基于区块链和机器学习的智能合约数据交易模式外文翻译资料
2022-08-12 16:45:00
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基于区块链和机器学习的智能合约数据交易模式
摘要:传统的数据交易模式有托管模式和聚合模式,这两种模式在很大程度上依赖于可信第三方。 托管模式是数据完全托管在数据交易中心,因此数据交易中心保留数据。 聚合模式表面上看是数 据交易中心不是保留交易的数据,但实际上,它有能力保留数据。 这两者之间有一个根本的区别:保留数据和无法保留数据。 这两种交易模式造成数据所有者不敢共享数据交易。 在本文中,我们利用区块链和机器学习,提出了一种基于智能合约的数据交易模式的解决方案。 该解决方案利用区块链的不可变性,不可篡改性和可追溯性,智能合约的可编程性,以及相似性学习对数据可用性的验证性,提出了一种具有挑战性的解决方案
数据购买者与数据所有者之间的 ponse 机制,数据购买者与数据存储服务提供商之间的离链下载机制,数据交易争议解决的仲裁机制。 利用质询响应机制对数据所有者进行认证和授权,利用离链下载机制对数据购买者进行认证和授权下载 所购买的数据,利用相似度学习进行处理 数据交易中关于数据可用性的争议。 数据交易智能合约的设计与实现成功地实现了去除数据交易中可信第三方的目的,从而解决了数据交易中心在数据交易过程中有能力保留数据的问题,实现
了交易参与者之间使用以太加密货币进行自动支付。 本文介绍了整个过程对智能合约从设计实现到测试完成,并提供了安全性分析和性能评估。 智能合约的完整代码和 ABI 接口已经上传到 GitHub 上,准备公开发布。
关键词:数据交易模式,智能合约,区块链,机器学习 以太坊
I.导言
随着许多新技术融入我们的日常生活,如移动和社交网络应用,以及基于物联网(IoT)的智能系统(智能家居,智能城市,智能交通,智能电网等),将会收集到大量的数据[1]。 我们已经进入大数据时代,数据的共享和交易是大势所趋,也是市场的必然需求。 随着人们越来越重视大数据在提高效率、进行决策、用户体验和其他方面的经济价值,一些第三方交易中心相继建立起来。为了满足数据需求的增长,数据交易中心为数据拥有者和数据购买者提供了相互连接的空间。但数据有其特殊性,即没有唯一性,没有明确的权属约束; 一旦看到,就有了所有权; 数据复制是完全无差别的。因此,当数据所有者通过数据交易中心交易数据时,关键的是数据交易中心不能保留数据。
目前,有两种传统的数据交易模式。 一种是托管交易模式,每个数据所有者将自己的数据托管到数据交易中心的数据库中,数据交易中心与数据购买者进行交易。 如图 1 所示。
图 1 托管交易模式
数据所有者托管数据后,数据完全归数据交易中心所有。 数据的后续应用与数据所有者无关,比如交易对象,交易数量等。权利数据所有者的利益完全取决于数据交易中心。
另一种是集合交易模式。 数据交易中心通过API接口链接数据所有者。 的数据所有者无需将数据托管到数据交易中,预先设置中心,数据由数据管理所有者自己。 数据购买者何时需要购买数据,他/她通过实时数据交易中心。 拥有数据响应信息并将其返回给数据由数据交易中心购买。 值得一提的是在这种交易模式下的数据所有者也是数据购买者。如图2所示。
图 2 聚合交易模式
聚合交易模式的交易步骤如下:
1.数据购买者1发送购买请求。“ X数据”到数据交易中心。
2.数据交易中心将请求发送到所有数据数据购买者以外的所有者1。
3.数据所有者3和数据所有者7做出响应并将“ X数据”的相关信息发送到该数据交易中心。
4.数据交易中心汇总与“ X数据”相关的数据所有者3和数据所有者的信息7,并将其发送给数据购买者1。
5.数据购买者1选择要购买的数据从“ X数据”摘要信息中获取来自相应API的相应数据购买后的界面。
从表面上看,聚合交易中的交易数据模式由数据所有者控制。 数据交易中心仅用于链接和匹配交易。 但是经过一番照顾对API接口数据获取机制的详细分析,将会发现,使用聚合交易模式实际上有能力和机会保留交易数据,因此它具有数据。 与大陆连续交易和数据积累,数据聚集中心已逐渐成为数据托管中心。
数据交易中心作为可信任的第三方,表现出不愿意也没有动力保留数据。 但是不能保留数据和不愿意保留数据是两个概念。 无法保留数据是想做却没有能力做,这不是威胁。 不愿意保留数据就是能做而不做,这是一个潜在的威胁。 这种潜在的威胁是由于数据交易中心的集中化。
中心化平台容易出现单点失效,缺乏透明度,权力结构层级分明等问题,容易滋生腐败。 此外,集中式平台还依赖于可信的第三方支付,这使得其不可靠,不可信
另一方面,利用区块链可以实现去中心化,改善传统的数据交易模式。 区块链(blockchain,blockchain)技术基于分散式的分布式分类账,具有不可更改性和不可篡改性的特点。 目前,区块链已经为医疗保健,入侵检测,食品工业,供应链管理等领域的电子政务中的一些问题提供了解决方案。
区块链的安全性能包括可交换性,可跟踪性和可审计性。 以太坊是一个开放的区块链平台。 除了事件系统和不可篡改的有序日志外,它还允许区块链执行代码行并使其具有可编程性,旨在确保区块链的安全性,适应性和可执行性。 它开创了智能合约的发展,这是一种分散的应用程序,可以作为“自动化”程序进行编程和部署在区块链中的程序上。 而信任在数据交易模式中扮演着非常重要的角色,由区块链来实现,因为所有的交易都是透明的,不需要受信任的第三方参与。
本文提出的解决方案主要是利用区块链,智能合约和相似度学习来设计解决方案,证明数据交易中心在数据交易过程中无法保留交易数据。我们解决方案的主要重点是消除可信第三方的需求,克服数据交易过程中参与者之间的信任问 题。
本文的主要贡献可归纳如下:
为了解决数据交易中心在数据交易过程中保留数据的问题,提出了一种分散的,安全可信的数据交易模式解决方案和框架,并给出了安全性分析和性能评估。 我们的解决方案利用了 Ethereum 区块链,智能合约,相似性学习和行星间文件系统(IPFS)的关键功能[17]。
在 以太坊智能合约的设计过程中,我们设计了多种算法来实现 以太坊加密货币支付的自动化,鼓励参与者诚实行事,并利用机器学习算法来解决交易数据可用性的争议。
论文的其余部分安排如下:第二节对相关工作进行了讨论。 第三节介绍了提议的区块链解决方案。 第四部分介绍了解决方案的实现和试验工作。 第五节讨论了实现方案的安全性分 析和性能评价。最后,第六节介绍了结论和今后的工作。
II.相关工作
在这一节中,我们将回顾和总结文献中关于数据交易模式的现有基于区块链的解决方案。
1.Yang在研究密码学和区块链技术的基础上,设计了一种新的去中心化数据交易平台,保证了平台没有机会查看,复制和保留交易数据,实现了交易数据仅在交易双方的安全传输。 他的解决方案只是提出了一个利用区块链技术的去中心化数据交易平台的概念,这个概念还没有被验证过。
2. Wang 等人。研究了区块链技术和共享开放机制,讨了基于区块链技术的数据运营管理模式,确保数据不被第三方复制留存,能够安全交易。 他们的解决方案是针对数据交易的区块链技术的探讨,没有任何技术实现内容
3. Lu 等人。 针对传统数据交易模式在数据伪造和数据保留方面的不足,设计了协同机制下基于区块链技术的可信数据交易平台的体系结构,为可信数据交易平台的设计和开发提供了思路和方法。 他们的解决方案没有设计任何算法,只是通过语言描述,因此无法验证其可行性。
所有这些现有的基于区块链的数据交易模式本质上都是概念性的,没有相关算法或技术的具体实现。 这些现有的概念和解决方案并没有为数据交易过程中数据在数据交易中心的留存问题提供一个完整的解决方案。 另一方面,我们提出的基于区块链的数据交易模式解决方案具有去中心化,透明化,不涉及可信第三方的特点,可以有效地解决数据交易中存在的问题
Ⅲ. 建议的区块链解决方案
在这一节中,我们将介绍并证明数据交易中心在数据交易过程中无法保留交易的数据的区块链解决方案。 该方案基于 以太坊区块链,智能合约,相似度学习和 IPFS,实现了数据交易中心在数据交易过程中无法保留数据,具有 自动支付功能,并能处理数据可用性争议。
A.数据交易模式概述
拟议的区块链解决方案侧重于在数据所有者和数据购买者之间交易数据,并且数据交易中心无法保留数据。我们猜测数据交易中心,数据所有者,数据购买者,和数据存储服务提供商都是以太坊用户谁拥有以太坊地址并且知道如何创建和发布智能合约,执行智能功能签订合同并执行交易,并为公司做出贡献通过智能合约在链中进行通信。此外,所有参与实体必须同意条款和以太坊智能合约中数据交易的条件,这些条款和条件的IPFS哈希作为创建的智能合约。由于大型存储很昂贵区块链上的大量数据,而IPFS是去中心化的,开源的点对点存储大量方法以有效的方式处理数据,因此区块链仅用于存储由IPFS为存储提供的哈希文件。如果所有参与实体都同意条款和数据交易的条件,他们可以参与交易。交易开始后,智能合约将向数据所有者和数据收集交易保证金购买者,以确保实体在交易期间的行为诚实交易。所有参与实体均已汇总
如下:
1.数据交易中心(DTC):专业组织用于可以创建智能合约的数据交易数据交易以确保专业性。
2.数据所有者(DO):拥有数据的实体资源,并愿意进行数据交易。
3.数据购买者(DP):需要数据资源,并愿意通过数据交易。
4.数据存储服务提供商(DSSP):数据存储服务提供商提供文件服务器来存储数据资源。确认数据交易后,它提供数据购买者下载服务的服务购买的数据资源。
5.仲裁机构(ARB):
是数据交易中心的受信任实体,所有者,数据购买者和数据存储提供商。的仲裁机构有能力证明智能合约是为了确保代码符合商定的数据交易条款在所有参与实体之间进行仲裁机构的地址将包含在智能合约中道。此外,仲裁机构还设有解决可用性争议的功能数据购买者和数据之间的交易数据所有者通过机器学习算法。数据交易中心为数据创建智能合约交易并有权执行智能功能合同,然后仲裁机构验证条件和智能合约的条款。如果所有参与实体同意合同的条款和条件,数据所有者和数据购买者可以进行数据交易。数据购买者广播数据资源需求到整个网络,数据所有者监视网络,拥有数据资源的数据所有者对数据购买者通过以太坊地址。然后数据购买者验证以太坊的所有者是否地址通过智能具有所需的数据资源合同,并确认以太坊地址的真正所有者通过挑战-响应机制。验证后-然后,数据购买者发送购买数据请求然后将数据价格支付给智能合约,然后数据所有者支付与交易保证金相同金额的交易保证金数据价格。然后,智能合约会自动生成唯一可以从中下载数据资源的令牌数据存储服务提供商,并且具有有效时间。后数据购买者下载数据资源,数据存储服务提供商将发送数据资源下载完成向智能合约的信息,然后是数据购买者将发送已确认的下载数据资源向智能合约提供信息以结束交易并结算付款。最后,如果交易成功,聪明的合同将退还数据所有者支付的订金,支付贸易各方应得的利润份额。
如果交易存在争议,则交易方等待仲裁机构介入并等待仲裁结果以决定交易是否成功。数据交易模式如图3所示。
图 3 数据交易模式
B.智能合约的功能智能合约中的代码提供以下内容
功能。
1. addDO(DO.EOA,DO.DataName,DO.DataOverview):
此功能只能由智能合约添加数据所有者和他们自己的与智能合约相关的数据资源信息。它需要数据所有者的以太坊地址,数据资源名称和数据资源概述作为输入参数。
2. removeDO(DO.EOA):此功能只能按由智能合约所有者组成的删除有关数据所有者及其个人数据的信息来自智能合约的资源。以太坊数据所有者的地址作为输入参数。
3. requestGetData():此函数只能执行数据购买者可以发送数据购买通过此功能请求并支付数据价格。
4. payDeposit(DP.EOA):此功能由数据所有者。带有数据购买者的以太坊地址作为输入参数,可以通过以下方式支付交易保证金执行此功能。
5. purchaserRefund():此功能只能执行数据购买者可以退还已支付的数据价格在数据所有者支付交易保证金之前。
6. generateDownloadDataToken(DP.EOA,TokenValidity):
此功能只能在智能控制器中调用道理本身。该函数采用以太坊地址数据所有者和令牌有效期作为输入参数。函数输出输入并生成可以下载数据资源的令牌。7. sendDownloadedInformation(DP.EOA):此功能只能由数据存储服务执行提供者,它以数据的以太坊地址追踪器作为输入参数并输出输入。什么时候该函数已执行,该消息表明该数据购买者已完全下载了数据资源将被发送到智能合约。
8. DPComfirmedResult():此函数只能按由数据购买者组成。它取整数值作为输入参数,例如1表示成功交易,2表示数据购买者无法下载争议,而3代表数据不可用争论。
9.下载争议解决方案付款(DP.EOA,bool):此功能只能由仲裁人执行机构,该机构采用以太坊的以太坊地址数据购买者和仲裁的布尔值结果作为输入参数。此功能解决了关于数据购买者是否成功的争议下载数据资源以决定是否付款或退款。
10. AvailabilityControversyResolutionAndPayment(DP。EOA,布尔):此功能只能由仲裁机构,以太坊地址数据购买者的价值和仲裁的布尔值-结果作为输入参数。该功能解决数据购买者对数据可用性存在争议决定支付还是退款和
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