[发明专利]基于区块链技术的新零售防伪系统和方法

说明书

本发明提供一种基于区块链技术的新零售防伪方法的系统，包括提供云端区块链时间戳的装置以及货物终端装置，该货物终端装置具有传感器、计时器以及数据传输装置动态生成货物终端区块链、云端区块链以及校验生成终止区块链。该系统和方法主要用于互联网销售商品的防伪及有关终端的布设。

技术领域

本发明涉及防伪技术，特别是涉及基于区块链进行防伪的技术。

背景技术

自动售货机(Vending Machine，VEM)是能根据投入的钱币自动付货的机器。自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易，是一种全新的商业零售形式，又被称为24小时营业的微型超市。

传统非智能售货机：投入纸币或硬币，货币识别器进行识别。选货，按下选货按钮，自动售货机程序根据商品的定价对现金进行加减计算。出货，如果投入的金额不足会有提示，如果金额足够的话就直接出货了。等待顾客的进一步操作，如不买其他的东西选择找零的话，售货机会根据刚才计算的结果自动找零硬币，购物完成。

智能自动售货机：在选货后，售货机程序会向后台服务器发起收款申请二维码(微信、支付宝或其他的电子支付)，二维码直接显示在售货机显示屏上。顾客扫码后，后台服务器会查询收款账户是不是收到款了，如果收到了，后台服务器会向售货机发出出货的指令，售货机根据指令出货。

为了避免顾客在取出所买商品的同时将其他商品取走，因此，无论是传统非智能售货机还是智能自动售货机，往往是将展示区和取货区分开设置；而且，目前的智能自动售货机的选货需要通过售货柜上的触摸屏界面或者按键面板来完成，因此，导致自动售货机的体积大、成本高、占地面积大，对使用场地的要求较高。并且无法有效充分地完成商品的防伪和防盗。

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。所谓共识机制是区块链系统中实现不同节点之间建立信任、获取权益的数学算法。区块链(Blockchain)历史上曾经是比特币的一个重要概念，并作为比特币的底层技术，其本质上是一个去中心化的数据库。区块链是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一次诸如比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性和生成下一个区块。狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。一般说来，区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。其中，数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术；网络层则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等；共识层主要封装网络节点的各类共识算法；激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来，主要包括经济激励的发行机制和分配机制等；合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约，是区块链可编程特性的基础；应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。该模型中，基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识计算的经济激励和灵活可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。区块链的设计是一种保护措施，比如(应用于)高容错的分布式计算系统。区块链使混合一致性成为可能。这使区块链适合记录事件、标题、医疗记录和其他需要收录数据的活动、身份识别管理，交易流程管理和出处证明管理。区块链对于金融脱媒有巨大的潜能，对于引领全球贸易有着巨大的影响。2008年网络上由化名中本聪的人第一次提出了区块链的概念，在随后的几年中，成为了电子货币比特币的核心组成部分：作为所有交易的公共账簿。通过利用点对点网络和分布式时间戳服务器，区块链数据库能够进行自主管理。为比特币而发明的区块链使它成为第一个解决重复消费问题的数字货币。比特币的设计已经成为其他应用程序的灵感来源。1991年，由Stuart Haber和W.Scott Stornetta第一次提出关于区块的加密保护链产品，随后分别由Ross J.Anderson与Bruce Schneier&John Kelsey分别在在1996年和1998年发表。与此同时，Nick Szabo在1998年进行了电子货币分散化的机制研究，他称此为比特金。2000年，Stefan Konst发表了加密保护链的统一理论，并提出了一整套实施方案。区块链格式作为一种使数据库安全而不需要行政机构的授信的解决方案首先被应用于比特币。2008年10月，在中本聪的原始论文中，“区块”和“链”这两个字是被分开使用的，而在被广泛使用时被合称为区块-链，到2016年才被变成一个词：“区块链”。在2014年8月，比特币的区块链文件大小达到了20千兆字节。到2014年，“区块链2.0”成为一个关于去中心化区块链数据库的术语。对这个第二代可编程区块链，经济学家们认为它的成就是“它是一种编程语言，可以允许用户写出更精密和智能的协议，因此，当利润达到一定程度的时候，就能够从完成的货运订单或者共享证书的分红中获得收益”。区块链2.0技术跳过了交易和“价值交换中担任金钱和信息仲裁的中介机构”。它们被用来使人们远离全球化经济，使隐私得到保护，使人们“将掌握的信息兑换成货币”，并且有能力保证知识产权的所有者得到收益。第二代区块链技术使存储个人的“永久数字ID和形象”成为可能，并且对“潜在的社会财富分配”不平等提供解决方案。截至2016年，区块链2.0链下交易仍旧需要通过Oracle，使任何“基于时间或市场条件的外部数据或事件与区块链交互”。比特币公司BTCC于2015年推出了一项服务“千年之链”即区块链刻字服务，就是采用的以上原理。用户可以将通过这项服务将文字刻在区块链上，永久保存。由于使用分布式核算和存储，不存在中心化的硬件或管理机构，任意节点的权利和义务都是均等的，系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护。系统是开放的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人公开，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。区块链采用基于协商一致的规范和协议(比如一套公开透明的算法)使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据，使得对“人”的信任改成了对机器的信任，任何人为的干预不起作用。一旦信息经过验证并添加至区块链，就会永久的存储起来，除非能够同时控制住系统中超过51％的节点，否则单个节点上对数据库的修改是无效的，因此区块链的数据稳定性和可靠性极高。由于节点之间的交换遵循固定的算法，其数据交互是无需信任的(区块链中的程序规则会自行判断活动是否有效)，因此交易对手无须通过公开身份的方式让对方自己产生信任，对信用的累积非常有帮助。区块链主要解决的交易的信任和安全问题，因此它针对这个问题提出了四个技术创新：第一个叫分布式账本，就是交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成，而且每一个节点都记录的是完整的账目，因此它们都可以参与监督交易合法性，同时也可以共同为其作证。不同于传统的中心化记账方案，没有任何一个节点可以单独记录账目，从而避免了单一记账人被控制或者被贿赂而记假账的可能性。另一方面，由于记账节点足够多，理论上讲除非所有的节点被破坏，否则账目就不会丢失，从而保证了账目数据的安全性。第二个叫做非对称加密和授权技术，存储在区块链上的交易信息是公开的，但是账户身份信息是高度加密的，只有在数据拥有者授权的情况下才能访问到，从而保证了数据的安全和个人的隐私。第三个叫做共识机制，就是所有记账节点之间怎么达成共识，去认定一个记录的有效性，这既是认定的手段，也是防止篡改的手段。区块链提出了四种不同的共识机制，适用于不同的应用场景，在效率和安全性之间取得平衡。以比特币为例，采用的是工作量证明，只有在控制了全网超过51％的记账节点的情况下，才有可能伪造出一条不存在的记录。当加入区块链的节点足够多的时候，这基本上不可能，从而杜绝了造假的可能。最后一个技术特点叫智能合约，智能合约是基于这些可信的不可篡改的数据，可以自动化的执行一些预先定义好的规则和条款。以保险为例，如果说每个人的信息(包括医疗信息和风险发生的信息)都是真实可信的，那就很容易的在一些标准化的保险产品中，去进行自动化的理赔。区块链的本质是是一个分布式的公共账本，将各个区块连成一个链条，实际上是一种点对点的记账系统(一个总账本)，每一个点都可以在上面记账(记录信息)。传统的记账系统，记账权只掌握在中心服务器手中。比如所有QQ、微信上的信息，只能由腾讯的服务器来记账；淘宝、天猫的信息，只能由阿里的服务器来记账。但在区块链系统，每台计算机是一个节点，一个节点就是一个数据库(服务器)。任何一个节点都可以记账，而且直接连接另外一个点(即P2P模式)，中间无需第三方服务器。当其中两个节点发生交易时，这笔加密的交易会广播到其他所有节点(记账)，目的是防止交易双方篡改交易信息。区块链是完全点对点，没有中间方；信息加密，注重隐私；交易可追溯；所有节点信息统一，交易不可篡改(修改一个节点信息，需要其他节点共同修改)。所以区块链解决的问题是：消除中介信用问题。当然比特币是目前区块链技术在数字货币领域最好的应用之一；此外在支付领域，区块链技术可以消除第三方而直接点对点支付，而且使支付更安全，溯源的特性可以监管洗钱等违法活动。随着研究的深入，区块链也已经开始在征信、版权、公证、证券、资产管理等领域逐渐得到应用。区块链(Blockchain)的概念最早可以追溯到2008年末，化名为“中本聪”的神秘人士在论坛中发表了一篇论文《比特币：一种点对点的电子现金系统》，首次提出了区块链的概念。文中提到，为解决电子货币的安全问题，可由时间戳服务器为一组，以区块(Block)形式存在的数据实施哈希(Hash)后加上时间戳，并且广播该哈希，每个时间戳将前一个时间戳纳入其哈希中，随后的时间戳会对之前的时间戳进行增强，由此形成了一个“区块链”。区块的产生可以这样理解：因为这种点对点的交易需要记录在一个账本，所以系统设置了一个功能：每隔10分钟就产生一张用于记录这些信息的账单(即区块)，但是这个账单(区块)只能给最有能力的那个人记账，证明他有能力的方式，靠解答一道极为复杂的数学题(哈希运算)。这种方式，也被称为“挖矿”。答题开始，每个人要在系统里预留一个地址，当最有能力的A率先解出难题后，他可以得到区块，当初预留的地址自动记录在区块上。同时为了奖励他，系统会向这个预留的地址发放一定数量的比特币。所有区块连在一起，形成区块链。区块很像数据库的记录，每次写入数据，就是创建一个区块。每个区块包含两个部分：区块头(Head)，记录当前区块的元信息；区块体(Body)，记录实际数据。区块头的元信息，主要是区块生成时间，实际数据(即区块体)的Hash；上一个区块的Hash(哈希运算值)。一个区块不等于一个节点：一个节点实际上就是一台接入区块链的计算机(服务器)，任何联网的计算机都可以接入区块链，所以区块链上的节点是无数的；但是区块链上的区块是有限的，即每10分钟产生一个区块，达到一定数量后便不再新增。所以一个活跃(算力强)的节点可能有多个区块的记账权，而一个不活跃(算力低)的节点就只有很小一部分区块的记账权。实际上在“挖矿”中，也有一些规则：比如为了保证各节点信息同步，所以新区块添加速度不能太快，系统设计为平均每10分钟全网才能生成一个新区块，产出速度不是通过命令达成的，而是故意设置了海量的计算；为了保证是正好10分钟产出一个区块，设计了难度系数的动态调节机制，每两周(2016个区块)调整一次，比如两周内区块平均产生速度如果是9分钟，则难度系数要调高10％，反之同理；如果区块链分叉了(一个区块上接入了两个区块)，采纳的是最先达到6个新区块(称为“六次确认”)的链条。产生的区块链的价值是去中心化、交易点对点、不可篡改的特性可以实现机器信任；交易不可逆、信息加密的特性可以实现价值传递；此外信息点对点、不可篡改等还可以实现智能合约。机器信任。比如在区块链上，不存在一个第三方的中心机构，而完全依靠点对点、不可篡改等交易机制保证双方信任。区块链技术不可篡改的特性，改变了中心化的信用创建方式，通过数学原理而非中心化信用机构来降低成本，建立信用。区块链的劣势在于效率低。数据写入区块链，最少要等待十分钟，所有节点都同步数据，则需要更多的时间。拿比特币举例，当前产生的交易有效性受网络传输影响，比特币交易每次的确实时间大约10分钟，6次确认的话需要一个小时。因此区块链的交易数据是有延迟性的。能耗高，区块的生成需要矿工进行无数无意义的计算，这是非常耗费能源的。英国一家电力信息网POWER-COMPARE提供的预测数据显示，按照目前比特币挖矿、交易耗电量的增长速度，至2020年比特币耗电量将会与目前全球用电量持平。尽管这一数据备受质疑，但是那些藏在深山老林的“矿场”则实实在在展现了这门生意的耗能景象。此外，在区块链公有链中，每一个参与者都能够获得完整的数据备份，所有交易数据都是公开和透明的。如果想知道一些商业机构的帐户和交易信息，就能知道他的所有财富还有重要资产和商业机密等，隐私保障难。