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经济研究论文发表比特币技术的供应链管控与方案

来源:职称驿站所属分类:金融论文发布时间:2018-07-19 10:01:17浏览:

   供应链是产品生产和流通的纽带,实现对供应链的管控和产品的溯源至关重要。本文提出一种结合了区块链、比特币协议中确定性分层钱包和多重签名技术的方案,用于实现供应链中产品编码、权限管理、物权转移、产品溯源和防伪 验证等需求。

财经智库

  《财经智库》注重思想性、原创性、现实性、战略性,刊登围绕重大财经现实问题的政策类研究成果,着力构建财经政策研究高端交流平台,旨在服务党和国家经济决策,增强决策影响力和社会影响力。

  本文将供应链内部实体分为“人物实体”、“产品实体”和“权限实体”,利用分层钱包技术进行实体密钥的分 配。提出了基于分层钱包技术的树形结构编码体系,可广泛运用于物联网编码领域。设计了基于区块链交易的去中心化权 限管控、物权转移信息记录与验证的机制,提出了一种利用区块链交易的新思路。方案充分发挥了区块链去中心化、交易 可回溯和不可篡改等特性,解决了现有技术和系统中一些常见的问题,具有较大的特色和优势。

  概述

  供应链的通用定义为“在产品生产和和流通过程中, 一个由供应商、制造商、分销商、零售商和最终消费者 等组成的自上而下的连接网络”[1],供应链管控是现代企业市场竞争力的重要组成部分。由于供应链在流动中涉及到大量的数据处理和交互,将互联网技术引入供应 链管控、实现供应链全程信息化已成为一种趋势。利用 管理学、金融学、统计学和计算机科学等各学科的最新 成果,提升供应链的效率和安全性是当今业界研究的。

  1 国内外研究现状。

  现阶段,供应链管控及其信息化是学术界和工业界 共同的研究热点。学术界中,文献[2]论述了当今供应链 管控的关键因素、常用策略和设计方向;文献[3]总结分 析了供应链管控中,各类建模方法的特点和优劣;文献 [4]提出了评判供应链性能的几个关键指标和测量框架; 文献[5]提出了一种基于 SCOR 模型的信息化供应链管控 方案,使计算机可以辅助和监控供应链的流动;文献[6] 设计实现了一个基于 RFID 与物联网技术的供应链信息 交互模型,提升了供应链在信息获取、数据流通和整体 监控上的效率。工业界中,沃尔玛利用条形码(UPC) 技术和射频数据通讯(RFDC)技术构建了一条低成本、 高效率的补货系统,大幅提升了毛利率[7];京东在 2016 年完成了全供应链的电子化改造,数据显示仅仓储交接 阶段,每年就为其节省了约一亿元开销[8]。

  现有的信息化供应链管控的研究成果与应用方案, 主要存在如下几个可改进的环节:

  1)大部分供应链管控系统采用中心化设计,系统负 载上限严重受制于中心服务器性能。一旦企业业务需求 快速扩张,原有系统极可能不堪重负,导致整条供应链 无法正常流动;并且,中心化系统的软硬件升级不仅非 常困难,而且成本极高。以 IBM 服务器为例,由一套中 等配置的小型机升级至大型机解决方案需要亿元以上的 投入[9]。

  2)现阶段所有管控系统都使用数据库记录供应链信 息。在数据库的选择上,若使用中心式数据库,会导致 中心服务器性能瓶颈和中心服务器强依赖性等问题;若 使用分布式数据库,则会产生系统通信开销大、存取结 构复杂、安全性降低和难于维护等问题[10]。

  3)管控系统的安全性完全依赖于中心服务器和数据 库。一旦两者被攻破,所有用户信息、交易记录和其它 关键数据将全部暴露甚至被篡改,给供应链的所有参与

  者带来严重安全威胁。

  4)在实际商业应用中,产品的防伪验证是一个重要 需求。现有方案大多采用“验证码+验证平台”的形式, 需要用户连接厂家验证平台后验证防伪信息。该方式中, 不仅验证码极易被伪造与冒用,维护一个庞大的验证平 台也需要非常大的开销。

  针对上述问题,本文结合区块链、分层钱包和多重 签名技术,设计了一种基于比特币技术的供应链管控方 案。本文的主要贡献如下:

  1) 将现在仅存于比特币和以太坊系统中的确定性 分层钱包技术引入到权限管控领域中,在编码上直接表 达权限的区分和层级关系。这种方案可以推广至物联网 编码领域,构建一套层级关系明确,空间充足的编码体 系。

  2) 利用区块链记录系统正常运行所需的信息,数据 库系统仅作为辅助工具使用。方案在运行上采用半中心 化的架构,系统的所有者拥有较高的控制权。区块链在 生产环境下中心化与去中心化的优劣之争不断,本方案 提供了一种相对平衡的解决方式。

  3) 扩展了区块链交易的应用场景。现阶段基于区块 链的各类应用大多采用改变区块链交易中记录内容的方 式,以满足不同的需求。本方案直接使用区块链交易本 身来表达信息,是一种区块链应用上的创新,为区块链 技术的推广和应用提出了新的思路。

  4) 充分利用区块链和比特币技术中在去中心化、信 息可溯源与不可篡改等方面上的特性,设计了一套完整 地信息化供应链管控方案,解决了现有系统中存在的一 些问题。

  本文的结构如下:第 1 章概述了文章内容。第 2 章 总结分析了领域内的国内外研究成果,提出了存在的一 些问题。第 3 章简要介绍了方案使用的背景技术。第 4章描述了方案的总体架构与流程设计。第 5 章分析了方案的特性与优势。第 6 章总结全文,并展望了未来的研 究工作。

  2 方案背景技术

  2.1 区块链 区块链作为比特币的底层技术,承载着验证并记录

  合法比特币交易的功能[11]。“区块”是一个聚合了部分 交易信息的容器类数据结构,一般由一个包含元数据的区块头和紧随其后的一系列交易组成。对每个区块头进行 SHA256 运算后[12],可以得到一个用于标识该区块的 哈希值。区块链是由区块构成的一种有序链型数据结构, 链中每个区块都包含前区块的哈希值,可以由链上任意 区块追溯到第一个区块(创始块)

  由于区块头包含了父区块的哈希值,因此当前 区块的哈希值会受到父区块的影响。一旦某区块发 生改变,所有后续区块必须全部重新计算。当一个 区块拥有了足够多的后续区块后,对它的任何改动 将消耗难以承受的巨大算力,所以一条足够长的区 块链可以保证其记录的信息不可更改,这是区块链 安全性的重要基础。

  2.2 非对称加密与比特币密钥

  非对称加密算法是信息安全领域的数学基础之

  一。非对称加密算法中,密钥由一对数学相关的公 钥和私钥组成,公钥完全公开,可在不安全的条件 下传输和储存,私钥则必须保密。算法中,若公钥 为加密密钥,则发送方可在任意网络上发送加密信 息,只有私钥的拥有者可以正确解密,即实现了数 据的加密传输。若公钥为解密密钥,则只有通过私 钥加密的信息(也就是数字签名),才可以被该公钥 正确地解密,即实现了数据的来源验证。

  比特币系统使用非对称加密算法来控制比特币 的所有权。比特币密钥是一对“私钥/公钥”对,公 钥为解密密钥。当一笔新的支付交易进入网络后, 网络节点会利用支付者的公钥验证交易中数字签名 的合法性,从而确定交易是否来源与比特币的所有 者。

  2.3 确定性分层钱包

  “比特币钱包”指用于存储密钥的加密存储文件或数据库,用户可以在钱包中生成多对密钥。钱 包总体上分为两类:非确定性(随机)钱包和确定 性(种子)钱包。一个具有层级关系的树状结构。分层钱包的优势主要有三个:只要备份种子就 能还原整个密钥树;树状结构在应用中可以表达额 外的组织含义,例如某个分支用作收入,另一个用 作消费;在分层钱包中子公钥可由父公钥直接衍生, 这就允许在不接触私钥的情况下,衍生出一系列合 法的公钥。

  2.4 多重签名

  数 字签 名是非 对称 密码 系 统 的 一个 重 要 的应用,用于确认信息来源。消息发送方使用哈希函数 从信息中提取一段摘要并用私钥加密(签名),接收 方利用公钥解密签名,若其与采用相同哈希函数提 取的摘要相同,则能确认消息来自密钥的所有者。 在比特币和其他区块链系统中,签名算法用于

  保证交易的合法性。区块中每条交易记录都有一个 混合了交易信息和接收方密钥的锁定脚本。当接收 方发起一个新的交易时,必须提供上一个交易输出 中锁定脚本对应的公钥和数字签名(解锁),才能被 系统接纳并记录到账本(区块链)中。以此为基础, 整个比特币网络在不需要中心机构的情况下,实现 了交易的自动验证和比特币所有权的安全转移。

  在实际应用中,出于安全和管理等原因,一些 比 特币 交 易需 要 经 由 不同 的 实 体同 时 许可 才 能完 成。比特币协议采用多重签名技术实现该需求,多 重 签名交易的 锁定脚本记 录了 N 个公钥 及其对应签名。

《经济研究论文发表比特币技术的供应链管控与方案》

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文章名称: 经济研究论文发表比特币技术的供应链管控与方案

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