一种基于联盟链的物联网数据拍卖系统的拍卖方法

技术领域

本发明涉及物联网拍卖技术领域，具体涉及一种基于联盟链的物联网数据拍卖系统的拍卖方法。

背景技术

区块链是一种去中心化的分布式数据存储技术，在数据市场系统中引入区块链层，将使个人用户能够直接与数据需求方达成交易，不依赖任何第三方，从而让用户保持对数据的所有权，并确保交易过程的公开透明。

传统的集中式数据市场涉及各方——数据拍卖者、数据买家和市场平台，平台能通过串通舞弊、套利购买策略等方式获得更高的收益。此外，集中式的数据交易模式缺乏数据买方与数据卖方之间有效的信息沟通渠道，导致数据交易效率低下。最后，市场平台拥有更多的信息优势，即市场平台知道数据内容，而数据买家在未购买数据之前无法知晓数据内容，因此市场平台可以通过构建信息壁垒并控制信息披露来非法获得收益。

集中式数据市场很容易成为攻击者的目标，用户的敏感信息(例如位置、聊天记录等)被保存在集中式的数据库中，存在隐私泄露和数据丢失的风险，而且即使它违规使用、出售了数据，一般也难以追究。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于联盟链的物联网数据拍卖系统的拍卖方法，交易过程的上链确保数据拍卖过程的可追踪、可溯源、不可篡改性，达成交易的双方出现任何问题都可通过联盟链进行查询。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：

一种基于联盟链的物联网数据拍卖系统的拍卖方法，包括：S10拍卖双方资格审核与信息录入，用户在进行数据竞拍之前首先要注册一个账号，用户注册完毕后，进行信息录入，数据拍卖系统会根据录入的信息将用户分为竞拍者和拍卖者两个类别；S20拍卖数据鉴别，拍卖者通过数据竞拍平台生成的公私钥对数据竞拍请求进行加密并上传至联盟链，数据竞拍平台对数据竞拍请求进行验证后发布到联盟链供拍卖者查看鉴别的结果；S30拍卖者在数据竞拍平台上发布竞拍数据请求，竞拍者通过关键字检索出参与竞拍的数据，竞拍者按需提交竞拍订单，拍卖者接受竞拍订单，智能合约确定达成交易的双方，最后交付数据；S40计算买卖双方的效用函数和社会福利，交易成功的买卖双方会根据自己的收益计算利润，市场通过分析买卖双方的利润来计算社会福利最大化的结果，数据竞拍平台中的共识节点将交易信息备案入链；其中，所述联盟链的物联网数据拍卖系统包括通过联盟链相互连接的竞拍者、拍卖者、竞拍平台、智能合约以及分布式数据库。

进一步地，智能合约包括注册合同RC、分类合同CLC、许可合同PC、拍卖合同AC、交易合同TC。

进一步地，所述步骤S10包括：S11由私钥S计算公钥K，数据拍卖系统通过随机源产生一个随机数X，然后将这个随机数经过SHA-256哈希算法产生一个长度为256个二进制位的私钥S，私钥S经过椭圆曲线密码算法ECDSA计算得到唯一64位字节的公钥K；S12由公钥K计算货币地址H，以公钥K作为输入，先计算其SHA-256的哈希加密值，得到一个长度为256bits的二进制数据结果，再将得到的结果计算RIPEMD-160的哈希加密值，得到一个长度为160bits的二进制数据，该值是货币地址的初始值；S13由公钥哈希得到货币地址，利用Base58Check、Base64Check格式对公钥哈希进行编码或通过二维码生成算法将公钥哈希转换为对应的二维码；S14用户首先需向证书颁发机构CA发送身份验证申请，并提交相应的身份证件、证书及相关凭证，CA会对用户的身份信息进行验证，CA验证通过后，密钥管理中心将为申请者创建密钥对，再将密钥对发送给申请者，CA根据申请者的相关属性、个人信息和密钥管理中心创建的公钥，生成数字证书，并将数字证书发送给申请者；S15用户收到数字证书和密钥对后，向数据拍卖系统发送注册申请，并发送CA生成的数字证书，节点收到申请后，首先查询分类合同CLC中是否存在该用户，若证实为新用户则检验数字证书的真伪，并向CA确认用户的身份；S16身份审核通过后，节点将用户的地址和身份保存在分类合同CLC中，将用户加入数据拍卖系统中，加入数据拍卖系统后，数据拍卖系统将自动为用户创建一个空的拍卖合同AC和许可合同PC,，并将合同地址发送给用户；S17用户注册得到交易货币地址后，进行信息录入，数据拍卖系统会根据录入的信息将用户分为竞拍者和拍卖者两个类别。

进一步地，所述步骤S20包括：S21数据竞拍平台生成公私钥对{P

进一步地，所述步骤S30包括：S31发布数据竞拍信息，拍卖者通过分类合同发布数据的销售信息，销售信息包括数据存储的地址、数据的哈希值、数据的类型、数据的鉴定结果以及数据的关键字；S32数据检索，竞拍者通过检索功能利用关键字检索数据，竞拍者可查看检索后数据的销售信息，通过对检索到的数据进行筛选确定想要竞拍的数据；S33竞拍者提交竞拍订单，竞拍者首先根据自己的实际需求进行数据竞拍，拍卖者收到竞拍信息后，竞拍者的拍卖合同中会自动添加拍卖者的地址信息，竞拍者对检索后的数据进行竞拍，先在智能合约中添加一个订单，订单中包含竞拍者对数据的需求，数据的需求包括数据类型、竞拍数量，在提交竞拍价格时利用不可逆向求解、哈希函数，将报价与一串自定义的随机字符串相连，再进行哈希加密作为密封报价，同时还需向该智能合约地址转入一定以太币作为保证金，以避免出现虚假竞拍请求；S34拍卖者接受竞拍订单，根据竞拍者提交的购买订单打包相应的数据，在提交竞拍价格时利用不可逆向求解、哈希函数，将报价与一串自定义的随机字符串相连，在进行哈希加密作为密封报价，同时还需向拍卖者接受竞拍订单的智能合约的地址转入一定以太币作为保证金，以避免出现虚假竞拍请求，由于区块链公开透明，直接将价格提交到智能合约会导致后报价的拍卖者可以看见其他拍卖者的出价，因此设置时间函数，拍卖者需要在窗口内提交密封报价的哈希值；S35确定达成交易的双方，买卖双方通过智能合约获取对方的真实出价，如果某一方的出价过低则系统会降低该拍卖者的信誉值，并扣除相应数量的保证金以作为惩罚，成功交易数据的竞拍者、拍卖者的信誉值会提升；S36安全计算/交付数据，数据拍卖系统会采用同态加密的方式计算竞拍者的计算任务，然后将加密的结果交给数据竞拍者，订单完成。

进一步地，所述步骤S34包括：S341拍卖者收到竞拍者的竞拍订单后，首先将数据用对称加密密钥KEY进行加密，拍卖者使用私钥SKD对密文CT的摘要msg进行签名；S342拍卖者将加密后的密文CT存储到数据库中，数据库返回一个存储地址Addr

进一步地，所述步骤S35包括：S351区块链平台会将竞拍者和拍卖者的数量以及一轮交易买卖双方需要缴纳的费用发布在平台上，买卖双方可以进行参考；S352区块链交易平台发出通知后，想要出售数据的投标人，根据自己的损失函数和平台会支付费用计算自己的效用，每一个拍卖者向区块链平台提交n份拟出售数据的方案，区块链平台将拟出售方案发布给对应的每个竞拍者；S353竞拍者接收到m位拟出售方案后，根据自己的收益函数和平台要收取的费用计算自己的效用，向平台提交自己的购买方案，购买方案中包含拍卖者的编号、数据种类编号、购买数量b

进一步地，所述步骤S36包括：S361同态密钥生成，由可信任的数据竞拍第三方机构生成一对同态密钥作为全网的同态密钥，公开其同态公钥，私钥保存在数据竞拍第三方机构中；S362用全网同态公钥加密竞拍数据和订单信息，同态加密后的密文分别记为X1和X2，此操作采用加法同态加密算法；S363用接收方的公钥加密步骤S362中的交易订单，加密后的密文记为Y1；S364发送者发起交易，交易内容包含步骤S362中的密文X1、密文X2以及S363中的密文Y1三个字段，发送者将交易信息发送至全网节点进行验证；S365交易确认，区块链全网的验证节点进行交易信息的验证，并维护公共账本，交易信息验证成功后，验证节点对公共账本上的用户真实余额进行修改。

进一步地，所述步骤S40包括：S41拍卖者费用函数的含义为拍卖者通过数据交易得到的竞拍者支付的金额减去拍卖者数据收集、存储、传输以及数据交易后潜在的隐私泄漏风险带来经济损失的金额，当平台发布这一轮的分配方案X和费用函数U()后，卖方根据分配方案、费用函数和损失函数计算出下一轮的出标情况S，目的是使自己能够获得的收益最大化，可用公式(1)～(2)表示为：

max J

其中，S表示竞拍者的所有出标情况，F()表示为所有竞拍者支付给拍卖者的费用函数，X表示拍卖者对于所有竞拍者的分配方案，U()表示为拍卖者的损失函数，x

max J

其中，Y表示竞拍者想要从所有拍卖者手中购买的全部数据，W()表示为竞拍者购得数据所产生的收益函数，B表示购买方案，H()表示费用函数，y

y

其中，C

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明的一种基于联盟链的物联网数据拍卖系统的拍卖方法，交易过程的上链确保数据拍卖过程的可追踪、可溯源、不可篡改性，达成交易的双方出现任何问题都可通过联盟链进行查询。

(2)本发明的一种基于联盟链的物联网数据拍卖系统的拍卖方法，当一种新的数据拍卖请求产生时，数据拍卖请求的价值量无法精确的进行评估，可先在拍卖系统中进行交易，买卖双方提交价格，当价格达到双方的标准时交易成功，该数据拍卖请求进行多次拍卖后，数据拍卖请求的价格达到某个区间范围内时，可对数据拍卖请求进行定价，数据拍卖请求可以直接通过定价进行交易。

(3)本发明的一种基于联盟链的物联网数据拍卖系统的拍卖方法，数据是可复制的，每轮拍卖可有多组交易成功，即一个拍卖者可以将同一种数据卖给多给竞拍者，每一位竞拍者也可竞拍多位不同拍卖者的不同数据。

(4)本发明的一种基于联盟链的物联网数据拍卖系统的拍卖方法，在人工智能的基础上同时结合联盟链技术，数据拍卖过程的去中心化使得市场平台不在拥有更多的信息优势，也无法通过构建信息壁垒并控制信息披露来非法获得收益，相反，在每轮拍卖交易结束后，交易成功的双方计算各自的效用函数，市场计算社会福利最大化的结果。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。

图1所示为本发明一实施例的基于联盟链的物联网数据拍卖系统的拍卖方法的流程图；

图2所示为本发明一实施例的基于联盟链的物联网数据拍卖系统的拍卖方法的流程简图；

图3所示为本发明一实施例的物联网环境下基于联盟链的数据拍卖结构图；

图4所示为本发明一实施例的智能合约执行方式的流程图；

图5所示为本发明一实施例的注册合同RC智能合约算法；

图6所示为本发明一实施例的分类合同CLC智能合约算法；

图7所示为本发明一实施例的许可合同PC智能合约算法；

图8所示为本发明一实施例的拍卖合同AC智能合约算法；

图9所示为本发明一实施例的交易合同TC智能合约算法。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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，本领域技术人员在没有作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。

本实施例提供了一种基于联盟链的物联网数据拍卖系统的拍卖方法，如图1～2所示，包括：S10拍卖双方资格审核与信息录入，用户在进行数据竞拍之前首先要注册一个账号，用户注册完毕后，进行信息录入，数据拍卖系统会根据录入的信息将用户分为竞拍者和拍卖者两个类别。S20拍卖数据鉴别，拍卖者通过数据竞拍平台生成的公私钥对数据竞拍请求进行加密并上传至联盟链，数据竞拍平台对数据竞拍请求进行验证后发布到联盟链供拍卖者查看鉴别的结果。S30拍卖者在数据竞拍平台上发布竞拍数据请求，竞拍者通过关键字检索出参与竞拍的数据，竞拍者按需提交竞拍订单，拍卖者接受竞拍订单，智能合约确定达成交易的双方，最后交付数据。S40计算买卖双方的效用函数和社会福利，交易成功的买卖双方会根据自己的收益计算利润，市场通过分析买卖双方的利润来计算社会福利最大化的结果，数据竞拍平台中的共识节点将交易信息备案入链。

如图3所示，联盟链的物联网数据拍卖系统包括通过联盟链相互连接的竞拍者、拍卖者、竞拍平台、智能合约以及分布式数据库。如图4～9所示，智能合约包括注册合同RC、分类合同CLC、许可合同PC、拍卖合同AC、交易合同TC。注册合同RC主要存储系统中所有节点的地址。在用户注册过程中,系统向合同中添加节点的地址及分类信息。通过RC确认系统中节点的注册情况,能够有效防止双重注册,保障系统安全。分类合同CLC主要存储用户的类别和拍卖数据的种类，拍卖者通过CLC提交数据，数据竞拍系统进行数据的分类。许可合同PC主要存储许可节点的地址、权限。用户在许可合同中对申请者的权限进行管理,通过许可合同对竞拍数据进行访问控制,从而保护患者隐私。拍卖合同RC主要存储与用户(买卖双方)有交互的节点的地址,状态等信息。每个用户都拥有一个拍卖合同,用于记录用户之间交互(买卖双方在竞拍过程中的出价)。已存在交互关系的节点在一定程度上是可信的,便于在授权的时候进行判断。交易合同TC主要存储竞拍成功的买卖双方的地址和交易数据的相关信息,在发生交易时,冻结预选存储金额,保障交易的安全。在交易完成并且竞拍者收到数据后,向拍卖者汇款。利用智能合约代替可信第三方,实现交易支付管理。对交易金额进行预存储处理,能够有效防止双花攻击,保障交易安全。

所述步骤S10包括：S11由私钥S计算公钥K，数据拍卖系统通过随机源产生一个随机数X，然后将这个随机数经过SHA-256哈希算法产生一个长度为256个二进制位的私钥S，私钥S经过椭圆曲线密码算法ECDSA计算得到唯一64位字节的公钥K。S12由公钥K计算货币地址H，以公钥K作为输入，先计算其SHA-256的哈希加密值，得到一个长度为256bits的二进制数据结果，再将得到的结果计算RIPEMD-160的哈希加密值，得到一个长度为160bits的二进制数据，该值是货币地址的初始值。S13由公钥哈希得到货币地址，利用Base58Check、Base64Check格式对公钥哈希进行编码或通过二维码生成算法将公钥哈希转换为对应的二维码。S14用户首先需向证书颁发机构CA发送身份验证申请，并提交相应的身份证件、证书及相关凭证，CA会对用户的身份信息进行验证，CA验证通过后，密钥管理中心将为申请者创建密钥对，再将密钥对发送给申请者，CA根据申请者的相关属性、个人信息和密钥管理中心创建的公钥，生成数字证书，并将数字证书发送给申请者。S15用户收到数字证书和密钥对后，向数据拍卖系统发送注册申请，并发送CA生成的数字证书，节点收到申请后，首先查询分类合同CLC中是否存在该用户，若证实为新用户则检验数字证书的真伪，并向CA确认用户的身份。S16身份审核通过后，节点将用户的地址和身份保存在分类合同CLC中，将用户加入数据拍卖系统中，加入数据拍卖系统后，数据拍卖系统将自动为用户创建一个空的拍卖合同AC和许可合同PC,，并将合同地址发送给用户。S17用户注册得到交易货币地址后，进行信息录入，数据拍卖系统会根据录入的信息将用户分为竞拍者和拍卖者两个类别。客户端中也包含一个简单的以太坊账号管理功能。

所述步骤S20包括：S21数据竞拍平台生成公私钥对{P

所述步骤S30包括：S31发布数据竞拍信息，拍卖者通过分类合同发布数据的销售信息，销售信息包括数据存储的地址、数据的哈希值、数据的类型、数据的鉴定结果以及数据的关键字。S32数据检索，竞拍者通过检索功能利用关键字检索数据，竞拍者可查看检索后数据的销售信息，通过对检索到的数据进行筛选确定想要竞拍的数据。S33竞拍者提交竞拍订单，竞拍者首先根据自己的实际需求进行数据竞拍，拍卖者收到竞拍信息后，竞拍者的拍卖合同中会自动添加拍卖者的地址信息，竞拍者对检索后的数据进行竞拍，先在智能合约中添加一个订单，订单中包含竞拍者对数据的需求，数据的需求包括数据类型、竞拍数量，在提交竞拍价格时利用不可逆向求解、哈希函数，将报价与一串自定义的随机字符串相连，再进行哈希加密作为密封报价，同时还需向该智能合约地址转入一定以太币作为保证金，以避免出现虚假竞拍请求。

S34拍卖者接受竞拍订单，根据竞拍者提交的购买订单打包相应的数据，在提交竞拍价格时利用不可逆向求解、哈希函数，将报价与一串自定义的随机字符串相连，在进行哈希加密作为密封报价，同时还需向拍卖者接受竞拍订单的智能合约的地址转入一定以太币作为保证金，以避免出现虚假竞拍请求，由于区块链公开透明，直接将价格提交到智能合约会导致后报价的拍卖者可以看见其他拍卖者的出价，因此设置时间函数，拍卖者需要在窗口内提交密封报价的哈希值。所述步骤S34包括：S341拍卖者收到竞拍者的竞拍订单后，首先将数据用对称加密密钥KEY进行加密，拍卖者使用私钥SKD对密文CT的摘要msg进行签名。S342拍卖者将加密后的密文CT存储到数据库中，数据库返回一个存储地址Addr

S35确定达成交易的双方，买卖双方通过智能合约获取对方的真实出价，如果某一方的出价过低则系统会降低该拍卖者的信誉值，并扣除相应数量的保证金以作为惩罚，成功交易数据的竞拍者、拍卖者的信誉值会提升。信誉值过低的用户将无法参与交易，信誉值体系可以抑制系统参与者的作弊行为。所述步骤S35包括：S351区块链平台会将竞拍者和拍卖者的数量以及一轮交易买卖双方需要缴纳的费用发布在平台上，买卖双方可以进行参考。S352区块链交易平台发出通知后，想要出售数据的投标人，根据自己的损失函数和平台会支付费用计算自己的效用，每一个拍卖者向区块链平台提交n份拟出售数据的方案，区块链平台将拟出售方案发布给对应的每个竞拍者。S353竞拍者接收到m位拟出售方案后，根据自己的收益函数和平台要收取的费用计算自己的效用，向平台提交自己的购买方案，购买方案中包含拍卖者的编号、数据种类编号、购买数量b

S36安全计算/交付数据，数据拍卖系统会采用同态加密的方式计算竞拍者的计算任务，然后将加密的结果交给数据竞拍者，订单完成。所述步骤S36包括：S361同态密钥生成，由可信任的数据竞拍第三方机构生成一对同态密钥作为全网的同态密钥，公开其同态公钥，私钥保存在数据竞拍第三方机构中。S362用全网同态公钥加密竞拍数据和订单信息，同态加密后的密文分别记为X1和X2，此操作采用加法同态加密算法。S363用接收方的公钥加密步骤S362中的交易订单，加密后的密文记为Y1。S364发送者发起交易，交易内容包含步骤S362中的密文X1、密文X2以及S363中的密文Y1三个字段，发送者将交易信息发送至全网节点进行验证。S365交易确认，区块链全网的验证节点进行交易信息的验证，并维护公共账本，交易信息验证成功后，验证节点对公共账本上的用户真实余额进行修改。

所述步骤S40包括：S41拍卖者费用函数的含义为拍卖者通过数据交易得到的竞拍者支付的金额减去拍卖者数据收集、存储、传输以及数据交易后潜在的隐私泄漏风险带来经济损失的金额，当平台发布这一轮的分配方案X和费用函数U()后，卖方根据分配方案、费用函数和损失函数计算出下一轮的出标情况S，目的是使自己能够获得的收益最大化，可用公式(1)～(2)表示为：

max J

其中，S表示竞拍者的所有出标情况，F()表示为所有竞拍者支付给拍卖者的费用函数，X表示拍卖者对于所有竞拍者的分配方案，U()表示为拍卖者的损失函数，x

S42竞拍者费用函数含义为竞拍者通过购买的数据产生的效用收益减去交易过程中支付给区块链平台的费用，买方所需要解决的问题可以用如下公式(3)～(4)表达：

max J

其中，Y表示竞拍者想要从所有拍卖者手中购买的全部数据，W()表示为竞拍者购得数据所产生的收益函数，B表示购买方案，H()表示费用函数，y

S43在经济学中，社会福利的定义是所有竞拍者的效用总收益与所有拍卖者的效用总损失的差值，在区块链多对多数据拍卖市场中，社会福利最大化的问题可用公式(5)～(7)表示为：

y

其中，C

S44交易信息备案入链，在区块信息备案入链的技术上达成一致，新创建的区块节点与数据拍卖系统中目标区块采用同一技术架构，目的是保障与目标区块节点的对接。

S45按相应的技术标准在服务器上搭建区块链基础环境，将搭建好的节点接入目标区块链网络内。

S46竞拍交易区块链要接入目标区块链数据拍卖系统，要申请可信的身份真实性验证，通过验证后，获取身份签名及秘钥。S47采用标准的数据拍卖系统规范将竞拍数据进行上链。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并非因此限制本发明专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。