities. In view of the shortcomings of the existing platform， the platform architecture with comprehensive functions and safe system is designed to effectively solve the data security problem of the time bank pension platform. It provides a trans-regional trusted system and data verification capability of “universal deposit and withdrawal”， strengthens the sustainable application of the platform， and gives greater play to the future value.

Keywords： Blockchain; time bank; pension; data security

0? 引? 言

養(yǎng)老問題是我國民生難題之一，老齡化指數(shù)日趨增延，養(yǎng)老難問題日益突出。據(jù)《2021年民政事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》統(tǒng)計，2021年，我國超過60歲的老人數(shù)量達到2.67億人，占比18.9%；超過65歲的老人達到2.01億人，占比14.2%。截至2021年底，全國共有各類養(yǎng)老機構(gòu)和設(shè)施35.8萬個，養(yǎng)老床位合計815.9萬張。從數(shù)據(jù)上可看出，當前的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)無法有效解決空巢獨居老人的養(yǎng)老難題。養(yǎng)老機構(gòu)雖然提供一定的養(yǎng)老服務(wù)能力，但存在管理體系不完善、人才隊伍短缺、服務(wù)供給與老年人需求矛盾、養(yǎng)老服務(wù)產(chǎn)業(yè)宣傳扶持力度小等問題[1]。

時間銀行的提出，為解決養(yǎng)老問題提供了有效的可持續(xù)解決途徑[2]。時間銀行是旨在邀請多方志愿者（個人、組織）參與社會養(yǎng)老來強化社保體系，通過為老人提供服務(wù)積攢時間幣，從而兌換后期自身養(yǎng)老所需的相關(guān)服務(wù)。我國時間銀行互助養(yǎng)老模式的探索實踐最早始于1998年4月的上海市虹口區(qū)提籃橋街道晉陽居委會，其次是1999年初的北京市朝陽區(qū)潘家園區(qū)松榆里第一居委會和廣州的壽星大廈[3]。隨后，全國各地如重慶、廣西、江蘇、浙江等相繼開展了時間銀行互助養(yǎng)老的社區(qū)試點工作，并取得了一定的經(jīng)驗和成效。

《中國時間銀行發(fā)展研究報告》（2021）文件中指出，時間銀行從管理歸屬上可劃分為三種：政府主導(dǎo)型、社會組織主導(dǎo)型和企業(yè)主導(dǎo)型，并倡導(dǎo)政府、高校、企業(yè)、社會等多方力量協(xié)同參與。各地出臺的政策有《北京市養(yǎng)老服務(wù)時間銀行實施方案（試行）》（2022年6月1日）、《南京市養(yǎng)老服務(wù)時間銀行實施方案（試行）》（2019年7月）、《武漢市推進“互聯(lián)網(wǎng)+居家養(yǎng)老”新模式實施方案》（2018年1月）、《青島市養(yǎng)老服務(wù)時間銀行實施方案（試行）》（2021年4月14日）。

部分地區(qū)的時間銀行養(yǎng)老平臺已經(jīng)上線運營，已取得較好的成效。本文旨在傳統(tǒng)時間銀行養(yǎng)老平臺基礎(chǔ)上，引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，以提升數(shù)據(jù)安全、信息追溯、未來跨區(qū)“通存通兌”的時間銀行養(yǎng)老服務(wù)平臺。

區(qū)塊鏈技術(shù)最早提出于比特幣交易，是一種去中心化、防篡改的分布式記賬數(shù)據(jù)庫?；谄浒踩匦裕诮鹑陬I(lǐng)域、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療養(yǎng)老、教育等領(lǐng)域中有廣泛應(yīng)用。文獻[4]指出區(qū)塊鏈加強了財務(wù)系統(tǒng)中會計數(shù)據(jù)安全性與透明性的保障；文獻[5]以“六層三區(qū)”構(gòu)建高校圖書館科學(xué)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)模型，區(qū)塊鏈有效保障了數(shù)據(jù)安全問題；文獻[6]提出一種基于網(wǎng)路層的非完全可信執(zhí)行場景中糧油質(zhì)量安全專用型區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效提高了節(jié)點的隱私安全；文獻[7]采用區(qū)塊鏈將用戶信息及數(shù)據(jù)的摘要上鏈，實現(xiàn)共享航班信息，達到信息相互防篡改及可追溯。文獻[8]提出了一種基于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的區(qū)中心化存儲空間交易系統(tǒng)，提升了租賃交易平臺的安全性。文獻[9]指出能源交易系統(tǒng)中采用區(qū)塊鏈可加強參與主體的信任度，可實現(xiàn)區(qū)中心化自治。文獻[10]設(shè)計一種基于區(qū)塊鏈的醫(yī)療結(jié)合養(yǎng)老機構(gòu)衛(wèi)生服務(wù)質(zhì)量評價系統(tǒng)，為老年人選擇醫(yī)療機構(gòu)提供了參考和依據(jù)；文獻[11]指出區(qū)塊鏈中的非對稱加密技術(shù)能夠提供便捷，并決定信息的公開透明與隱匿程度。

在區(qū)塊鏈時間銀行養(yǎng)老平臺方面，文獻[12]采用區(qū)塊鏈去中心化特性將原先單個運維賬本更改為無法篡改的分布式共享賬本；文獻[13]指出將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于公益時間銀行系統(tǒng)可有效避免數(shù)據(jù)集中化帶來的弊端。

綜上所述，區(qū)塊鏈在多個行業(yè)信息化系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用，有效保障了數(shù)據(jù)安全。但有關(guān)時間銀行養(yǎng)老平臺架構(gòu)研究的內(nèi)容并不多，更缺乏從區(qū)塊鏈技術(shù)視覺研究時間銀行養(yǎng)老平臺的架構(gòu)、業(yè)務(wù)及功能。時間銀行并非是3到5年的短暫項目，而是一項長期復(fù)雜的數(shù)據(jù)存儲和應(yīng)用工程，數(shù)據(jù)的安全性成為最為關(guān)注的技術(shù)問題之一。因此，本研究從區(qū)塊鏈技術(shù)視覺對時間銀行養(yǎng)老平臺的架構(gòu)進行設(shè)計，并以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向全面分析建設(shè)路徑及應(yīng)用。

1? 時間銀行養(yǎng)老平臺建設(shè)與應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1? 平臺概況

自2019年以來，全國多地建設(shè)的時間銀行信息化平臺開始上線運營，包括北京時間銀行公益平臺、上海養(yǎng)老時間銀行、廣州公益時間銀行、青島養(yǎng)老服務(wù)時間銀行、“我的南京”APP等。建設(shè)內(nèi)容主要包括：實名認證（個人、組織）、服務(wù)發(fā)布、志愿者申請、服務(wù)記錄、在線商城、積分服務(wù)、政策法規(guī)、信息發(fā)布等。志愿者、老人均可通過手機客戶端來進行操作，由市級平臺進行時間、志愿者、服務(wù)對象、訂單等指標的多維度展示分析，從而對全市的志愿服務(wù)情況進行實時監(jiān)測。

1.2? 平臺參與主體

1.2.1? 政府部門

時間銀行養(yǎng)老平臺是由政府牽頭建設(shè)“儲蓄時間、兌換服務(wù)”的信息化服務(wù)平臺。通過出臺相關(guān)的政策來鼓勵多方志愿者參與，支持醫(yī)療機構(gòu)、商超機構(gòu)、餐飲機構(gòu)、家政機構(gòu)等入駐，提供多維度的服務(wù)體系建設(shè)。市級平臺實時收集并展示時間銀行數(shù)據(jù)，便于開展監(jiān)管活動并制定更為合理的相關(guān)政策。因此，政府部門要承擔“時間銀行銀監(jiān)會”的職責。

1.2.2? 服務(wù)機構(gòu)

時間銀行需多方機構(gòu)提供不同的養(yǎng)老相關(guān)服務(wù)，需要服務(wù)機構(gòu)數(shù)據(jù)對接，來實現(xiàn)部分數(shù)據(jù)的共享。由于時間幣以及服務(wù)機構(gòu)涉及交易具有金融屬性。因此，要建立強而穩(wěn)的數(shù)據(jù)安全機制。區(qū)塊鏈技術(shù)符合時間銀行場景，能夠有效保障數(shù)據(jù)安全。

1.2.3? 老年人

老年人作為服務(wù)需求方，通過注冊且有時間幣的前提下方可發(fā)布需求即“服務(wù)下單”，對志愿者的服務(wù)進行評價，并向志愿者支付時間幣。老人可以通過消費來獲得時間幣。

1.2.4? 志愿者

志愿者通過實名認證后即可“服務(wù)接單”，簽到后開始計時。通過時間幣可兌換相應(yīng)的服務(wù)。目前，現(xiàn)有的微信小程序中時間幣僅可兌換小商品，足可見后期兌換養(yǎng)老服務(wù)是個攻堅難題。

1.3? 平臺應(yīng)用與發(fā)展趨勢

時間銀行在很大程度上緩解了養(yǎng)老難的問題，得到了社會各界的認可與好評。但存在諸多技術(shù)層面的問題：第一，時間銀行的時間幣的兌換服務(wù)跨區(qū)問題。在A地積累的時間貨幣如何在B地兌換服務(wù)。目前尚未建立統(tǒng)一的通存通兌的標準體系。第二，缺乏統(tǒng)一的服務(wù)質(zhì)量標準體系。志愿者簽到后計時，老年人對志愿者服務(wù)的評價存在主觀性因素，不真實的評價會影響志愿者的信譽。第三，時間銀行目前處于建設(shè)的前期階段，由于兌現(xiàn)志愿者所需的養(yǎng)老服務(wù)時間較長，如何長期安全保存這些數(shù)據(jù)極為重要。

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的時間銀行養(yǎng)老平臺可以解決上述問題。在采用區(qū)塊鏈技術(shù)可借鑒區(qū)塊鏈技術(shù)在其他行業(yè)信息化系統(tǒng)中的應(yīng)用。如果能搭建跨區(qū)的時間銀行區(qū)塊鏈平臺，不僅可以解決數(shù)據(jù)安全保存的問題，也可以實現(xiàn)時間幣的跨區(qū)兌換，可增加志愿者的服務(wù)意愿，有利于時間銀行的可持續(xù)發(fā)展。

2? 基于區(qū)塊鏈的時間銀行養(yǎng)老平臺架構(gòu)設(shè)計

2.1? 設(shè)計目標

建立全市統(tǒng)一的區(qū)塊鏈時間銀行養(yǎng)老平臺，提供區(qū)塊鏈基礎(chǔ)平臺服務(wù)，提供養(yǎng)老服務(wù)區(qū)塊鏈應(yīng)用建設(shè)與支撐服務(wù)，滿足區(qū)塊鏈應(yīng)用數(shù)據(jù)的遷移服務(wù)。充分發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)在促進時間銀行數(shù)據(jù)的全業(yè)務(wù)流動、建設(shè)安全可信的數(shù)據(jù)安全保障體系。

2.2? 平臺架構(gòu)設(shè)計

2.2.1? 業(yè)務(wù)分析

以市級為例，需構(gòu)建市級、區(qū)/縣、街道、居委會四級時間銀行養(yǎng)老平臺。市級時間養(yǎng)老平臺的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，以時間銀行養(yǎng)老平臺為核心建設(shè)內(nèi)容，以邀請多方志愿者參與為基礎(chǔ)保障，以滿足老年人養(yǎng)老服務(wù)所需為業(yè)務(wù)導(dǎo)向，促使時間養(yǎng)老服務(wù)平臺服務(wù)模塊化、定制化，平臺可部署于政務(wù)云和物理服務(wù)器上。由于分布的網(wǎng)點較多，基于數(shù)據(jù)的保密性，為防止數(shù)據(jù)泄露，在平臺設(shè)計中采用區(qū)塊鏈技術(shù)，以“區(qū)塊鏈+智慧養(yǎng)老”共同構(gòu)建區(qū)塊鏈時間銀行養(yǎng)老平臺。

根據(jù)時間銀行的概念以及各地探索實踐情況，時間銀行養(yǎng)老平臺是以老年人的需求為業(yè)務(wù)導(dǎo)向，實現(xiàn)“下單-接單-簽到-評價-結(jié)算”的閉環(huán)管理。在平臺中，類似于“服務(wù)超市”的理念，來實現(xiàn)老年人、志愿者以及服務(wù)機構(gòu)的業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)示意如圖2所示。

2.2.2? 系統(tǒng)整體架構(gòu)

標準的區(qū)塊鏈架構(gòu)可分為數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、激勵層、合約層和應(yīng)用層[14]?；跔I業(yè)務(wù)特性，本系統(tǒng)整體架構(gòu)也分為六層：資源層、調(diào)度層、區(qū)塊鏈、服務(wù)層、接口層、應(yīng)用層。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖3所示。

資源層主要依據(jù)實際情況來選擇部署的載體如云平臺還是傳統(tǒng)的物理服務(wù)器；調(diào)度層主要是容器集群管理系統(tǒng)Kubernetes以及分布式存儲系統(tǒng)如Ceph、GlusterFS；區(qū)塊鏈主要是常見的幾種架構(gòu)如Hyperledger Fabric、Stellar、Ethereum以及其他特殊的區(qū)塊鏈；合約層主要用來制定交易的方式和流程的細節(jié)主要包括合約管理和監(jiān)控管理；接口層主要是對第三方提供接口服務(wù)；應(yīng)用層主要是根據(jù)實際應(yīng)用而設(shè)計的SAAA層應(yīng)用。

2.3? 系統(tǒng)功能設(shè)計

系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計如圖4所示。

2.3.1? 基礎(chǔ)功能

基礎(chǔ)功能主要包括：用戶注冊、用戶注銷、需求發(fā)布、評價反饋、志愿填報、服務(wù)簽到、在線商城、積分兌換、信息發(fā)布、信息管理等。

2.3.2? 業(yè)務(wù)功能

業(yè)務(wù)功能主要包括：信息審核、業(yè)務(wù)跟蹤、信息查詢、統(tǒng)計分析、需求下單、志愿接單、訂單歸檔、結(jié)算管理、時間幣消費、時間幣提現(xiàn)等。

2.3.3? 區(qū)塊鏈功能

2.3.3.1? 區(qū)塊鏈基礎(chǔ)平臺

區(qū)塊鏈基礎(chǔ)平臺為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)底層提供高效可靠的運行環(huán)境，基于基礎(chǔ)資源的計算、存儲與網(wǎng)絡(luò)資源實現(xiàn)多方共識、共同維護的分布式賬本，底層框架采用可插拔開發(fā)框架模式。建設(shè)內(nèi)容主要包括：分布式賬本服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、加密算法、共識算法、訪問控制服務(wù)、合約引擎、區(qū)塊鏈APP開發(fā)框架等。

2.3.3.2? 區(qū)塊鏈BaaS平臺

作為市級時間銀行養(yǎng)老平臺的統(tǒng)一對外服務(wù)平臺，提供一站式標準化可信區(qū)塊鏈服務(wù)能力，用以后期部署開發(fā)區(qū)塊鏈創(chuàng)新應(yīng)用，并具備高應(yīng)用的擴展能力和適應(yīng)能力，為區(qū)塊鏈應(yīng)用氣功高可靠性保障。

2.3.3.3? 區(qū)塊鏈管理平臺

政務(wù)區(qū)塊鏈管理平臺主要是面向平臺管理部門，提供整個區(qū)塊鏈底層網(wǎng)絡(luò)的運行管控，達到集中統(tǒng)一化管理，通過區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)協(xié)議融合技術(shù)，滿足不同區(qū)塊鏈底層網(wǎng)絡(luò)接入時的彈性擴張與收縮。要求包含區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)管理、區(qū)塊鏈節(jié)點管理、區(qū)塊鏈通道管理、智能合約管理、區(qū)塊鏈運行監(jiān)控、用戶及權(quán)限管理、業(yè)務(wù)管理、區(qū)塊鏈可視化展示。

2.3.3.4? 基于區(qū)塊鏈的應(yīng)用場景設(shè)計

提供基于區(qū)塊鏈技術(shù)的政務(wù)應(yīng)用場景設(shè)計，使用市級時間銀行養(yǎng)老平臺區(qū)塊鏈平臺可授權(quán)于委托代理人處理事項，并將授權(quán)過程上傳取證，便于后期授權(quán)過程追溯和監(jiān)管。同時，利用區(qū)塊鏈然具有可追溯、防篡改、分布式等內(nèi)生特性，建立事件的全流程的關(guān)鍵信息上鏈，實現(xiàn)事件的可追溯。

2.3.3.5? 區(qū)塊鏈接口服務(wù)

基于區(qū)塊鏈應(yīng)用支撐引擎提供區(qū)塊鏈接口服務(wù)，用于快速搭建基于區(qū)塊鏈底層技術(shù)的上層區(qū)塊鏈應(yīng)用系統(tǒng)，提供的功能服務(wù)主要包括：區(qū)塊鏈應(yīng)用管理、快速構(gòu)建業(yè)務(wù)協(xié)同鏈上應(yīng)用、鏈上數(shù)據(jù)資源管理服務(wù)、業(yè)務(wù)邏輯合約化管理、鏈上數(shù)據(jù)開放服務(wù)、鏈下業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)驗證服務(wù)等。區(qū)塊鏈應(yīng)用支撐引擎將區(qū)塊鏈對外提供的服務(wù)層次化、模塊化，讓服務(wù)能夠復(fù)用，使得其對上能提供業(yè)務(wù)功能，對下能整合數(shù)據(jù)。通過功能模塊組合快速實現(xiàn)區(qū)塊鏈與電子政務(wù)場景的結(jié)合。

2.3.3.6? 區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)遷移

提供區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)遷移方案和遷移服務(wù)適配中間件，實現(xiàn)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)完整有效遷移，保證數(shù)據(jù)可信可用。

3? 架構(gòu)特點

通過設(shè)計相關(guān)的監(jiān)管機制，使得入網(wǎng)用戶選擇性匿名，即用戶和用戶之間可以完全匿名，但是監(jiān)管機構(gòu)可以識別用戶的真實身份。在系統(tǒng)的實際運營過程中，監(jiān)管機構(gòu)除了能夠查閱相關(guān)用戶的真實身份外，并不具備控制系統(tǒng)的能力。系統(tǒng)本身依然還是一個“自治系統(tǒng)”。既能夠保證監(jiān)管的需求，同時又能夠保障用戶的隱私。

通過基于區(qū)塊鏈技術(shù)的時間銀行養(yǎng)老平臺，需要服務(wù)的人員或者機構(gòu)可以在系統(tǒng)中發(fā)布服務(wù)需求，志愿者可為需要服務(wù)的人提供相應(yīng)的服務(wù)，在幫助他人的同時可以獲取相應(yīng)的積分，時間積分（時間幣）可以跨機構(gòu)，跨地域流通使用，從而形成時間銀行平臺系統(tǒng)為樞紐的生態(tài)圈。

根據(jù)業(yè)務(wù)流程，構(gòu)建市級統(tǒng)一的區(qū)塊鏈時間銀行養(yǎng)老平臺，特點有：在傳統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)的功能上，增加區(qū)塊鏈，可確保數(shù)據(jù)存儲與傳輸安全，以區(qū)塊鏈加固數(shù)據(jù)的高安全性，為多年后時間兌換提供了不可篡改的真實數(shù)據(jù)；后期執(zhí)行跨區(qū)的“通存通兌”，僅需要執(zhí)行區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)遷移即可，保障了數(shù)據(jù)對接的高效性；由市級統(tǒng)一構(gòu)建對外服務(wù)接口，便于集中式管理、降低運維成本；將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到時間銀行養(yǎng)老業(yè)務(wù)中，提升時間的公信力和運營化水平。

4? 結(jié)? 論

區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種成熟的技術(shù)工具，應(yīng)用于時間銀行養(yǎng)老平臺，從底層技術(shù)對業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)進行加固?；跀?shù)據(jù)重要性以及長期安全存儲使用，及時建設(shè)市級區(qū)塊鏈時間銀行養(yǎng)老平臺有助于構(gòu)建省級區(qū)塊鏈時間銀行養(yǎng)老平臺，有效消除不同市級平臺的差異。依托于省級平臺間的區(qū)塊鏈技術(shù)，實現(xiàn)未來跨區(qū)的時間兌換服務(wù)，有助于提升年輕志愿者積極參與時間銀行的熱情，為我國的社會養(yǎng)老事業(yè)奠定安全的保障基礎(chǔ)。

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作者簡介：刁琦（1989—），男，漢族，河南商丘人，講師，碩士研究生，研究方向：智能計算及應(yīng)用；通訊作者：林敏（1984—），男，漢族，浙江溫州人，高級工程師，碩士研究生，研究方向：網(wǎng)絡(luò)安全、軟件工程方向。