一种基于区块链的分布式数据交易仲裁方法及系统

技术领域

本申请涉及信息安全技术领域，具体为一种基于区块链的分布式数据交易仲裁方法及系统。

背景技术

随着大数据和人工智能等计算机技术的快速发展，数据正逐步成为一种无形资产。然而，由于数据所有者之间缺乏信任，很难通过共享实现数据的价值。传统的集中式数据市场被用来提供数据交换服务，使企业和部门能够直接或间接地获取数据。但不诚实的集中式数据平台可以在没有任何用户批准的情况下秘密分析和出售用户数据。区块链拥有去中心化、公开性、透明性和不可更改性等特点，其去中心化的结构削弱了传统的中心化组织。将去中心化的区块链技术引入到数据交易中，为数据交易的安全性、公平性、可信性等相关问题提供了新的解决方案。通过区块链技术的应用，在数据可追溯性、版权保护、隐私保护多个领域取得了成果。

仲裁是通过第三方的干预和裁决来解决所发生的争端或争议的过程。在传统的集中式仲裁中，通常由一个机构或个人担任仲裁员，做出裁决。由于数据所有权和使用权的复杂性，参与数据交易的各方之间可能会出现争议。而仲裁机制的引入可以保证数据交易的公平性和可靠性。集中式的数据交易平台选择引入集中式的仲裁组织来解决这些纠纷。同样，在基于区块链的数据交易平台上，同样的集中式的仲裁方法也被用来解决这些问题。与集中式数据交易方式相同，集中式数据交易的仲裁机制也有很多问题。首先，集中式的仲裁机制会使已经去中心化的数据交易失去其分布式的特性。其次，集中式的仲裁机制缺乏透明度，使用户难以了解仲裁的合理性和公平性。最后，由于所有的仲裁业务都集中在一个机构中，一旦该机构出现故障、攻击或腐败，整个仲裁系统就变得不可用或不可信。

在分布式仲裁中，通常有一个全网络的共识协议来选择合适的仲裁者进行仲裁。分布式仲裁的优点是去中心化和透明化，这使得仲裁过程更加公平和值得信赖。分散式仲裁在各个领域被越来越多地利用，现有的操作平台也提供分散式仲裁服务。这些平台与区块链技术的去中心化特性相一致，可以有效地以去中心化的方式处理争端解决。但现有的工作并都没有考虑到数据交易中所有需要仲裁的纠纷。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本申请提供了一种基于区块链的分布式数据交易仲裁方法及系统，解决了现有的工作并都没有考虑到数据交易中所有需要仲裁的纠纷的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本申请通过以下技术方案予以实现：

第一方面，提供了一种基于区块链的分布式数据交易仲裁方法，所述方法包括以下步骤：

接收仲裁者的仲裁请求信息，所述仲裁请求信息包括仲裁者已完成仲裁请求数量、仲裁者准确仲裁的请求数量以及仲裁者的总仲裁请求数量；

通过仲裁者的仲裁请求信息求解仲裁者的信用度，根据仲裁者的信用度选取仲裁者；

通过向智能合约提交仲裁请求来启动仲裁，根据仲裁请求指派仲裁者，仲裁者将在链外决定仲裁结果；

汇总仲裁结果，并生成最终结果。

优选的，所述通过仲裁者的仲裁请求信息求解仲裁者的信用度，公式如下：

α,β∈[0,1]

γ∈[-1,0]

CRS是仲裁者的信用度；CAR是仲裁者已完成仲裁请求数量；AAR是仲裁者准确仲裁的请求数量；TAR是仲裁者的总仲裁请求数量；α、β和γ是可根据具体情况为不同因素设定的权重值。

优选的，所述通过向智能合约提交仲裁请求来启动仲裁，公式如下：

ARQ＝(UID,AT,AEA,AID,δ,ε)

δ,ε∈(0,1)

δ+ε∈(0,1]

AID*δ≥GasC*1

其中，AT为仲裁类型；AEA为仲裁附加证据；AID为仲裁保险金；δ和ε分别代表与仲裁成本和仲裁者获得裁决奖励在AID中的占比；GasC为仲裁者进行仲裁时的平均成本。

优选的，所述根据仲裁请求指派仲裁者，仲裁者将在链外决定仲裁结果，具体包括：

收到仲裁请求后，智能合约向需要仲裁服务的实体指派一组随机抽取的K个注册矿工作为仲裁者；在仲裁完成之前，数据所有者将被禁止出售数据，并且所有被选中的矿工将支付AID作为公平仲裁的保证金，公式如下：

K＝AID*δ/GasC

每位支付了押金的仲裁者都将从智能合约中收到仲裁证据AE,公式如下：

AE＝(UID,AT,AEA,OAE,BEA)

其中，OAE是链上的仲裁证据；BEA是来自被仲裁方的补充证据。

优选的，所述汇总仲裁结果，并生成最终结果，公式如下；

ARS

其中，ARS

如果ARS>0，则支持仲裁申请人；如果ASR<0，则认为仲裁申请人作弊。

第二方面，提供了一种基于区块链的分布式数据交易仲裁系统，所述系统包括以下模块：

接收模块，用于接收仲裁者的仲裁请求信息，所述仲裁请求信息包括仲裁者已完成仲裁请求数量、仲裁者准确仲裁的请求数量以及仲裁者的总仲裁请求数量；

选取模块，用于通过仲裁者的仲裁请求信息求解仲裁者的信用度，根据仲裁者的信用度选取仲裁者；

启动模块，用于通过向智能合约提交仲裁请求来启动仲裁，根据仲裁请求指派仲裁者，仲裁者将在链外决定仲裁结果；

汇总模块，用于汇总仲裁结果，并生成最终结果。

第三方面，提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行所述的方法中的任一方法。

第四方面，提供了一种计算设备，包括：

一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述的方法中的任一方法的指令。

(三)有益效果

本申请一种基于区块链的分布式数据交易仲裁方法及系统，不仅整合了数据交易中需要满足的所有安全属性，还通过使用矿工仲裁方案实现了分散仲裁。此外还实现了较低的执行成本消耗。

附图说明

图1为本申请基于矿工的数据交易仲裁流程图；

图2为本申请基于区块链的数据交易流程图；

图3为本申请基于区块链的分布式仲裁的成本消耗图；

图4为本申请基于区块链的分布式仲裁的时间消耗图。

具体实施方式

下面将结合本申请的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

实施例

如图1-4所示，本申请实施例提供一种基于区块链的分布式数据交易仲裁方法，包括以下步骤：

接收仲裁者的仲裁请求信息，所述仲裁请求信息包括仲裁者已完成仲裁请求数量、仲裁者准确仲裁的请求数量以及仲裁者的总仲裁请求数量；

通过仲裁者的仲裁请求信息求解仲裁者的信用度，根据仲裁者的信用度选取仲裁者；

通过向智能合约提交仲裁请求来启动仲裁，根据仲裁请求指派仲裁者，仲裁者将在链外决定仲裁结果；

汇总仲裁结果，并生成最终结果。

具体的：

步骤一、仲裁者选取：好的仲裁者在仲裁过程中扮演着至关重要的角色，而我们选择区块链中的矿工承担仲裁者。选择矿工作为仲裁者是因为矿工在区块链网络中发挥着关键作用，并具有中立性、专业性和社区认可。因此，我们设计了一种注册方法，允许矿工注册成为数据交易的仲裁者。并且所有参与仲裁的矿工都要接受信用度(CRS)评估，信用分数低于预定阈值的矿工将被视为无资格参与仲裁。此外，信用度还将结合权益证明(PoS)的理念来计算最终的仲裁结果。

α,β∈[0,1]

γ∈[-1,0]

CRS是仲裁员的信用度；CAR是仲裁员已完成仲裁请求数量；AAR是仲裁员准确仲裁的请求数量；TAR是仲裁员的总仲裁请求数量；α、β和γ是可根据具体情况为不同因素设定的权重值。

步骤二、分布式纠纷仲裁：参与数据交易并有仲裁需求的实体可以通过向智能合约提交仲裁请求(ARQ)来启动仲裁。

ARQ＝(UID,AT,AEA,AID,δ,ε)(2)

δ,ε∈(0,1)

δ+ε∈(0,1]

AID*δ≥GasC*1

其中，AT为仲裁类型；AEA为仲裁附加证据；AID为仲裁保险金；δ和ε分别代表与仲裁成本和仲裁员获得裁决奖励在AID中的占比；GasC为仲裁员进行仲裁时的平均成本。

收到仲裁请求后，智能合约会向需要仲裁服务的实体指派一组随机抽取的K个注册矿工作为仲裁员。同时，在仲裁完成之前，数据所有者将被禁止出售数据。并且所有被选中的矿工将支付AID作为公平仲裁的保证金。

K＝AID*δ/GasC (3)

每位支付了押金的仲裁员都将从智能合约中收到仲裁证据AE。

AE＝(UID,AT,AEA,OAE,BEA)(4)

其中，OAE是链上的仲裁证据；BEA是来自被仲裁方的补充证据。

获得AE后，每个仲裁者都将在链外决定仲裁结果。链外仲裁允许进行链上无法执行的加密和解密等操作，并降低了仲裁的气体成本。然后，仲裁结果将提交给智能合约。智能合约将进行分布式数据交易纠纷仲裁机制最后一部分：仲裁汇总。

步骤三、仲裁汇总：一旦到达最后期限，智能合约将使用公式(5)决定最终仲裁判断。

ARS

其中，ARS

如果ARS>0，则支持仲裁申请人；如果ASR<0，则认为仲裁申请人作弊。在使用了CRS

如图3和图4所示，仲裁申请人提交仲裁申请的Gas和时间成本是一致的。而单个仲裁员完成仲裁过程的Gas和时间成本也接近相似。我们设计的仲裁模型所需的仲裁Gas和时间成本较低，同时可以解决数据交易中产生的所有争议。

在表1中，我们比较了本申请的方案与当前一些最新数据交易方案的执行成本；在表2中，我们比较了这些方案的安全属性。

表1现有数据交易仲裁方案成本消耗对比汇总

表2现有数据交易仲裁方案安全属性对比汇总

可以发现，最新的数据交易方案并没有完全考虑数据交易的安全性。有些方案考虑了保护交易的原子性、公平性或数据版权，但没有方案综合考虑这些安全属性。如果数据交易方案没有全面考虑交易的原子性、公平性和数据版权保护，恶意交易参与者就有机会侵犯诚实参与者的利益。这会导致数据交易平台的可靠性下降，数据的流动性降低。反过来，数据的价值也无法得到充分发挥。而且基于区块链的分布式虽然被应用于数据交易中，但是针对数据交易的纠纷仲裁却没有被考虑。

本申请的方案不仅整合了数据交易中需要满足的所有安全属性，还通过使用矿工仲裁方案实现了分散仲裁。此外还实现了较低的执行成本消耗。

本申请的实施例可提供为方法或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。