C2C信誉机制中的信任模型及相关算法研究

- I - 摘 要 信誉机制是交易进行的基础，也是交易双方之间建立信任的有效方式。信誉机制的核心是其采用的信任模型， 目前大多数 子商务网站普遍采用的简单累加信任模型和均值信任模型不能有效地激励用户保持诚实交易。围绕这一问题，做了相应的改进工作。 首先，在分析现有 任模型的基础上，提出了一种改进的基于多因素的子商务信任模型。与仅采用交易评分来衡量用户可信程度的简单累加信任模型相比，改进模型考虑了交易价格、交易时间等影响用户信誉的因素，并针对这些因素，选取淘宝网中两个商家在某段时间内的历史交易信息，将改进模型与简单累加信任模型进行了对比分析。 其次，借鉴 式中信任模型以及社会学领域和心理学领域中基于推荐的信任关系的建立方法， 提出了一种新的信任模型基于用户关系的 子商务信任模型。模型引入服务请求用户与推荐用户的关系来衡量用户的推荐信誉，更符合日常生活中人们的交往逻辑，同时加强了对诸如信誉诋毁、信誉炒作、策略攻击等安全性的考虑。 再次，针对现有信任模型难以有效识别陌生推荐用户的信誉炒作推荐和恶意诋毁推荐等恶意推荐行为，提出一种基于陌生推荐用户的 子商务信任模型，模型研究了影响陌生推荐用户推荐能力的评分差异度、用户交易频度和风险因子三个因素，使推荐可信度能更真实反映陌生推荐用户的推荐能力。 关键词： 子商务；信誉机制；信任模型；信任评估；推荐可信度 - is of an to of is at 2C of to of on of 2C an 2C of to of as to of a of to a 2P of in of a 2C on of to to of in at of in as so to a 2C on to - of By of to V - 目 录 摘 要 I 1 章 绪 论 1 究背景及意义 1 子商务的业务模式 1 2C 电子商务发展过程中存在的信任问题 2 内外信任模型研究现状 3 据信任表示分类 3 据信任管理机制分类 4 文的研究内容 5 文的组织结构 6 第 2 章 誉机制基本理论 7 任和信誉 7 任的定义及特点 7 任的分类 9 誉的定义和特点 11 任与信誉的区别与联系 12 2C 电子商务的一般流程 13 2C 电子商务信誉机制 14 誉机制的概念和结构 14 誉模型在电子商务信誉机制中的应用 15 2C 电子商务信誉机制中信任模型需要解决的问题 16 章小结 17 第 3 章 基于多因素的 子商务信任模型 18 有 子商务信誉机制中采用的信任模型 18 于多因素的 子商务信任模型 21 关定义和表示 21 接信誉影响因素分析 22 荐信誉影响因素分析 23 任模型中的信任评估算法 23 法有效性分析 25 品交易价格因子分析 26 - 易时间因子分析 27 章小结 28 第 4 章 基于用户关系的 子商务信任模型 29 2C 与 子商务模式对比 29 于用户关系的 子商务信任模型 29 型的基本思想 29 型的基本定义 30 任度的评估 31 接信誉度 32 荐信誉度 33 任模型流程及算法 34 任模型中的信任评估算法 35 法有效性分析 36 验设置 37 例分析 37 章小结 40 第 5 章 基于陌生推荐用户的 子商务信任模型 41 于陌生推荐用户的 子商务信任模型 41 评估用户的推荐信誉度评估 41 荐用户与被评估用户的直接信誉度 41 荐用户可信度 42 评估用户推荐信誉度 44 法有效性分析 45 章小结 47 结 论 48 参考文献 50 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 54 致 谢 55 作者简介 56 - 1 - 第 1 章 绪 论 究背景及意义 随着计算机技术、网络技术以及通信技术的广泛应用和发展，一种新的交易模式电子商务被广泛应用于商务交易中。相比于发达国家，我国的电子商务始于上世纪 90 年代，起步较晚。近几年内，政府对电子商务的支持力度不断增大，我国的电子商务市场日趋活跃，发展迅速。 2012 年 7 月 19 日， 布第 30 次中国互联网络发展状况统计报告1，该报告显示： (1)截至 2011 年 12 月，我国网络购物的使用率提高至 39%，与 2011 年底相比，用户增长 (2)截至 2012 年 6 月，网上支付和网上银行的用户规模与2011 年底相比，增长速度分别为 上述数据可知，我国网络购物的用户规模增长速度趋于平稳，网上支付和网上银行应用的增加速度加快，电子商务创造了新的商务环境，正逐步被人们接受和使用。 子商务的业务模式 电子商务 (定义有很多种不同的表述方式2迄今为止仍没有一个统一的、较权威的界定。文献 5,6指出电子商务有狭义和广义之分，广义的电子商务是指采用各种电子设备为媒介从事商务活动。狭义的电子商务是指以中的电子商务是指狭义上的电子商务。 按照交易主体划分，电子商务主要有 模式，而 及 种模式为研究重点。 (1) 式即企业 在企业之间进行商务交易的电子商务活动，如采购服务、分销等业务，典型代表是阿里巴巴、环球资源网以及中国制造网等。 (2) 式即企业 指在企业和消费者之间进行的电子商务活动，类似于传统的商业零售。 式是我国出现最早的网上交易模式，如远程在线教育、网上商店等，典型代表是天猫 (淘宝商城 )、京东商城、当当网、凡客 - 2 - 诚品等。 (3) 式是指消费者与消费者之间的交易， 与传统的零售市场十分类似。传统的零售市场中，交易双方可以进行一对一的讨价还价，只要交易双方达成交易意向，便可以立刻进行交易，典型代表是淘宝网、 啊、拍拍网等。 是本课题的研究背景。 2C 电子商务发展过程中存在的信任问题 电子商务中的诚信问题在 2011 年尤为明显，受到国内外研究者的广泛关注。子商务系统中，交易双方多为个体或者小企业，他们没有知名度，加之网络的开放性以及网上交易的匿名性，交易双方 (尤其是买家 )面临着高度的不确定性，因此在 子商务的发展过程中，虚假交易、刷信誉、恶意差评等侵犯交易者权益的行为时有发生。这些不良行为不仅影响用户对电子商务环境本身以及交易双方间的信任，而且阻碍了电子商务的健康、有序发展，其主要问题如下。 (1) 信誉诋毁 信誉诋毁是指交易一方 (用户 a)以诋毁 (恶意降低 )交易另一方 (用户 b)的信誉值为目的，对交易另一方给出不符合真实交易情况的评价，从而误导其他用户对是否与用户 b 进行交易的判断。如淘宝网中的“职业差评师” 。 “职业差评师”指在网络购物中，以给网上交易者差评，并借此向对方索要“赔偿”而获利的恶意交易者7。 (2) 信誉炒作 ( 信誉炒作也称“刷信誉”或者“刷钻” ，是指在网络购物中，多个恶意交易者为了最大化自己的利益相互串通，通过相互之间给出较高的反馈评价来抬高彼此的信誉值。常见的信誉炒作方式有三种：通过真实的交易相互炒信誉；在无实际交易的情况下，双方互给好评；使用“刷钻”公司的专职买家刷信誉。 (3) 策略攻击 ( 策略攻击是指恶意交易者在一段时间内进行诚实交易以抬升自己的信誉值，信誉值积累到一定程度后开始进行诈骗。典型的策略攻击为是恶意用户通过多次小金额的诚实交易累积到较高的信誉值，然后在大金额交易时进行欺骗8。 此外，还有买卖双方信息不对称、实际商品与商家的宣传不符、商品不能在给定时间内到达消费者手中、网上购买商品的售后服务商家无法兑现等问题。 上述问题导致网上欺诈现象不断发生，影响人们对 子商务环境的信任， - 3 - 信任问题已成为阻碍 子商务有条不紊发展的一个“瓶颈”问题。近年来针对信誉机制的研究表明，在交易前进行用户间的信任评估是避免交易风险的有效手段之一，因此建立完善的 子商务信誉机制，营造良好的网络购物环境，为网上交易者提供一个公平有序的交易平台，是 子商务研究的一个热点问题，对子商务的健康发展具有重大的现实意义9。 内外信任模型研究现状 国内外学者对于信誉机制已经进行了很多研究，信誉机制的研究重点是其采用的信任模型，笔者从两个方面对信任模型进行了分类整理。 据信任表示分类 信任的表示指的是如何用数学的方法描述信任值的大小10，依据信任表示，信任模型可以分为如下几类。 (1) 离散信任模型 文献 11首次提出离散信任模型，模型将信任分为十分可信(可信 (不可信 (及十分不可信 (四个等级。服务请求者依据自己的直接交互经验及其他人的推荐，计算得出目标用户的可信任程度。该模型的特例是二进制信任模型，使用 满意，不满意 来衡量交易结果。离散信任值能更准确地描述现实社会中人们间的信任关系，更接近人们对于现实世界的认知特性。但其可计算性差，处理也比较复杂。 (2) 概率信任模型 (连续值信任模型 ) 概率信任模型采用某个区间的值表示信任。该类模型采用数理统计中的概率评估方法计算收集到的信誉信息，然后将修正后的结果作为用户的信誉值。该类模型常用表述方法为：用户 a 对用户 b 的信任度为 0,1 ，值越大， a 对 b 信任度越高， 0 代表 a 完全不信任 b， 1 代表 b。该类模型既能表示用户相互信任的程度也能表示相互不信任的程度。如 表示 a 对 b 的信任度为 信任度为 类方法的优点是可采用一些与概率相关的推理方法 ( 极大似然估计 (12,13、贝叶斯评估 (14以及函数15等 )衡量用户间的信任程度，缺点是很多方法不容易理解。 (3) 模糊信任模型 该类信任模型采用模糊理论衡量用户间的信任度， 对评分数据进行模糊化以后，根据这些模糊数据，信任模型采用模糊规则推测出用户的可信 - 4 - 程度16,17。 型16采用加权平均法将节点的所有直接邻居节点的评价聚合，权重的确定取决于三个模糊变量节点的信用值、交易时间、交易次数。该模型依据网格中的信任关系给出了模糊推理方法的定义、信任更新的方法以及信任评估表达式。 据信任管理机制分类 依据信任管理机制的不同，信任模型可分为如下几类。 (1) 基于政策的信任模型 该类模型的理论基础来源为文献 18,19中提出的有关信任管理机制的概念，其解决的技术问题主要是访问控制 (授权(依据一组证书和政策来判断一个陌 生用户是否值得信任。该类信任模型中，信任通过获得一定数量的证书和采用一些政策进行访问控制。 (2) 自动协商信任 (型 文献 20首次提出概念。 指陌生实体通过访问控制策略和信任证书的反复交互而逐步建立双方间的信任关系21,22。 基于政策的信任模型不能对访问者的行为进行有效控制，而自动协商信任模型中，协商的双方均可定义属于自己的访问控制策略，用以约束另一方对其保密资源的访问，因而 以为实体提供安全的保障，协商的过程中不需要可信的第三方的参与。近年来，针对 研究得到迅速发展23,24，但关于如何建立陌生实体间信任关系的问题还待进一步研究。 (3) 基于社会网络的信任模型 社会学家针对社会网络中的信任问题进行了深入研究25 型25基于社会网络，利用语义 分析提取出各网络站点中用户间的信任关系，用户对与其有关系的用户进行信任评价，并综合分析影响信任的多种因素，得出用户间的信任度。信任系统 6采用社会网络分析的方法将不同类型的信誉综合，计算得出用户最终的信任度。为了增强信任推荐的准确性，一些信任模型通过分析用户相似性来计算用户间的信任度。计算方法通常有两种：一种方法是匹配用户的历史记录，如 7；另一种方法是挖掘开放环境中的信息，如 8。 (4) 基于信誉的信任模型 该类信任模型源于电子商务领域， 典型代表是 宝网、 电子商务网站中的信任模型。基于信誉的信任模型的核心思想：任意一个用户 a，信任模型按照 a 的历史交易情况和其他用户对 a 历史交易行为的评价，给 a 分配一个信任值，其他用户能够依据 a 的信任值决定是否与 - 5 - 该类模型的可用性取决于信任度评估方法、模型的准确性以及抗恶意攻击能力31。 文献 32依据邻居节点间的相互满意度，迭代 计算出每个节点的全局信任度。但是该模型没有考虑节点提供正确推荐的能力，不能有效抑制高信任度节点提供不诚实反馈。文献 33使用交易满意度、交易次数、用户可信度、等因素计算用户的信任度，较全面地考虑了影响信任的各种因素；模型使用推荐节点与服务请求节点对服务节点反馈的相似度来评估推荐节点的可信度，与以节点信任度作为推荐节点可信度的做法相比更合理。电子商务环境下，用户的评价向量可能很稀疏，用户间的评价向量交集可能过小甚至为空集，利用相似性来计算推荐节点的可信性容易引起较大的误差。文献 34提出一种新的可识别不公正或者恶意推荐的框架，但框架中的激励机制仍需进一步进行完善。文献 35基于某个推荐节点的推荐信誉度与所有推荐节点的推荐信誉度间的偏差来衡量推荐节点的可信度，该方法可以削弱恶意节点的恶意推荐，但是该模型没有考虑交易金额对信任的影响，恶意节点可以通过大规模的小金额交易来累积自己的信任度，信任度累积到一定程度后，在大金额交易时进行诈骗。王淼等36构建了一种高精度自适应声誉机制，该机制在度量信任度时，引入了更多的交易信息，改善了信任度计算的准确性和适应能力。杨超，王双成37提出一种新型信任模型，模型中信任度采用连续数据，引入交易时间、交易价格等交易上下文因素，增强了模型的动态性和适应性。 此外，基于角色的信任模型38、基于语义的新信任模型39、基于博弈论的信任模型40等也从不同角度对信任模型进行了描述。 文的研究内容 在分析国内外关于信任模型研究现状的基础上， 完成了对 子商务信誉机制中信任模型及相关算法的详细研究，主要研究内容如下。 (1) 针对简单累加信任模型和均值信任模型的不足， 提出一种基于多因素的信任模型，模型综合考虑了影响用户信誉的商品交易价格因子和交易时间衰减因子等因素，并给出了改进模型中的直接信誉度和推荐信誉度评估算法。 (2) 借鉴社会学和心理学领域中关于信任关系建立的方法， 提出基于用户关系的子商务信任模型，模型在区分用户交易信任和推荐信任的基础上，引入推荐用户与目标用户间的信任关系来衡量用户的推荐信誉度，并改进了直接信誉度影响因子，最后给出了信任模型中所涉及的相关算法。 - 6 - (3) 针对现有信任模型难以有效识别陌生推荐用户提供不诚实推荐的不足， 提出一种新的基于陌生推荐用户的 子商务信任模型， 改进模型在评估陌生推荐用户的推荐可信度时，融入了推荐用户与除被评估用户之外的其他用户间的交易频度以及风险因子来度量推荐用户可信度，更全面地描述了陌生推荐用户提供的推荐的可信程度，最后给出了改进模型中的推荐信誉度评估算法。 文的组织结构 论文是笔者对信任模型这一领域进行深入分析和研究后的一个总结，共分为 5章，除第 1 章外，具体组织结构如下。 第 2 章是理论基础部分，主要介绍了 子商务信誉机制的关键技术，首先介绍了信任和信誉的定义、信任的性质、分类以及两者的区别和联系。其次介绍了子商务的一般流程。最后对 子商务信誉机制的概念、结构、现有的信誉机制以及其存在的问题分别做了简单的阐述。 第 3 章提出了一种基于多因素的 子商务信任模型， 并针对引入的商品交易价格因子和交易时间衰减因子，将改进模型与累加信任模型进行了对比分析，结果表明了改进模型中新引入的商品交易价格因子和交易时间衰减因子的有效性。 第 4 章提出了一种基于用户关系的 子商务信任模型， 模型引入推荐用户与交易请求用户间的用户关系来改进用户的推荐信誉，并给出了各因素的具体评估方法，最后通过模拟实验验证了改进模型中信任评估算法的有效性。 第 5 章提出一种改进的基于陌生推荐用户的 子商务信任模型， 采用推荐用户与目标用户的其他交易伙伴间的评分差异度、推荐用户与目标用户的交易频度以及交易风险因子来衡量陌生推荐用户的可信度， 更真实地反映了用户的推荐行为，并给出了改进模型中的推荐信誉度评估算法，模拟实验验证了改进模型中推荐信誉度评估算法的有效性。 最后是结论部分，总结了本课题的研究内容以及创新点，针对课题未完成的工作以及不足之处提出了进一步的设想。 - 7 - 第 2 章 誉机制基本理论 信誉机制是一种新的信任管理模式，它可以为各类以网络作为媒介的服务提供决策支撑，近年来倍受关注。信誉机制大多被用于解决电子商务环境、网格环境等开放环境中陌生用户交互所存在的信任问题。本章主要对 任和信誉 信任 (人类日常社会中最基本的一种关系，是构成人际关系网络的核心，人们之间的信任关系构成了人类社会的信任网络。 任的定义及特点 信任的研究受到心理学、社会学、营销学、经济学、管理学以及电子商务等多领域的关注，不同的学科领域中信任的定义不同。 (1) 社会学领域 1950 年，德国社会学家 l 开启了对信任问题的研究之门，他指出信任是现代社会中重要的综合力量之一。关于信任问题的研究，社会学领域注重的主要是社会因素、文化因素对其的影响，大多数社会学家把信任看成是社会关系的一种重要维度。 信任与权力中指出信任是简化社会复杂性的方法之一，这种社会复杂性是由具有不同理解力和目的的用户之间的交互引起的41。我国社会学家郑也夫在信任论中指出，信任是一种态度，相信某人的行为或周围的秩序能够符合自己的愿望；信任具有文化性和历史性特点，不同的历史发展阶段、文化背景下，信任的特点和结构也不一样42。 (2) 心理学领域 与社会学领域不同的是， 心理学家研究的主要是个体之间的信任，信任是指一个人对另一个人是否值得信任的信念43；文献 44认为信任源于过去人们之间的交互，随着双方关系的熟悉而不断发展，信任是对其伙伴的情感归属。文献 45指出信任是交互双方所共同拥有的，对于双方均不会利用己方弱点的信心。总之，心理学家大多把信任看作是个人的心理事件、个人的行为或者说是个人的人格特性，他们关注更多的事信任的行为表现和认知内容，是对人际关系与人际行为的研究。 - 8 - (3) 管理学领域 该领域关于信任的研究主要是基于组织视角， 认为信任是组织与组织间或者组织与个体间相互依赖的一种现象。信任是一种广义上的期望，即期望对方会保持他的人格，也可以说是保持他已经显露出来的、为社会所看到的人格，因而控制他的自由和力图非分之举的内心46。 (4) 营销学领域 文献 47最早提出信任在营销学领域的定义；信任是指在有风险的情况下，依赖于他人关于不确定的环境状态和结果的信息。 人48认为信任是消费者对于销售人员会按照有利于消费者的长期利益的方式行事的信念。 (5) 经济学领域 经济学领域内，学者大多数认为信任是理性选择的结果。该领域最具代表的定义是： 信任是理性行动者经过成本 个体倾向于做出理性的、利益最大化的选择49。 (6) 交易信任 信任是交易活动中的核心因素，只有交易双方相互之间信任，才能保证交易顺利地进行。交易信任有很多种定义： “信任是参与交易的一方依赖交易另一方的一种意愿” 、 “信任是交易一方将自身利益置于交易另一方的行为影响下的一种意愿” 。 目前交易信任中研究者最常引用的概念是信任是指在信任主体相信信任客体能够完成某一任务基础上的一种愿望，在这种愿望下，信任主体极有可能受到信任课题的攻击， 但即便如此， 信任主体也不会考虑监视或控制信任客体的行为50。 (7) 电子商务领域中的信任 针对电子商务领域中的信任问题， 最早的研究始于1995 年。与传统的熟人社会不同的是，电子商务环境中的交易参与者大部分都是陌生人，且交易在时间和空间上非同步，用户承担的风险比传统的店铺交易更高，因此相对于传统的交易信任，电子商务领域中的信任更复杂。 国内外学者主要从两个方面给出了电子商务领域信任的定义：交易环境和交易关系。第一种侧重于从网络信任的角度界定信任，文献 51认为信任是指在有风险的网络环境下，信任一方对信任另一方不暴露自己弱点的期望的一种意愿；另一方面侧重从消费者角度界定信任： 信任是对交易伙伴可信性和善意的感觉， 文献 52,53认为仁慈、能力、正直以及可预测是信任的前提，信任是消费者对商家表现出这四种行为的信心，其中仁慈是消费者相信商家在追求合法利益之外，也会主动从消费者角度出发行事，做出善意的行为；能力指商家有能够满足消费者需求的能力；正直是信守承诺、遵守交易制度；可预测是指商家提供商品的行为始终如一。 由上述分析可知， 电子商务环境下信任既有传统领域中信任所具有的一般特性，同时还具有自身的一些特点，其特点描述如下。 - 9 - (1) 可度量性 人们常用“非常信任” 、 “有点信任” 、 “不信任”等模糊的变量来描述对某个人的信任程度，类似地，电子商务领域内，我们可以运用数学知识对信任进行度量，对某个人的信任程度可以用连续区间、离散值或向量等方式描述。 (2) 上下文相关 不同环境下的同一应用或者是同一环境下的不同应用， 同一交易者的信任程度有可能不相同。例如：交易金额、交易次数不同，则其权重应区别对待，不能同等地看待每次交易的权重。某用户在某商品领域内的信任度很高，但是在另一个领域中的信任度却可能很低， 因此在衡量用户的信任时也不能一概而论。 (3) 累积性 信任是经过多次交易而产生的历史经验慢慢累积形成的， 随着交互次数的增多而逐渐增加，通常情况下，信任不会在较短的时间内迅速上升。 (4) 延迟性 针对本次交易进行的信任评估只能作为未来交易中判断是否信任的参考依据，因为信任评估是在本次交易顺利完成后进行的，无论本次交易的结果是否满意，本次交易已经结束，不可能受到评估结果的影响。 (5) 动态性 动态性是指交易双方间的信任程度并不是恒久不变的， 受用户行为和其他上下文因素的影响。信任会随着交易时间、交易次数等交易上下文因素的变化而不同，用户间可能由于多次的成功交易，由最初的完全不信任逐渐变得信任，当然也可能会因为双方间一次或者多次不满意的交易， 由最初的信任变得不再信任。 (6) 非对称性 非对称性也称单向性，交易双方间的信任关系并不是对称的。用户 a 信任用户 b，并不能由此而得出用户 b 就信任用户 a。即使用户 a 与用户 b 之间存在相互的信任关系，其相互信任的程度通常情况下也是不相同的。 (7) 主观性 用户对其交易伙伴的信任评价带有个人主观的偏好， 不同的交易者对同一用户的可信程度可能有不同的判断标准，对同一交易结果也可能呈现出完全不相同的评价结果，完全由参与交易者自己的感知来决定。 (8) 弱传递性 信任具有弱传递性，例如：如果用户 a 信任用户 b 且用户 b 也信任用户 c，那么并不一定能推导出用户 a 信任用户 c，但是在某些约束条件下则可以推导得到用户 a 信任用户 c。即在一定的约束条件下，信任才具有传递性。信任不可能无限地进行传递，随着传递链的增加，信任会不断