一种基于混合区块链的高性能众包系统及任务隐私保护方法

技术领域

本发明属于互联网/区块链技术领域，尤其涉及一种基于混合区块链的高性能众包系统及任务隐私保护方法。

背景技术

目前，现有众包应用系统大多是中心化的，众包数据的存储、计算等操作都在中心服务器完成和实现。这样中心化的众包应用系统具有难以解决的中心化问题，例如单点故障和内部成员威胁等。采用本发明首先利用区块链技术去中心化的特征，构建了分布式的众包应用系统，解决系统中心化问题。基于区块链的众包应用系统已经开始研究并出现了少量的研究成果。这些研究为解决区块链链上数据分布式透明存储可能带来的数据隐私问题，提出了保护相应的保护隐私的解决方案。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有基于区块链的众包系统中基于传统密码学的隐私保护方法开销巨大和基于混合区块链的隐私保护方法复杂。

(2)现有技术中，基于传统区块链的众包系统大多依赖传统密码学方法保护隐私，开销巨大；致使隐私保护效果差。

(3)现有技术中，基于混合区块链的众包系统利用多链、多账本、多共识协议保护隐私，方法复杂；致使系统安全漏洞多。

解决以上问题及缺陷的难度为：首先，针对基于传统密码学保护区块链众包系统数据隐私保护效果差的问题，传统的和轻量级的密码学隐私保护方法不能从根本上解决这一问题，我们需要利用区块链技术自身特点，设计和开发用于隐私保护的智能合约，通过技术手段定义具有区块链特点的隐私保护方法。其次，针对现有基于混合区块链的众包系统利用多链、多账本、多共识协议可能带来系统安全漏洞多的问题，多链、多账本和多共识协议的混合难以完全避免因混合二而致的安全漏洞，需要重构基于混合区块链的众包系统的架构，利用多区块链技术自身特点，结合设计的智能合约，实现多区块链自身隔离，最终达到隐私保护的技术效果。

解决以上问题及缺陷的意义为：使用区块链技术实现分布式众包系统来保证众包数据的可靠性和真实性正逐渐成为学术界和行业的关注点。然而，分布式区块链技术的引用导致系统用户都可以访问链上数据，这使得众包数据的隐私性受到威胁。现有区块链隐私保护技术或是开销巨大效果差，或是方法复杂漏洞多，都不能有效且高效地实现区块链众包系统数据的隐私保护问题。本发明旨在构建新型的基于混合区块链众包系统，利用多区块链自身特性和智能合约技术，简单高效地解决系统数据隐私保护的问题，希望为区块链和众包的相关行业提供一定的技术支持。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于混合区块链的高性能众包系统及任务隐私保护方法。

本发明是这样实现的，一种基于混合区块链的众包任务隐私保护方法，包括：

利用混合区块链架构，将每个任务隐私信息隔离在独立的任务链上，使任务隐私信息不被非任务参与方(者)获取；

同时将不同任务在多个任务链上并行处理。

众包数据上链过程：首先，任务发布者发布并存储众包任务到公有区块链，便于工人(即众包任务执行者)领取此任务；然后，当前公有链验证者为该任务选举适当的任务链验证者并创建一条区块链专门记录有关该任务的处理信息；最后，在任务处理结束后，任务链验证者将公开的任务信息上传并存储到公有链，任务完成。在众包数据上链过程中，每个任务的处理信息独立地存储在到一条区块链。

众包数据查询过程：首先，任务查询者向基于本系统提出访问某一众包任务数据申请；然后，系统通过智能合约自动处理该申请，如果查询者是该任务的参与者(包括该任务的发布者、工人和任务链验证者)，则申请成功，可以访问该任务数据；如果查询者不是该任务的参与者(包括该任务处理时的公有链验证者和其他系统用户)，则申请失败，不可以访问该任务数据；最后，系统根据智能合约的处理结果返回相应的任务数据或拒绝信息。在众包数据查询过程中，申请是由智能合约自动处理的，能够最大程度保障系统的可靠性。

进一步，所述混合区块链架构包含一条公有区块链和多条私有任务区块链；

所述一条公有区块链，存储系统用户和众包任务的公开信息，被所有系统用户端访问；所述公开信息包括任务ID、报酬、截止日期；

所述多条私有任务区块链，存储众包任务的隐私信息，只能被任务参与方访问；所述隐私信息包括任务结果、评估和反馈信息。

进一步，每个众包任务的隐私信息分别存储在一条私有任务链，用户和众包任务的公开信息存储在公有区块链。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述众包任务隐私保护方法的基于混合区块链的高性能众包系统，所述基于混合区块链的高性能众包系统包括：

发布方(者)，用于发布任务、收集和评估任务结果、支付任务参与方和任务链验证方报酬、查询所发布任务的全部信息、甚至选取任务参与方；

任务参与方(者)，用于查询任务公有信息、领取和完成任务、提交任务结果、返回任务评估反馈、得到任务报酬、查询所领取任务的全部信息；

任务链验证方(者)，在任务链上，打包并存储任务结果、评估和反馈，测试每一个任务参与方的最终任务结果并产生验证结果，打包评估分数、反馈分数和验证分数为交易并将发送给公有链验证方；

公有链验证方(者)，作用在公有链上，验证新交易的合法性、记录合法交易的信息在公有链上、创建新的任务链并选举新任务链的验证方、记录任务链验证方发送的交易过程中产生的各种分数。

进一步，所述任务参与方(者)包括多个任务参与子方(工人)。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

利用混合区块链架构，将每个任务隐私信息隔离在独立的任务链上，使任务隐私信息不被非任务参与方获取；

同时将不同任务在多个任务链上并行处理。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

利用混合区块链架构，将每个任务隐私信息隔离在独立的任务链上，使任务隐私信息不被非任务参与方获取；

同时将不同任务在多个任务链上并行处理。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明公开了一种基于混合区块链的高性能众包系统及任务隐私保护方法，包括基于混合区块链的高性能众包系统和基于混合区块链的众包任务隐私保护方法；所述系统的混合区块链架构包含一条公有区块链和多条私有任务区块链，且任务在各个区块链上并行处理；所述公有区块链存储系统用户和众包任务的公开信息(例如任务ID、报酬、截止日期等)，可以被所有系统用户访问；所述私有任务区块链存储众包任务的隐私信息(例如任务结果、评估和反馈)，只能被任务参与者访问；所述任务参与者包括：任务发布者、工人和任务链验证者；所述基于混合区块链的众包任务隐私保护方法将每个众包任务的隐私信息分别存储在一条私有任务链，并将用户和众包任务的公开信息存储在公有区块链；本发明利用混合区块链架构，在解决了传统众包系统中心化问题(例如单点故障、内部人员威胁等)的基础上，通过将每个任务的隐私信息隔离在独立的任务链，能够保护任务隐私，同时通过将不同任务在多个任务链上并行处理，能够显著提高任务处理速度，最终实现隐私保护和高性能的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于混合区块链的高性能众包系统示意图。

图2是本发明实施例提供的混合区块链架构图。

图3是本发明实施例提供的基于混合区块链的高性能众包系统性能测试结果图。

图4是本发明实施例提供的公有链存储信息样例图。

图5是本发明实施例提供的私有任务链存储信息样例图

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于混合区块链的高性能众包系统及任务隐私保护方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

现有技术中，基于区块链的众包系统得到研究并出现少量研究成果。这些成果在利用区块链技术去中心化特征解决传统众包系统中心化问题的基础上，提出各种不同的隐私保护方案来解决区块链分布式透明存储特征可能带来的数据隐私问题。采用本发明的混合区块链架构，将任务隐私保存在只有任务参与者能访问的单独的任务链上，能够确保任务隐私不被非任务参与者获取，实现隐私保护；不同任务在各自的任务链上独立并行处理，这还能几乎线性地提高任务处理性能(通过交易吞吐量来表示)，最终实现众包系统高性能、隐私保护的技术效果。

本发明实施例提供的基于混合区块链的高性能众包系统如图1所示，包括四种角色：发布者、工人、任务链验证者和公有链验证者。不同任务角色的功能如下：任务发布者能够发布任务、收集和评估任务结果、支付工人和任务链验证者报酬、查询所发布任务的全部信息、甚至选取工人；工人能够查询任务公有信息、领取和完成任务、提交任务结果、返回任务评估反馈、得到任务报酬、查询所领取任务的全部信息；任务链验证者作用在任务链上，能够打包并存储任务结果、评估和反馈，测试每一个工人的最终任务结果并产生验证结果，打包评估分数、反馈分数和验证分数为交易并将其发送给公有链验证者；公有链验证者作用在公有链上，能够验证新交易的合法性、记录合法交易的信息在公有链上、创建新的任务链并选举新任务链的验证者、记录任务链验证者发送的交易过程中产生的各种分数。一个系统用户可以成为任务链验证者和公有链验证者；一个任务发布者不能同时成为这个任务的任务链验证者和工人，但可以成为公有链验证者或其他任务的任务链验证者和工人。一个任务工人不能同时成为这个任务的任务链验证者和发布者，但可以成为公有链验证者或其他任务的任务链验证者和发布者。在基于区块链的众包系统中，众包任务信息都是以交易和区块的形式被处理和存储的。

本发明实施例提供的混合区块链架构如图2所示，包含一条公有区块链和多条私有任务区块链。其中，公有链是永久存在的且随着时间不断延伸，而私有链是触发式产生的且有终点的。值得注意的是，每条私有链也都是永久存在的，用于任务信息的追溯。公有链存储系统用户的注册信息(例如用户ID、身份、信誉、资金等)以及任务的公有信息(例如任务ID、报酬、押金、截止日期等)；任务链存储任务的隐私信息(例如任务的结果、评估、反馈等)。当任务1被发布且被验证通过后，任务的公有信息将会以区块的形式记录在公有链上，如图2黑色区块所示，该区块将成为即将建立的任务链的创世区块。当任务1结束时，任务链验证者将任务评估分数、反馈分数以及验证分数以交易的形式打包发送给公有链验证者计算和存储。当任务1被工人领取且任务链及验证者已经产生，任务链的第二个区块生成，如图2灰色区块所示，其记录工人和任务链验证者的信息。

本发明实施例提供的基于混合区块链的高性能众包系统性能测试结果如图3所示，本发明同时最多设计16个任务，最多创建16条任务链，最多有16个任务在以交易的形式同时处理；本发明创建的公有链和任务链中包含固定数量的验证者16个；本发明性能测试以产生任务信息为例测试数据存储上链时的系统吞吐量性能；本发明各条任务链总共产生1000个交易，产生交易的速率分别为20个/秒、40个/秒、80个/秒。如图3所示，在任务信息存储上链的过程中(任务信息以交易的形式处理)，系统总的交易吞吐量基本随任务链的数量线性增加(其中TTT表示系统总交易吞吐量，NTC表示系统中任务链数量)。实验结果显示出较高的系统性能。

本发明实施例提供的基于混合区块链的众包任务隐私保护方法体现在每个众包任务的隐私信息分别存储在一条私有任务链，用户和众包任务的公开信息存储在公有区块链。在任务1处理过程中，公有链和私有任务链上存储的任务信息分别如图4、图5所示。

在本发明中，利用区块链本身具有的去中心化特征，解决了传统众包系统中心化问题(例如单点故障、内部人员威胁等)。

在本发明中，利用混合区块链架构，将每个任务的隐私信息隔离在独立的任务链，能够有效地保护任务隐私。

在本发明中，用混合区块链架构，将不同任务在多个任务链上并行处理，还能够显著提高任务处理速度。

本发明主要解决上述后两类问题，最终实现隐私保护和高性能的技术效果。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。