基于blockchain技術的數據交易方式設計

齊兵*，金穎彤，李晨旭

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基于blockchain技術的數據交易方式設計

齊兵*，金穎彤，李晨旭

（吉林省長春市吉林大學計算機科學與技術學院，吉林長春，130000）

伴隨著大數據時代的來臨，數據交易的興起是大勢所趨。但當前交易模式的諸多不足影響了數據交易產業的發展，如：交易平臺對數據的托管、交易雙方隱私性難以保證、數據所有權證明困難、小型數據擁有者沒有交易渠道以及數據質量的參差不去。基于區塊鏈技術，設計新型數據交易平臺，消除數據交易產業發展的阻礙。

區塊鏈，數據交易，大數據，匿名性

引言

隨著大數據時代的來臨，數據交易必然會受到越來越多的關注。數據交易可以使數據最大限度地在各個行業領域流通，打破以往的數據信息閉塞現狀。與此同時，顯著提高了數據利用率，滿足日益增長的大數據需求。然而當前數據交易有著諸多不合理之處，如：當前數據交易依賴于可信任的第三方；無法保證交易雙方的隱私性；數據所有權證明困難；個人和小型企業難以參與到數據交易中；數據質量參差不齊。很多數據企業并不愿意將自己的數據通過現有的交易方式出售，購買者也難以用現有方式得到所需的準確數據。這對數據共享、流通的大趨勢，產生了一定的限制。

1 數據交易平臺的意義

數據交易平臺，讓信息不再局限于單一領域。在大數據時代要實現數據的有效利用和流通，滿足市場需求，構造完善的交易流程和流通環境，必須采取平臺化運營。只有確定數據所有權，制定全面的定價規范，產生健康的交易環境，并通過大數據技術進行處理、分類，才能使大數據產業被社會接受，而不僅僅是小范圍內的使用。

考慮到數據的特性與傳統商品的差別，如：數據所有權證明難以實現、數據價值具有時效性、數據所有權轉移后數據原擁有者仍具有轉賣的能力，建立一個流程算法公開、運營透明的專業數據交易平臺是大勢所趨。該平臺必須充分考慮到數據的特性，解決上述難題，才能使數據作為一種特殊商品真正參與流通和交易。

2 方案設計與實現

2.1 設計目標

基于當前數據交易領域的諸多阻礙，如：過于依賴可信第三方，數據存在被第三方復制備份的可能性；交易雙方在交易時即暴露自己的身份，隱私受到侵害；所有權證明困難；小型數據提供者或購買者難以參與數據交易過程以及數據質量控制難以實現。我們的設計目的在于，實現基于blockchain技術的一定程度的去中心化的，不依賴于第三方數據交易中心的，可保障交易雙方隱私不被泄露的交易方式。不依賴第三方數據交易中心，是指不像傳統數據交易方式一樣將數據托管給第三方，即第三方不會得到交易的數據，只作為一個維護整個交易方式的平臺，提供用戶查詢，交易，所有權證明等功能。該交易平臺同時面向大型企業用戶和小型個體用戶，在增大流通范圍的同時，控制數據的質量。

2.2 技術應用

區塊鏈（Blockchain)技術作為比特幣的底層技術，具有去中心化、去信任化、不可刪除、修改，匿名等特點。從blockchain技術的特點來看，非常適合應用于數據交易。首先，為了保證第三方無法在交易過程中得到數據，采用了blockchain的去中心化思想，去除第三方數據交易中心的托管功能，第三方無法得到源數據，數據經過約定好的加密算法后流通，只有交易雙方可以得到。同時，交易過程完全記錄在一條不可修改的區塊鏈上，用于所有權證明和溯源。其次，交易平臺以密鑰對作為用戶的唯一識別，交易雙方都使用各自公私鑰對集合中的一個，完成交易過程，無需身份信息，可有效實現交易的匿名性。

2.3 交易平臺設計

2.3.1 系統核心

該交易方式設定為需要三條不同的區塊鏈，分別為用于購買者查詢欲購信息的查詢鏈、保存交易記錄用于維權的交易記錄鏈、以及用于支付的比特幣等類似電子貨幣鏈。

首先，查詢鏈保存了數據擁有者提供的數據的索引信息，用于查詢用戶所需的數據。同時提供數據價格和數據擁有者的比特幣等類似電子貨幣的地址，用于后續的支付階段。并且，該鏈保存數據的hash值，用于后續階段的驗證。

交易記錄鏈記錄了完整的交易消息，包括交易雙方的簽名以及交易時間、數據內容的hash等，以便于維權處理。

支付鏈需借助其他匿名的電子貨幣鏈，如比特幣，來完成交易過程。交易雙方和交易平臺的一切支付行為都利用該條鏈實現。

2.3.2 用戶注冊

為了實現交易平臺的匿名性，采用非對稱密鑰中的公私鑰對作為用戶唯一的身份證明，不再使用傳統的用戶名和密碼，用戶可以申請任意數量的密鑰對用于交易。因此，用戶的隱私得到最大程度的保護。

考慮到當前數據交易幾乎全部面向大型企業，為了進一步擴大數據流通范圍，將用戶類型分為兩種：

（1）個人以及小型企業

（2）擁有大量數據的大型企業

其中，個人及小型企業的參與，將極大帶動數據產業的發展，推動數據交易的普及化。以上兩種類型的用戶都可以根據自身的需要，選擇是否向交易平臺注冊真實身份。具有高價值數據的企業可以注冊身份，增加自身可信度，有利于數據的出售，使效益最大化。而注重交易機密性的用戶可以選擇采用密鑰對的方式進行數據交易，保護自身隱私。

2.3.3 待出售數據概要上傳

（1）賣方用戶上傳

賣方用戶計算待售數據的hash值，選取自己的一個密鑰對，構造數據提交包，其中包括：數據標題，數據描述，數據hash值，出售價格，賣方自身公鑰，用于支付的電子貨幣地址，以及上述內容的數字簽名。

賣方將數據提交包向全網廣播，網絡中所有節點收到數據提交包后，提取公鑰對數字簽名進行驗證，然后使用工作量證明機制，將一定時間段內收到的數據提交包匯總，生成一個新的區塊，將該區塊鏈接進數據查詢鏈，并向全網廣播。已加入查詢鏈中的數據無法修改和刪除，若要對數據進行補充修改，只能通過發送新的數據包，并被全網認可，加入到數據查詢鏈的新區塊中。系統中每個用戶都可以下載、查詢該鏈，以驗證是否成功上傳。

交易平臺作為對等網絡中的一員，將查詢鏈中的數據進行整理、歸納，提供友好的用戶界面與信息出處，方便用戶使用。

（2）平臺根據用戶需要采集數據

用戶可向交易平臺提出數據請求，交易平臺按照用戶需要，利用網絡爬蟲等合法途徑采集要求的數據，經整理、分類、脫敏等處理后，產生和上述相同的數據提交包，向全網發送，待網絡驗證后放入新的區塊，鏈接進全網共同認可的區塊鏈，用戶即可進行后續的交易。

2.3.4 數據交易流程

（1）想要購買數據的用戶在查詢鏈中查找所需數據，構造交易請求包，內容包括：買家公鑰，賣家公鑰，標題，數據描述，數據hash值，價格，支付地址和數字簽名。購買者將交易請求包發送給數據交易平臺。

（2）數據交易平臺收到交易請求包后，通知數據擁有者。擁有者用買家的公鑰加密數據以及賣家私鑰簽名后的hash值，將加密后的密文發送給數據交易平臺。

（3）數據交易平臺通知買家付款。

（4）買家用戶在比特幣等匿名電子貨幣支付鏈上付款給交易平臺。

（5）數據交易平臺查詢支付鏈，待找到付款記錄后，將數據密文用平臺私鑰進行簽名，并發送給購買者。購買者依次使用平臺和數據提供者的公鑰進行解密，驗證密文是否由數據擁有者發送、數據是否與查詢鏈中的hash一致，以及是否由交易平臺正確轉發，最后得到購買的數據和賣家私鑰簽名后的hash值。

（6）數據交易平臺在支付鏈上付款給數據提供方，并將一段時間內完成的所有交易的記錄信息整合為一個新的區塊，向全網廣播，待網絡各節點審核交易雙方數據所有權無誤后，將其加入交易記錄鏈，該鏈與查詢鏈類似，主要存儲兩次支付地址等交易記錄信息。

支付鏈采用比特幣等電子貨幣技術，其匿名的特性滿足了用戶對隱私保護的要求。同時，作為比特幣底層技術的區塊鏈技術使得，轉賬記錄永不可逆和更改，而且整個網絡的轉賬記錄是完全公開的，用戶以及交易平臺隨時可以查證轉賬是否達成。

2.3.5 數據分析服務

當前數據環境下，并不是所有用戶都希望交易得到原始數據。作為一個完善的數據交易中心，必須考慮為沒有大數據分析能力的個體用戶提供分析、脫敏等數據服務，減少不必要的技術研發成本和時間的浪費，有效實現數據價值。

3 結束語

基于區塊鏈技術，建立新型數據交易平臺，使交易不依賴于可信第三方，從整體機制上，保障交易用戶隱私，并提供有力的所有權證明，為更廣闊的使用范圍提供更高質量的數據交易服務。

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Design of Data Trading Mode Based on Block Chain Technology

QI Bing*, JIN Yingtong, LI Chenxu

(College of computer science and technology, Jilin University, Jilin Changchun, 130000, China)

with the advent of the era of big data, the rise of data transactions is the trend of the times. But many deficiencies in the current trading patterns affected the development of data transaction industry. For example, trading platform can back up data , the privacy of the two parties is difficult to guarantee, proof of data ownership is hard, small owners of data have no trading channels and the quality of the data is irregular. Based on block chain technology, a new data trading platform is designed to eliminate the hindrance of the development of data trading industry.

block chain; data transaction; big data; anonymity

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2018.01.008

TM73

A

1672-9129(2018)01-0018-02

齊兵，金穎彤，李晨旭. 基于blockchain技術的數據交易方式設計[J]. 數碼設計, 2018, 7(1): 18-19.

QI Bing, JIN Yingtong, LI Chenxu. Design of Data Trading Mode Based on Block Chain Technology[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 18-19.

2017-11-06；

2017-12-27。

齊兵（1996-），男，漢族，遼寧省葫蘆島市，本科，研究方向：計算機。E-mail: 2209282216@qq.com