《区块链技术原理与实践》课件-8第8章联盟链的应用案例

联盟链的应用案例同济区块链研究院梧桐区块链实验室WuTongblockchainLaboratory目录CONTENTS01THECASEOFCAMPUSCREDITMANAGEMENTSYSTEMBASEDONWUTONGCHAIN基于梧桐链的校园征信管理系统案例02THECASEOFGREENTRAVELSHARINGCARRENTALSYSTEMBASEDONWUTONGCHAIN基于梧桐链的绿色出行共享汽车租赁系统案例03THECASEOFGAMEASSETTRADINGSYSTEMBASEDONFABRIC基于Fabric的游戏资产交易系统案例04REVIEW课程总结05REFERENCE参考资料06ASSIGNMENT课后习题引导部分回顾智能合约区块链2.0为什么有智能合约？智能合约与传统合约的差别是什么？智能合约与单一的计算机自动执行代码差别是什么？智能合约适用于解决哪些问题？智能合约的流程：区块链网络与传统系统之间工作模式区块链网络向传统系统发出请求，以扩展智能合约的业务逻辑；传统系统将交易事务发给区块链网络；区块链系统通过事件触发传统系统的一系列操作；传统系统通过事件触发区块链系统的一系列操作。应用联盟链构造系统的基本流程分析问题分析问题，解释利用联盟链构造系统的原因；设计技术架构设计应用系统的技术架构；设计功能设计应用系统的功能；设计智能合约设计区块链系统的智能合约：包括数据结构和智能合约方法学习目标知识目标理解智能合约可以解决的问题类型；掌握设计和实施智能合约的方法；掌握智能合约与应用系统的参考集成架构；技能目标智能合约的分析、设计和实施流程学习重点智能合约设计和实施的方法和流程学习难点应用系统与区块链系统之间的工作模式01基于梧桐链的校园征信管理系统案例校园征信：问题描述传统校园征信管理系统：耗时/不可维护/易篡改/难于审核梧桐链：透明/多方共享/易追溯根据自己所拥有的系统奖励积分正向激励自己多多参与第二课堂活动，直观而权威学生记录下学生真实的课外活动情况，掌握可信的学生数据，便于为企业等其他用人机构提供学生简历的真实性审核学校校园征信：管理系统运行流程图校园征信：平台管理员的角色和职责平台管理员教务处(信息办)作为校园征信管理系统的管理者，需要统筹管理每个节点的工作职责负责建立区块链网络，运行区块链网络，包括设置成员管理中心，添加管理员节点，添加学生账户及学生部门账户，让各个角色参与到区块链中；可查看所有用户(学生、学生组织)上链的一切信息，其他学生部门及社团中心作为次发行方；制定授予积分规则，设置授予范围，竞赛获奖、志愿服务、社会服务、党组织服务等都纳入考虑范畴校园征信：积分发放者的角色和职责积分发放者：区块链的一个节点不同的部门如校学生会、志愿服务协会，担任审核学生荣誉申请信息及授予学生积分的角色职责例如，校学生会的主要职责如下：主要提供学生的校内学生工作、竞赛获奖情况(学术、体育等)积分申请及线上/线下审核。根据教务处制定的积分发行规则，比如获得“校三好学生”加10分，或者通过学生志愿活动一次加5分，相关部门在线下实际审核相关证明资料后在线上为这名学生授予积分，动态发行数字积分并记录上区块链建立本地数据库存储备用信息，以备复查。教务处的备份系统为链上学生信息摘要的备份，不具备每位学生具体信息的备份校园征信：积分使用者的角色和功能积分使用者学生，默认在入学时已被平台管理者(教务处)将个人信息上链。学生在后期并不需要有一个单独的节点。学生只需用学号即可进行登录，初始密码为000000，可自行更改。每位学生都可以登录网络查询区块链上自己的基本信息功能和权利学生可进入教务处主页查看积分规则，并可查看自己的总积分数学生可进入各部门主页线上预提交各类(竞赛、志愿)积分申请，并可查询自己在各部门积分申请情况及进度当正积分累积到一定程度，学生能够通过数字积分线下兑换相应的奖品，或者通过积分等级查看对应奖学金资格，消费时不与人民币等值基于梧桐链的校园征信管理系统总体设计基于梧桐链的校园征信管理系统总体设计1系统一中前端向后端服务器发送数据，服务器接收到数据后通过发送HTTP请求与区块链服务器交互；2区块链服务器收到请求后将依据请求的具体内容向区块链系统发送Proposal，进而Peer节点进行内部处理，Proposal的格式由区块链系统规定。注意：安全性：区块链服务器和区块链系统开放了特定接口供外界调用；智能合约能够在几乎完全隔离、安全的虚拟机环境中运行。校园征信：区块链服务器处理流程校园征信：区块链服务器处理流程服务器收到HTTP请求后，填入参数“peers”“chaincodename”“2014014147”“2014014080”“100”“234567”调用Invoke接口中的invokeChaincode(peers,channelName,chaincodeName,fcn,args,req.body.usename,req.body.orgname)函数后进入区块链系统；通过peers定位节点，在智能合约中，Invoke函数将通过fcn定位到movePoint函数，将“2014014147”“2014014080”“100”“234567”作为参数传入movePoint函数；触发执行movePoint函数校园征信：设计智能合约：类与合约想一想：试试用类图设计合约？需要设计几个合约？合约完成哪些任务？校园征信：系统账户管理合约结构体设计角色权限学生申请与查询管理员学生工作部门管理员数据读/写、删除社团管理员教务处校园征信：系统账户管理合约类图校园征信：积分的发行、流通和消耗校园征信：校园积分交易合约校园信用：Demo页面展示02基于梧桐链的绿色出行共享汽车租赁系统案例分析问题：电动汽车分时租赁商业模式的痛点是？01车辆运营商具有较强的地城性，获客、运营成本高020304车辆运营商之间、充电桩运营商之间各自为政，用户订单、资源和数据割裂，资源不能共享，单一一家运营商车辆往往存在停车难、充电难等问题租用不同运营商车辆，用户需要装多个APP，重复多次认证，交多次押金用户在一个APP中只能使用一家的车辆和对应的充电桩，影响用户体验

区块链技术类型

公有链联盟链私有链参与者任何人授权的公司和组织个体或一个公司内记账人任何人参与者协调授权控制自定信任机制工作量证明等集体背书自行背书中心化程度去中心化多中心化中心化突出优势信用的自建立效率、成本优化透明、可追溯典型应用场景比特币清算审计IT成本开销通过激励机制，使用大众提供的IT基础设施加入联盟链之前，各个节点默认达成IT基础设施共享或其他方案自行承担

区块链应用：赋能社会治理、实体经济及金融等领域发展

共享汽车租赁系统的优势01解决了系统研发过程中涉及的用户跨域认证与交易信息授权追溯问题020304打通不同共享汽车运营商、充电桩运营商之间的数据壁垒，实现车辆共享、充电桩共享、用户资源共享、订单共享以及自动结算用户不仅可以在只交一份押金、只用一个APP的情况下租用全联盟公司所有共享汽车充电桩也不再是某一公司车辆专用，同时用户私人车辆也可以租用联盟内的所有充电桩系统的优势共享汽车租赁系统功能设计绿色出行共享汽车租赁系统总体方案共享汽车租赁系统：平台角色角色操作消费者查看可租用的车辆、充电桩、下单使用、车况反馈分时租赁运营商发布管理自有车辆，即时更新车辆状态，管理自有用户信息，联系用户处理违章充电桩运营商发布管理自有充电桩，即时更新充电桩状态，管理自有用户信息区块链运营平台负责区块链节点的维护，提供区块链服务接口，可和分时租赁运营商、充电桩运营商角色重合，也可独立监管部门监管车辆安全性、合规性，接受用户投诉共享汽车租赁系统：总体设计共享汽车租赁系统：权限管理联盟链特点：没有数字资产，不需要挖矿通过严格的身份认证以及线下的法律条款约束各方的诚信行为对平台的参与成员进行身份认证和操作权限的管理CA服务器管理证书的发行和销毁如何应对安全问题？如何实现灵活的权限管理？节点使用数字证书进行验证和加解密，遵循MSP机制，防止出现节点证书重复利用、节点重复登录、节点退出等事件引起的安全问题共享汽车租赁系统技术模块：SDK和非验证节点SDK：提供区块信息写入、查询、读取等操作，支持相对复杂的查询条件，降低接入梧桐链的难度；提供HTTPRestful的应用网关，使得应用系统的接入更加简单灵活，兼容性更好；非验证节点区块链服务接口：为前端业务系统直接提供数据响应服务，并通过SDK调用区块链写入、查询、读取链上数据；数据格式转换、提供查询数据索引、提供区块链事件通知、部分文件存储、提供部分隐私加密运算以及部分业务逻辑运算等；用户跨域认证机制等很多操作都是ServerA（非验证节点）进行的；非验证节点向客户交互平台提供区块链服务接口以及数据响应服务；非验证节点还可以备份链上数据，存入自有的数据库中，为了提高查询速率、实现复杂条件查询以及备份数据。共享汽车租赁系统：应用层：用户交互平台用户交互平台则指为用户个人、公司用户等提供访问视图，如PC端Web网页、移动端APP等支持个人用户登录查看车辆发起租车订单进行支付结算支持公司用户登录管理查看车辆(充电桩)增加认证车辆(充电桩)共享汽车租赁系统：梧桐链应用开发模型部署配置区块链底层部署公司节点、CA节点、SDK服务设计、开发和测试智能合约共享汽车租赁系统：智能合约设计思考：哪些信息需要上链？共享汽车租赁系统：智能合约设计的基本思路用户信息上链：共享用户资源，通过跨域认证实现多家公司的车辆租用；

车辆信息上链：共享车辆，看到多家公司可租用的车辆；充电桩上链：共享充电桩，扩大充电桩覆盖范围；租车订单信息上链与收益结算：合理、公开、透明结算收益。共享汽车租赁系统之智能合约设计：用户信息上链字段名字段类型字段说明UserIdString用户在平台所使用的身份IDIdCardString存储用户的身份证信息，密文存储PasswordString用户的口令密码（哈希值）AdditionalString用户补充认证信息，即用户设备认证信息，存储用户设备哈希值经过注册域公钥非对称加密之后得到的信息，作为用户身份认证的补充安全条件CompNameString用户注册域的公司名称CompNumString用户注册域的公司在联盟链系统中的代码RoleString用户角色，判定登录系统的是公司用户还是普通用户FreezeMoneyInt用户冻结资金，即用户所缴纳的押金BalanceInt用户帐户余额，这里用户既可以是公司用户，也可以是普通用户RecordTimeTime用户注册时间共享汽车租赁系统之智能合约设计：用户信息合约方法名执行方法发起人输入参数返回添加用户（用户注册）addAccount用户注册域节点用户所用信息交易编号交易状态更新用户信息updateAccount联盟节点用户需要更改的信息交易编号交易状态查询用户信息queryAccount联盟节点用户ID用户存储在链上的用户信息删除用户（用户注销）delAccount用户注册域节点用户ID交易编号交易状态共享汽车租赁系统之智能合约设计：车辆信息上链字段名字段类型字段说明CarNumString车辆在联盟链系统的唯一识别号PlateNumString车牌号CompNameString所属公司名称CompNumString所属公司在联盟链系统的代码CarModelString车型SeatingString座位数CapacityString电池容量QuantityString可用电量ExpectedMileageString预计可行驶里程BillingRulesDescString计费规则描述，每分钟租车费用ParkingchargingPileString当前停车的充电桩StateMarkString状态标记。0不可使用，1可使用，2正在使用（已预定），3维护中RecordTimeTime上链时间共享汽车租赁系统之智能合约设计：车辆信息合约方法名执行方法发起人输入参数返回添加车辆addCar车辆所属公司车辆需要上链的所有信息交易编号交易状态查询车辆信息queryCar联盟节点车辆CarNum存储在链上的车辆信息更新车辆信息updateCar车辆节点车辆所属公司车辆需要更改的信息交易编号交易状态删除车辆（车辆报废）delCar车辆所属公司车辆CarNum交易编号交易状态共享汽车租赁系统之智能合约设计：充电桩上链字段名字段类型字段说明PileNumString充电桩在联盟链系统中的编号PilePlaceString充电桩所处的位置PositionString充电桩坐标CompNameString充电桩所属公司名称CompNumString充电桩所属公司在联盟链系统中的代码ParkingNumString充电桩当前所停的车辆编号StateMarkString充电桩状态标记。0空闲，1正在使用，2维护中RecordTimeTime充电桩上链时间共享汽车租赁系统之智能合约设计：充电桩合约方法名执行方法发起人输入参数返回添加充电桩addChargingPile充电桩所属公司充电桩需要上链的所有信息交易编号交易状态更新充电桩信息updateChargingPile充电桩节点充电桩所属公司车辆需要更改的信息交易编号交易状态查询充电桩信息queryChargingPile联盟节点充电桩PileNum存储在链上的充电桩信息删除充电桩delChargingPile充电桩所属公司充电桩PileNum交易编号交易状态共享汽车租赁系统之智能合约设计：租车订单信息字段名字段类型字段说明OrderIdString租车订单在联盟链系统中的唯一编号CarNumString租车订单中租用的车辆在联盟链系统中的唯一编号CarCompNumString车辆所属公司在联盟链系统中的代码UserInfoString租车订单中的用户信息（非对称加密）UserCompNumString用户所属公司在联盟链系统中的代码StartTimeString订单开始时间EndTimeString订单结束时间EndChargingString订单结束时使用的充电桩PileCompNumString充电桩所属公司在联盟链系统中的代码OrderAmountString订单结束时订单结算金额OrderPayerString订单结算时划款账户（用户使用APP所属公司）OrderCompletedInt订单状态。0是未支付结算，1是已支付结算RecordTimeString订单上链时间，即用户预订车辆时间共享汽车租赁系统之智能合约设计：订单信息变化1.用户发起租车订单：非验证服务器将用户发来的用户ID使用用户所属域的公钥加密，将加密后的用户信息及所属公司、用户所租用的车辆ID及所属公司等信息发送至联盟链系统，调用发起用户租车订单智能合约；2.用户开始用车：用户发送开启车门请求，联盟链系统记录订单开始时间；3.用户结束用车：用户客户端服务器发送结束时间、车辆所停充电桩等信息至联盟链系统，调用订单结算智能合约，计算用户整个租车过程所需要支付的车费，并记录联盟链系统中最终支付订单费用的公司；当用户通过第三方支付将费用支付给用户所使用APP所属公司时，该公司节点会发起订单最终结算，调用订单最终结算智能合约，智能合约会根据商业联盟约定好的收益分配策路，从订单结算时划款账户中扣除订单费用，分配收益：根据约定比例，将订单收益分别支付给用户注册域公司、车辆所属公司、充电桩所属公司以及用户所使用APP所属公司。共享汽车租赁系统之智能合约设计：订单信息变化共享汽车租赁系统之智能合约设计：订单合约方法名执行方法发起人输入参数返回用车开始orderStart用户APP所属公司节点订单开始时间交易编号交易状态订单结算orderEnd支付节点订单已支付信息交易编号交易状态03基于Fabric的游戏资产交易系统案例

区块链应用：赋能社会治理、实体经济及金融等领域发展

基于Fabric的游戏资产交易系统案例传统的游戏交易平台基于区块链的游戏交易平台存在交易风险无法摆脱交易过程中的信任问题区块链为游戏资产提供了更加安全的交易环境，同时赋予了游戏资产投资甚至是收藏价值本案例提出基于HyperledgerFabric技术的游戏资产交易系统该系统提供了账号管理功能，道具的生成、发行、获取、转让功能以及道具的市场买卖功能通过调用部署在HyperledgerFabric中的智能合约，为相关的前后端提供接口智能合约的具体作用是？智能合约的流程：区块链网络与传统系统之间工作模式区块链网络向传统系统发出请求，以扩展智能合约的业务逻辑；传统系统将交易事务发给区块链网络；区块链系统通过事件触发传统系统的一系列操作；传统系统通过事件触发区块链系统的一系列操作。回忆Fabric：链码的操作流程游戏资产交易系统：功能设计道具的生成由游戏公司完成道具的生成道具生成之后，每一个道具都拥有唯一的ID，但此时道具的初始状态是无法获得的。游戏公司将这些道具发行之后，用户方可通过购买、开箱或者触发一些特定的条件获得。首次道具所有人的确权由游戏公司进行，并需要对该ID对应游戏资产的属性进行详细描述。之后所有权的转移，游戏公司无法参与。在用户购买前，公司必须将发售ID的信息公布，防止公司私下申请相同批次ID道具的发行与初次确权道具归属的游戏公司可以查看当前游戏中的所有道具的所有信息，游戏用户可以查看属于自己的道具的信息。系统也对外提供了查询接口，任何人都可以查询某一道具ID的相关信息道具的查询道具的转让存在两种形式：道具赠送与道具交易道具赠送：用户可以将道具赠送给游戏内其他玩家。该过程在游戏内部完成，用户将道具转赠，游戏服务器记录道具所有人变化的信息道具交易：玩家之间的道具买卖发生在交易平台中，交易平台为系统所提供道具的转让游戏资产交易系统：流程图游戏资产交易系统：总体设计游戏资产交易系统：组成部分交易平台由第三方建设运营，主要作用有：搭建基础通信架构，实现成员之间的连接和通信；成员认证和接入管理；维护公共记录块链，实现对游戏资产的索引记录、交易记录；制定游戏资产规范和交易规则，维持交易秩序；协助交易方完成游戏道具的追溯维权；交易平台游戏资产交易的主体。其主要作用包括：监督公共区的区块链记录的正确性；维护自己的游戏资产，能够发起查询用户游戏公司与区块链系统对接。其主要作用包括：生成并发售游戏道具；确认游戏资产交易过程中所有人的变更；提供对外的查询服务；负责区块链节点的维护、交易的发起游戏公司该部分基于超级账本Fabricv1.0，记录游戏资产及其变更历史，对上提供接口供调用查询。游戏公司可以对区块链系统进行写入和查询操作，交易平台和游戏用户可以对区块链系统进行查询操作区块链系统及浏览器游戏资产交易系统之智能合约设计：游戏资产变量名变量类型必输/可选（M/O）变量含义AssetIDStringM资产主键，保证唯一GameCompanyStringM该游戏资产的发行公司GameNameStringM游戏名称（用户名称）TypeStringM游戏资产类型，可以是道具、坐骑等NumberIntM发行时的发行数量ReleaseTimeTimeM游戏资产首次发行时间OwnerStringM该资产的所有者（首次发行默认为游戏公司，有人认购再更改）AssetInfoStringM对于