一种金融科技中基于区块链多维信任体系结构

1.本发明涉及金融科技技术领域，具体为一种金融科技中基于区块链多维信任体系结构。


背景技术：

2.近年来，随着人工智能、区块链、云计算、数据科学等新技术的快速发展和广泛应用，智能手机、智能终端设备、金融支付业务、智慧城市与智能交通等移动及智能应用百花齐放，这些新兴应用带来了万物互联及计算，具有计算密集、时效性强、数据可靠性高等特点，尤其是金融科技领域的应用，随着金融科技以更加新技术化、立体化、多维度等全新体系与范式，其核心是金融行业与新技术的相互促进、互动融合与相互影响等，推动金融行业结构的战略转型与颠覆式创新，新的创新会重构每个金融科技应用，进而形成新的金融行业组织形态或组织形式，重塑金融底层逻辑架构，实现更好的金融科技创新，新技术创新加快了不同金融主体之间的数据流动，有助于金融有效信息和资金从金融机构流向实体产业，使得金融科技要更能适应和推动金融行业的风险防控与创新发展，金融科技主要应用于金融科技业务的处理、监测、报告、合规等金融事务，使得移动设备在识别能力、信任评价、安全性认证、计算能力等方面面临着巨大的挑战，从而需要更好的安全机制、信任评价机制以及计算模式来提高金融科技终端设备的安全与可靠处理能力。
3.因此需要一种金融科技中基于区块链多维信任体系结构对上述问题做出改善。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种金融科技中基于区块链多维信任体系结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种金融科技中基于区块链多维信任体系结构，包括：
7.应用级区块链层，该区块链用于供数字货币、数字金融、算法机制、智能合约、权益证明和工作证明等各种应用通过各种终端设备在该层中进行，数以百万计的不同设备、不同应用都在该应用级区块链层中体现，如智能手机、各种终端设备等连接到不同的互联网中；
8.互联级区块链层，包括对该层进行管理的金融科技服务器，通过金融科技服务器将周期性地将接收到的交易整合到一个具有共识协议的块中，并将该块广播给其他边缘服务器进行验证，实现去中心化，金融科技服务器安装在具有云和it服务能力的服务器上，金融科技服务器是一个区块链管理器，负责管理区块链，包括创建金融科技数据、验证机制和传输机制等的单个事务和事务块，当事务由金融科技终端设备生成时，它们将事务和事务块等传输到互联网上，通过这种方式，实现了去中心化，终端设备连接到最近的金融科技服务器并处理它们的请求，而不像云所有请求都放在一个集中的地方；
9.云级区块链层，在该区块链层中所有的金融科技服务器都与云连接，该区块链层
对金融科技终端设备产生的所有数据进行存储，并通过数字签名、区块链结构、信任机制、哈希值等来确保数据的完整性，一旦一个数据块被插入到链中，在链中的所有数据块都不能被修改，从而保证了区块链中数据的不被篡改。
10.作为本发明优选的方案，所述云级区块链层中采用分布式数据库，由于区块链数据库的分布式特性，使得区块链技术不需要第三方机构验证和中央权威机构，分布式数据库通过非对称加密算法进行验证对内部数据进行加密，同时分布式数据库将互联网上所有的事务数据转换成关联的字符串存储在若干个区块链数据块中。
11.作为本发明优选的方案，所有的区块链数据块构成完整的区块链，且相邻的区块链数据块通过哈希指针指向前一个区块链数据块。
12.作为本发明优选的方案，所述区块链数据块的生成通过在云级区块层的信任值数据中增加信任控制消息，通过云级区块层信任计算具有最高信任值的节点选为信任验证器并生成区块链数据块；然后区块链数据块生成链块，为了保证节点的身份验证，每个节点都将使用其公钥体系对其进行加密处理与论证，
13.当信任验证器检测到恶意节点或不信任节点，它将与通信彻底隔离，将其节点信息写入共享区块链，在节点信任值的检测过程中，如果节点遭受攻击，节点就将该消息发送给信任验证器，并将该节点信息写入共享区块链，因此，信任验证器可以根据邻居的推荐信任进行确认，攻击节点可能会发送潜在的攻击节点消息，以隔离受信任的节点，为避免此问题如果大多数相邻节点在其初始交易信息中包含相同的节点信息，则会验证交易；
14.交易验证通过后，将其记录为信任节点，信任验证程序将能够生成并广播包含攻击者信息的加密链块，然后网络中的所有节点将该块添加到其本地区块链中；
15.每个所述区块链数据块中包括本区块哈希值以及父区块哈希值，本区块哈希值通过哈希函数输出得到；
16.区块链的数据块大小为bi，假设有nm个所有移动互联网设备。
17.定义1：哈希函数是一个映射，h:{0,1}i→
{0,1}k，其中{0,1}i表示任意长度为i的比特串集合，{0,1}k表示任意长度为k的比特串集合，消息x∈{0,1}
*
的像h(x)称为x的哈希值。
18.定义2：压缩函数是一个映射，f:{0,1}m→
{0,1}k，其中m》k》0
19.令输入的数据为m∈{0,1}
*
，压缩函数如定义2，将m分成k个长度为m-k比特块m0,m1,
…
,m
k-1
。若m
k-1
不足m-k比特可以进行填充，再增加一个分组mk。随机地选择h0∈{0,1}k，则可以构造出一个哈希函数h：
20.h
i 1
＝f(hi||mi)，i＝0,1,
…
,k
21.最后输出h
k 1
作为哈希值。
22.该结构通过在金融科技终端设备数据创建过程中生成的哈希链的首分组和尾分组中添加签名来验证金融科技终端设备数据，比在所有数据分组中添加签名的方法开销更小，特别是，即使第一个和最后一个带有签名的数据分组丢失，边缘服务器也可以获取数据流mk的哈希值，并通过包含在f中的哈希值，检查金融科技终端设备数据流是否发生了改变；
23.所述区块链数据由交易数据组成，交易数据包含攻击节点的信息、区块索引、当前区块的哈希值以及之前的哈希值，为了保障哈希值的可靠性，在金融科技的交付信息中，信
任区块链中将包含攻击节点的信息，以确保不可抵赖性，这样即使对链块的内容进行一次小的操作，也会改变哈希值，这意味着对任何链块中的数据进行操作，都将会破坏整个区块链。
24.作为本发明优选的方案，所述区块链中的每个区块链数据块都包含信任指标，信任指标值通过直接信任、间接信任、推荐信任、反馈信任以及综合信任五种信任关系计算得到的评价值确定。
25.作为本发明优选的方案，所述直接信任为一定时间内服务请求者di到服务提供者dj的历史支付信息得出的信任评价，直接信任是支付服务请求者根据支付服务结果的满意度来评估支付服务提供者，是支付者聚合多次支付服务结果所得出的信任评分，服务者i对服务者j提供的最近服务交互评分集合记为s
ij
＝{s1,s2,
···
,sn}，其中，支付成功评分为1，失败则为0，直接信任dt
ij
可以由风险概率模型计算
[0026][0027]
式中：p为一定时间t内支付成功的次数；q为一定时间t内支付失败的次数，惩罚因子α可防止不信任或恶意服务者在较高的信任累计后的突然攻击。
[0028]
作为本发明优选的方案，所述间接信任值指一定时间内将请求者对服务提供者的支付过程存放在信任数据库中，信任服务器根据服务者的信任评估值来计算金融科技服务提供者与服务请求者间的信任关系，是金融科技服务请求者获取服务提供者信任关系的一种间接方式，间接信任的it
pq
可以由下列公式计算
[0029][0030]
其中，n表示节点数量，di代表第i个节点的自我信任值，rt
iq
代表节点di在时间t的可信度分数，pr
pi
代表节点di在节点d
p
上的信任权重。
[0031]
作为本发明优选的方案，所述推荐信任是由服务请求者和服务提供者的公共邻居构成的一种特殊类型的信任，在金融科技服务中，仅考虑服务请求者和服务提供者之间的交互行为不足以应对各种信任关系，推荐信任取决于推荐者自身的信任水平以及推荐者对服务提供者的信任水平，公共邻居的服务者i对服务提供者j的直接信任，并将其推荐给服务请求者i，信任评价服务器将dt
11
––
dt
nn
的值设置为0，推荐信任的r
ij
可以下列公式计算
[0032][0033]
作为本发明优选的方案，所述反馈信任基于其他直接邻居服务者的信任评价意见聚合而成的信任评价值，反馈信任是由直接信任和推荐信任融合后而形成的信任关系，它综合考量了多种信任关系，反馈信任也能较好地刻画服务者间的客观信任关系，建立反馈信任的好处在于可以提高服务请求者信任度，提高成交支付率，促进金融科技的优化及迭代，为了让服务请求者反馈信任能更快的传递到金融监管机构，需要建立反馈信任评价，根据各种信任关系与聚合规则，反馈信任ft
ij
可以由下列两个公式计算
[0034][0035][0036]
式中：q
ijl
是指从服务请求者i到服务提供者j的第l条信任路径中计算得到的反馈信任值；i＝1,2,
···
,n，j表示该条信任路径中经过的所有服务者的编号；ft
ij
是指两个服务者间所有信任路径反馈信任的聚合值，即服务者i对服务者j的信任关系；l表示服务者间信任路径的总条数。
[0037]
作为本发明优选的方案，所述综合信任基于直接信任、间接信任、推荐信任和反馈信任等相关信任以及其他直接邻居服务者的信任关系聚合而成的信任评价值，是服务请求者对服务提供者的综合考虑而得出的信任关系，是对一定时间内的金融服务方式获得的直接信任、间接信任、推荐信任和反馈信任等而聚合的最终信任评价值，当金融服务者之间没有直接服务记录的时候，推荐信任和反馈信任就被视为综合信任来构建陌生金融服务者间的信任关系，综合信任t
ij
可以由下式计算
[0038]
t
ij
＝w1dt
ij
w2it
ij
w3rt
ij
w4qt
ij
[0039]
式中，w1、w2、w3和w4分别为直接信任、间接信任、推荐信任和反馈信任等的自适应权重，w1 w2 w3 w4＝1(0≤w1,w2,w3,w4《1)。
[0040]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0041]
1、本发明中通过将区块链与金融科技进行融合，建立了在非对称加密算法之上的去中心化、不可篡改的共识信任机制，在去中心化金融科技生态环境下能以安全可验证的方式构建金融科技事务，通过去中心化机制形成共识信任，各节点平等参与交易，任何节点的交易都将传递到所有节点验证，其数据的验证、记账、存储、维护和传输采用分布式方法来建立节点间的信任关系。
[0042]
2、本发明同时解决了隐私保护与信息透明问题。通过非对称加密算法和授权技术方法实现个人信息保护，区块链上信息透明开放，可信节点都可以访问数据和开发应用。
[0043]
3、本发明具备不可篡改和追溯机制，采用非对称加密算法对交易信息进行签名，利用哈希算法和数字签名算法保证交易数据不能被篡改，区块链数据结构中具有时间戳，具有高度可追溯性。
[0044]
4、本发明具有自治机制与集体维护，区块链中的所有节点均遵循同一共识机制，共同维护区块链的信息可靠性和安全性。
附图说明
[0045]
图1为本发明的区块链与金融科技融合的基本框架图；
[0046]
图2为本发明中区块链的区块链结构图；
[0047]
图3为本发明中区块链与信任机制融合的结构图。
具体实施方式
[0048]
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，
显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0049]
为了便于理解本发明，下面将参照相关对本发明进行更全面的描述。给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
[0050]
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0051]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0052]
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：
[0053]
实施例，请参照图1、2和3，一种金融科技中基于区块链多维信任体系结构，包括应用级区块链层，该区块链用于供数字货币、数字金融、算法机制、智能合约、权益证明和工作证明等各种应用通过各种终端设备在该层中进行，数以百万计的不同设备、不同应用都在该应用级区块链层中体现，如智能手机、各种终端设备等连接到不同的互联网中；互联级区块链层，包括对该层进行管理的金融科技服务器，通过金融科技服务器将周期性地将接收到的交易整合到一个具有共识协议的块中，并将该块广播给其他边缘服务器进行验证，实现去中心化，金融科技服务器安装在具有云和it服务能力的服务器上，金融科技服务器是一个区块链管理器，负责管理区块链，包括创建金融科技数据、验证机制和传输机制等的单个事务和事务块，当事务由金融科技终端设备生成时，它们将事务和事务块等传输到互联网上，通过这种方式，实现了去中心化，终端设备连接到最近的金融科技服务器并处理它们的请求，而不像云所有请求都放在一个集中的地方；云级区块链层，该区块链层对金融科技终端设备产生的所有数据进行存储，并通过数字签名、区块链结构、信任机制、哈希值等来确保数据的完整性，一旦一个数据块被插入到链中，在链中的所有数据块都不能被修改，从而保证了区块链中数据的不被篡改，云级区块链层中采用分布式数据库，由于区块链数据库的分布式特性，使得区块链技术不需要第三方机构验证和中央权威机构，分布式数据库通过非对称加密算法进行验证对内部数据进行加密，同时分布式数据库将互联网上所有的事务数据转换成关联的字符串存储在若干个区块链数据块中。
[0054]
请参照图1、2和3，所有的区块链数据块构成完整的区块链，且相邻的区块链数据块通过哈希指针指向前一个区块链数据块，区块链数据块的生成通过在云级区块层的信任值数据中增加信任控制消息，通过云级区块层信任计算具有最高信任值的节点选为信任验证器并生成区块链数据块，然后区块链数据块生成链块，为了保证节点的身份验证，当信任验证器检测到恶意节点或不信任节点，它将与通信彻底隔离，将其节点信息写入共享区块链，在节点信任值的检测过程中，如果节点遭受攻击，节点就将该消息发送给信任验证器，并将该节点信息写入共享区块链，因此，信任验证器可以根据邻居的推荐信任进行确认，攻
击节点可能会发送潜在的攻击节点消息，以隔离受信任的节点，为避免此问题如果大多数相邻节点在其初始交易信息中包含相同的节点信息，则会验证交易；交易验证通过后，将其记录为信任节点，信任验证程序将能够生成并广播包含攻击者信息的加密链块，然后网络中的所有节点将该块添加到其本地区块链中，每个节点都将使用其公钥体系对其进行加密处理与论证；每个区块链数据块中包括本区块哈希值以及父区块哈希值，本区块哈希值通过哈希函数输出得到；
[0055]
区块链的数据块大小为bi，假设有nm个所有移动互联网设备。
[0056]
定义1：哈希函数是一个映射，h:{0,1}i→
{0,1}k，其中{0,1}i表示任意长度为i的比特串集合，{0,1}k表示任意长度为k的比特串集合，消息x∈{0,1}
*
的像h(x)称为x的哈希值。
[0057]
定义2：压缩函数是一个映射，f:{0,1}m→
{0,1}k，其中m》k》0
[0058]
令输入的数据为m∈{0,1}
*
，压缩函数如定义2，将m分成k个长度为m-k比特块m0,m1,
…
,m
k-1
。若m
k-1
不足m-k比特可以进行填充，再增加一个分组mk。随机地选择h0∈{0,1}k，则可以构造出一个哈希函数h：
[0059]hi 1
＝f(hi||mi)，i＝0,1,
…
,k
[0060]
最后输出h
k 1
作为哈希值。
[0061]
该结构通过在金融科技终端设备数据创建过程中生成的哈希链的首分组和尾分组中添加签名来验证金融科技终端设备数据，比在所有数据分组中添加签名的方法开销更小，特别是，即使第一个和最后一个带有签名的数据分组丢失，边缘服务器也可以获取数据流mk的哈希值，并通过包含在f中的哈希值，检查金融科技终端设备数据流是否发生了改变；
[0062]
区块链数据由交易数据组成，交易数据包含攻击节点的信息、区块索引、当前区块的哈希值以及之前的哈希值，为了保障哈希值的可靠性，在金融科技的交付信息中，信任区块链中将包含攻击节点的信息，以确保不可抵赖性，这样即使对链块的内容进行一次小的操作，也会改变哈希值，这意味着对任何链块中的数据进行操作，都将会破坏整个区块链，区块链中的每个区块链数据块都包含信任指标，信任指标值通过直接信任、间接信任、推荐信任、反馈信任以及综合信任五种信任关系计算得到的评价值确定。
[0063]
直接信任为一定时间内服务请求者di到服务提供者dj的历史支付信息得出的信任评价，直接信任是支付服务请求者根据支付服务结果的满意度来评估支付服务提供者，是支付者聚合多次支付服务结果所得出的信任评分，服务者i对服务者j提供的最近服务交互评分集合记为s
ij
＝{s1,s2,
···
,sn}，其中，支付成功评分为1，失败则为0，直接信任dt
ij
可以由风险概率模型计算
[0064][0065]
式中：p为一定时间t内支付成功的次数；q为一定时间t内支付失败的次数，惩罚因子α可防止不信任或恶意服务者在较高的信任累计后的突然攻击。
[0066]
间接信任值指一定时间内将请求者对服务提供者的支付过程存放在信任数据库中，信任服务器根据服务者的信任评估值来计算金融科技服务提供者与服务请求者间的信
任关系，是金融科技服务请求者获取服务提供者信任关系的一种间接方式，间接信任的it
pq
可以由下列公式计算
[0067][0068]
其中，n表示节点数量，di代表第i个节点的自我信任值，rt
iq
代表节点di在时间t的可信度分数，pr
pi
代表节点di在节点d
p
上的信任权重。
[0069]
推荐信任是由服务请求者和服务提供者的公共邻居构成的一种特殊类型的信任，在金融科技服务中，仅考虑服务请求者和服务提供者之间的交互行为不足以应对各种信任关系，推荐信任取决于推荐者自身的信任水平以及推荐者对服务提供者的信任水平，公共邻居的服务者i对服务提供者j的直接信任，并将其推荐给服务请求者i，信任评价服务器将dt
11
––
dt
nn
的值设置为0，推荐信任的r
ij
可以下列公式计算
[0070][0071]
反馈信任基于其他直接邻居服务者的信任评价意见聚合而成的信任评价值，反馈信任是由直接信任和推荐信任融合后而形成的信任关系，它综合考量了多种信任关系，反馈信任也能较好地刻画服务者间的客观信任关系，建立反馈信任的好处在于可以提高服务请求者信任度，提高成交支付率，促进金融科技的优化及迭代，为了让服务请求者反馈信任能更快的传递到金融监管机构，需要建立反馈信任评价，根据各种信任关系与聚合规则，反馈信任ft
ij
可以由下列两个公式计算
[0072][0073][0074]
式中：q
ijl
是指从服务请求者i到服务提供者j的第l条信任路径中计算得到的反馈信任值；i＝1,2,
···
,n，j表示该条信任路径中经过的所有服务者的编号；ft
ij
是指两个服务者间所有信任路径反馈信任的聚合值，即服务者i对服务者j的信任关系；l表示服务者间信任路径的总条数。
[0075]
综合信任基于直接信任、间接信任、推荐信任和反馈信任等相关信任以及其他直接邻居服务者的信任关系聚合而成的信任评价值，是服务请求者对服务提供者的综合考虑而得出的信任关系，是对一定时间内的金融服务方式获得的直接信任、间接信任、推荐信任和反馈信任等而聚合的最终信任评价值，当金融服务者之间没有直接服务记录的时候，推荐信任和反馈信任就被视为综合信任来构建陌生金融服务者间的信任关系，综合信任t
ij
可以由下式计算
[0076]
t
ij
＝w1dt
ij
w2it
ij
w3rt
ij
w4qt
ij
[0077]
式中，w1、w2、w3和w4分别为直接信任、间接信任、推荐信任和反馈信任等的自适应权重，w1 w2 w3 w4＝1(0≤w1,w2,w3,w4《1)。
[0078]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。