基于區塊鏈的服務選擇流程模型

楊翰宇

基于區塊鏈的服務選擇流程模型

楊翰宇

（首都經濟貿易大學，北京 100070）

隨著互聯網技術的發展，經濟與管理活動的運行越來越依賴信息技術。業務流程管理（BPM）系統也開始更加依賴數字化、自動化的業務流程工作流和更加透明的服務提供商交互關系。智能合約（SCs）是區塊鏈技術（BCT）的基本技術之一，運行和部署在各個分布式（DLT）技術平臺上，它可以實現在指定條件下完全可信的自動執行參與者之間的協議，并且由于BCT的技術特性可以脫離傳統意義上的第三方機構來解決信譽問題。提出了一種基于BCT和SCs自動選擇組合服務的流程模型，為改善現有流程提供了可行建議。

QoS；服務選擇；區塊鏈；智能合約

1 引言

區塊鏈和云技術、物聯網（IoT）、網絡物理系統（cps）、面向服務構建（SoA）等技術在工業4.0的時代背景下應運而生，對現代企業產生著巨大影響。隨著全球化商業環境的形成，業務流程管理（BPM）系統也越來越迫切需要更高效的實施方案，因此流程數字化和自動化、互操作性以及透明化成為一種發展趨勢。現在的面向服務構架（SoA）和面向服務計算（SoC）技術輔助企業將選用的Web服務進行連接，并以一種統一和通用的方式進行交互使用，然而對于服務的組合和選取，仍需要根據企業需求和服務提供商或第三方機構提供的服務質量（QoS）來自主決策，而且這些數據參數的可靠性存在不確定性：互聯網存在著許多虛假服務——服務尚為了追求收益而提供不真實的服務質量（QoS）值，對依賴第三中心測定、收集和提供QoS值的權威機構（比如UDDI）也會存在第三方風險。本文針對此提出了基于區塊鏈與智能合約技術的服務選擇流程模型，處理了BPM服務選擇流程的多方信任這一基礎問題，并完善了系統自動化、去中心化和互操作性問題。

2 研究現狀及研究趨勢

在國外，應用區塊鏈技術應用于業務流程的理念可以追溯到1995年，幾乎與互聯網同時出現，2015年首次發行基于區塊鏈技術的智能債券，但尚未對外發表運用區塊鏈技術發行智能債券的專門研究，關于運用區塊鏈技術的理論論述大多散見于對外發布的報告中，比如國際貨幣基金組織在其發布的數字貨幣報告中指出“它具有改變金融的潛力”；英國政府在《分布式賬本技術超越：區塊鏈中》指出通過區塊鏈創新傳統的金融行業，英格蘭銀行已將發行數字貨幣提上議事日程；歐洲證券及市場管理局提出“區塊鏈將對整個金融行業產生巨大而深刻的變化”的觀點等。在實務層面，比如納斯達克運用區塊鏈建立私人股權交易平臺；花旗、匯豐、富國等銀行加入區塊鏈聯盟并創建研究實驗室；德勤借助基于區塊鏈的平臺為客戶提供咨詢和審計等。根據《2015年度全球數字貨幣（區塊鏈）創業投資報告》的信息，2015年全球區塊鏈投資及數字貨幣案例60余起，涉及4.9億美元，相比2014年增幅為35.73%。而以區塊鏈技術作為基礎的智能債券以及相關價值應用的案例數為21起，涉及的資金規模約為5 628萬美元。

在業務流程管理領域，近年來區塊鏈技術與業務流程管理的結合也是許多學者關注的問題，MENDING等人對業務流程管理與區塊鏈技術結合的可能性進行了深刻探討，并提出了其存在的機遇與挑戰。FRIDGEN、GILBERT等人提出以國際結算業務流程為例的基于區塊鏈與智能合約的自動化流程模型可以大大降低人工成本、時間成本與紙質文檔的使用量，降低了重要憑證與關鍵信息丟失的可能性，并且在一定程度上減少了通知行、開證行等第三方機構的介入。CLAUDIO、ALESSIOl等人研究了如何在一區塊鏈為基礎的供應鏈上運行業務流程，并在其運行時提供完整的流程可跟蹤性，對此他們提出了一種通過組織間業務流程的區塊鏈進行流程跟蹤的解決方案。HAARMANN、BATOULIS提出將區塊鏈作為中間層加入組織內部或上下游組織之間流程的思路，使其在跨組織或跨部門的業務流程中承擔傳輸存儲重要信息和輔助決策的角色。ORLENYS、LUCIANO等人開發了一個名為CATERPILLAR的工具可以將BPMN轉化為以太坊（Ethereum，區塊鏈平臺之一）上的智能合約語言Solidity并將該流程在以太坊上進行部署。此外在生活中也已有京東區塊鏈開發產品供應鏈溯源系統，普華永道推出區塊鏈審計業務等成功的例子。區塊鏈的去中心化、不對稱加密、共識算法等特點使其成為解決企業業務流程中信息傳遞，信息安全，多方信任等問題的最具潛力的技術之一。

3 研究背景

3.1 服務、QoS與服務選擇

3.1.1 服務（service）

業務流程實例中存在許多任務（Task），提供技術支持這些任務的活動的服務流程如圖1所示，這是一個服務串聯的簡化流程，流程中任務的執行由相對應功能的服務完成。

圖1 服務流程

3.1.2 QoS

服務質量（quality of service，簡稱“QoS”）是一組非功能屬性的集合。

3.1.3 服務選擇

公司服務市場中根據自身的流程需求選擇不同QoS約束的服務的行為。

3.2 區塊鏈

區塊鏈實際上是一個去中心化、分布式的數據庫或賬本，具有去中心化、分布式、數據庫存儲、分布式賬本、智能合約等功能及特征。這些特征都是由區塊鏈的存儲方、運行方式、加密技術等技術特性決定的，所以簡單來講區塊鏈就是一個去中心化分布式的不可篡改數據庫。綜上，區塊鏈可以使服務選擇流程模型變得更可伸縮、穩定，以及具備較高的可用性。規避單點故障、信任性、透明性和公正性等第三方問題。

3.3 基于區塊鏈的服務選擇流程模型

圖2、圖3分別演示了當前一個簡單的傳統服務選擇與QoS評估的流程和本文提出的基于區塊鏈上進行服務選擇的流程簡圖。傳統流程如圖1所示，通過第三方機構，提供客觀評估的服務QoS和存儲的用戶反饋評價，新用戶綜合流程中的幾方數據來挑選符合約束的服務。而圖2中新的流程，由區塊鏈取代了第三方機構，并提供了傳統流程上需要用戶自己進行計算的綜合QoS約束過程。

圖2 傳統服務選擇與QoS評估的流程

圖3 基于區塊鏈上進行服務選擇的流程

基于區塊鏈上進行服務選擇和QoS評估流程的詳細內容和步驟如下：①首先服務提供商發布服務，并提供在相應的服務區塊鏈上部署該服務對應的智能合約（S1），用于之后的QoS值反饋，客觀評定和QoS屬性存儲等功能。服務提供商通過S1上傳商家提供的服務QoS，區塊鏈自動存儲服務提供商由智能合約（S1）發布的相關信息。②用戶訪問區塊鏈并提出需求，區塊鏈接收到需求并從存儲在該區塊鏈上的服務信息池中推薦選擇符合需求的服務（這些理論上都可以通過智能合約S2自動執行）。③商家提供服務并給用戶發送合約S1的地址，以便用戶使用后通過S1對服務進行反饋評價。④用戶使用過服務之后，調用服務提供商當初部署的該服務的智能合約（S1）。對該服務進行反饋評價，反饋該服務相應的QoS屬性值，這些反饋也會永久存儲在區塊鏈賬本上。⑤用戶反饋評價結束后，在區塊鏈自動執行QoS值的評定，評定方法結合服務提供商提供的QoS值，用戶反饋QoS值以及歷史數據產生一個客觀獨立的QoS參考值。用戶可以通過智能合約（S1）來分別查詢歷史用戶的反饋值、服務提供商提供值以及自動計算的客觀參考值。詳細的基于區塊鏈上的服務選擇和QoS評估流程如圖4所示。

4 總結與展望

隨著互聯網技術的發展，經濟與管理活動的運行越來越依賴信息技術。業務流程管理活動中也開始更加依賴數字化、自動化的業務流程工作流和更加透明的服務提供商交互關系。

本文以服務選擇與QoS評估流程為例，探討了傳統流程中存在的弊端和改進的可能性，結合區塊鏈智能合約技術，提出了基于區塊鏈上進行服務選擇和QoS評估的流程，該流程的構思具有以下優勢：①基于區塊鏈的解決方案模型，通過縮短化時間成本來提高效率。比如在發現新服務時自動替換舊服務，而不需要注冊中心機構的參與。②現在大多數技術可以使用SOA和物聯網技術以服務的形式封裝和標準化加上區塊鏈技術的加持，保證了通過SOA和物聯網技術輸入存儲的參數或信息的可信度，并且提供了要選擇的服務的可信QoS信息，進而提高了現代業務流程的靈敏度和可塑性。③區塊鏈通過消除中介機構的參與和減少手工操作，使跨組織業務流程的集成實現自動化。應用于服務選擇和組合時，則會包含多參與方的協作，比如工作流所有者、服務提供者和注冊中心。④原先的QoS評價流程主要有兩種，一是服務提供商直接給出服務的QoS屬性，然而這種方法的潛在危險顯而易見，無法保證服務提供商不會為了追求利益而提供假的QoS值，而且歷史數據和公示的QoS數值都可以篡改，用戶即使發現被欺詐也無法保存有權威性的證據；二是由中心機構介入評定服務的QoS值，中心機構獲取服務提供商給出的QoS屬性、用戶反饋的QoS屬性以及服務提供商通過中心機構端口測定的客觀QoS值。這種方法比之前的方法略有改進，但仍然存在潛在危險和弊端。比如一般的第三方風險，服務提供商買通第三方機構提供虛假值，提供商串通用戶提供虛假評價、第三方機構的一些失誤，另外用戶和服務商支付第三方機構的費用也是一個較高的成本支出。

圖4 詳細的基于區塊鏈上的服務選擇和QoS評估流程

綜上所述，結合區塊鏈技術為改進原有流程提供了一種可行的方案。區塊鏈技術作為規劃和發展的重要技術之一，還有很大的空間需要進行探索研究，需不斷發展和完善，使這項技術發揮出其更大的價值。

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TP399

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.08.019

2095－6835（2021）08－0054－03

楊翰宇（1994—），男，碩士研究生，研究方向為業務流程管理與區塊鏈結合。

〔編輯：張思楠〕