通证案例:健康养生领域经验知识生产平台

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通证案例:健康养生领域经验知识生产平台

  • 通证经济
  • 应用落地

针对基于区块链blockchain的用户生成内容(user-generated content,UGC)系统面临的恶意刷赞、通证总量与所生产内容的数量及质量不匹配、用户数据隐私泄露、系统使用成本较高和易用性等问题,提出了一种基于区块链blockchain的经验知识生产系统,包括适用于去中心化应用(decentralized application,DApp)的区块链blockchain架构、基于时间证明的通证产生与分发机制、通证循环机制和用户隐私保护机制。基于该系统,设计了一个用于健康养生领域的经验知识生产平台。

用户生成内容(user-generatedcontent,UGC)系统泛指用户以任何形式在网络上发表的由其创作的文字、图片、音频、视频等内容,知乎、新浪看点、CSDN是典型的UGC系统。经验知识生产系统是UGC系统的一种,经验知识生产系统除了具有一般UGC系统的特性和功能,更侧重需要时间检验的经验知识的发布和管理,例如百度经验等。

0. 背景

经验知识生产系统大部分采用中心化运营方式。这些系统普遍存在如下问题: 1)真实性问题,即从系统角度,无法保证用户所提供数据的真实性; 2)确权问题,即从用户角度,数据是用户产生的,但用户却没有事实上的所有权和收益权。区块链blockchain的出现为上述两个问题的解决提供了可能。区块链blockchain(blockchain)这种数据结构最早出现于2008年Nakamoto发表的关于BTC(Bitcoin)的论文中。区块链blockchain本质上是一种值得信赖的去中心化数据库。2016年,Steemit平台出现,第一次实现了区块链blockchain与UGC系统的结合。Steemit将用户生产的内容存储于区块链blockchain,用通证(token)奖励对社区做出贡献的人,并利用用户的投票来筛选优质的内容。此后随着Steemit项目的成功,出现了很多类似系统,例如Civil、YOYOW、像素蜜蜂等。 由于区块链blockchain数据不可篡改且带有时间戳,可起到存证的功能,从而可确定数据的所有权完全归属于用户,并有效威慑了用户的抄袭、杜撰行为,一定程度上确保了数据的真实性。 但上述系统仍然存在一些关键问题有待解决。 1)用户刷赞问题。恶意刷赞问题在中心化系统上就已经普遍存在,在具有通证奖励的区块链blockchain系统上,由于内容获赞的数量是内容获得奖励的重要依据,刷赞问题更加突出。Steemit采用一个通证一票的机制来防止用户通过女巫攻击 进行刷赞,但这也带来了其他问题,如财富会愈发集中到少数富人手中,而且把用户拥有的通证数量等同于其判断力显然也是不合理的。 2)通证总量与所生产内容的数量及质量匹配问题。自Bitcoin项目开始,几乎所有的区块链blockchain项目所发的通证总量是固定的,这对基于区块链blockchain的实际应用项目来说是不合适的。一个区块链blockchain应用系统所产生或流通的通证数量应与系统所产生的商品或服务相适应,对于基于区块链blockchain的经验知识生产系统而言,其产生或流通的通证数量应匹配系统所产生的经验知识的数量及质量,这样才有利于系统的健康发展。 3)用户隐私问题。尽管用户在生产数据时可能会主动去除涉及隐私的部分,但为了可读性,隐私数据很难彻底去除。这势必会引起用户对隐私泄露的担忧,因此需要有一种技术措施供用户在必要时选择使用以保护隐私,但又不能影响系统为用户记账。 4)系统的使用成本和易用性问题以太坊eth是第一个提出去中心化应用(decentral⁃izedapplication,DApp)概念的平台。由于以太坊eth是一个公链,占用整个公链宝贵的计算和存储资源势必会引起用户使用成本的提高,因此一个应用并不能把数据、管理功能和通证交易都放到链上。但是如果仅把通证交易、数据摘要和部分关键的管理功能放到链上,就仍有中心化应用的嫌疑。因此,我们需要为经验知识生产系统设计一种架构,使得经验知识生产系统在具有区块链blockchain优点的同时,不增加用户的使用难度、使用成本和开发者的开发维护难度。 针对上述问题,本文提出了一种基于区块链blockchain的经验知识生产系统,下文将对该系统的架构设计、通证产生与分发机制、通证循环机制、用户隐私保护机制及应用案例分别进行介绍。

1 系统架构

区块链blockchain是一种集成了分布式数据存储、P2P传输、加密算法、共识机制等一系列技术的复合型技术,是具有去中心化、无法篡改、可追溯、节点共同维护等特点的分布式数据库。这一技术能将传统形式下单一中心化节点维护的数据分布式地存储在多方共同维护的节点上,任何一个节点都无法主观地完全控制这些数据,数据只能按照约定方式(共识机制)进行变更,由此实现了在不借助任何第三方机构的前提下,去中心化地点对点交易。区块链blockchain技术被认为有望像互联网一样彻底重塑人类社会活动形态。 区块链blockchain架构总体上可分为单链架构和多链架构。单链架构可分为3种类型:公有链、联盟链和私有链,其中联盟链和私有链均属于许可链。多链结构一般是有一条主链和多条子链,子链可能为侧链或平行链等。多链架构可分为侧链架构和平行链架构。 基于区块链blockchain的经验知识生产系统对区块链blockchain平台的要求是: 1)数据内容不可篡改,这也意味着数据本身必须存于区块链blockchain,而不是将数据的摘要放在链上,否则只能对数据的完整性做出检测,而无法保证不可篡改; 2)具有通证功能,以激励用户参与应用的业务; 3)具有智能合约功能,以实现DApp的自治运行。上述要求使得应用于DApp的区块链blockchain平台需要具有通用区块链blockchain的常用功能,此外,为了使DApp开发者专心于业务逻辑的开发,本系统中的区块链blockchain平台还应能够提供工具,使得DApp开发者容易搭建区块链blockchain平台;能够提供应用通证和外部通证的兑换功能,以方便DApp用户将DApp的通证提现。

上述对数据上链的需求决定了单链架构是不合适的,因为用户要么面临使用费用高的问题,要么面临应用回到中心化模式的问题,所以本文设计的区块链blockchain平台是多链结构的。主链用于协调子链间的关系,是子链和外部沟通的渠道。主链设计为公有链,子链可以设计为公有链,也可以设计为联盟链或者私有链。子链和主链都具有独立区块链blockchain的共有特性,如共识机制、独立区块链blockchain账本、智能合约功能等。在子链和主链的关系上,子链仅用于运行DApp,承载DApp的业务逻辑。从成本考虑,子链节点可能会比较少,为了保证子链的安全性,需要将子链的状态锚定到主链。子链的通证可以和主链的通证进行交换,由此,方便了子链通证通过主链进行提现。子链和主链要减少耦合,各子链节点在主链上有账户,其中一个子链节点通过多签名账户代表子链全体节点与主链交互。 基于区块链blockchain的经验知识生产系统架构如图1。 该架构分为3层,其中侧链的区块(block)用于存储经验知识内容,侧链状态定期向主链锚定,主链可用于验证侧链状态。位于客户端的用户在系统中的操作会通过智能合约与区块链blockchain交互。激励机制用于激励用户为系统做贡献。侧链的开发依托于主链,并且可以有自己独立的、适合自身业务逻辑的共识机制、链内通证等特性。侧链内数据的上链、通证的转账或交易均不会占用主链宝贵的计算存储资源。在实际应用时,我们发现ASCH平台最符合本文的设计,故以该平台为基础加以改进,构建更加匹配需求的区块链blockchain平台。改进之处如原本侧链节点必须存储全部主链交易数据,现在侧链节点可以根据自身存储空间等限制,选择存储主链的完整账本或仅存储主链的区块头信息等。 通证案例:健康养生领域经验知识生产平台

2 基于时间证明的通证产生与分发机制

Bitcoin网络是利用工作量证明(proof of work,PoW)挖矿而产生BTC,但由于其浪费能源而广受诟病。之后许多项目采用权益证明(proof of stake,PoS)来挖矿,即用户用所拥有的股份进行挖矿而产生通证,此外,还有图灵奖获得者Micali提出的利用随机算法挑选用户以产生区块和通证。上述机制对于以支付为主的项目是合适的,但对于以应用为主的项目并不合适。故研究者提出了许多解决方案,如使用星际文件系统(inter-planetary file system,IPFS) 网络协议的File coin方案,以用户提供的存储和带宽进行挖矿获得通证;Steem提出利用所谓的脑力挖矿(proof of brain,PoB),即根据人们所产生的内容以及对内容的投票情况给用户以通证奖励。借鉴上述机制,并考虑到经验知识生产系统中经验知识与时间的密切联系,本文提出基于时间证明的通证产生与分发机制(如图2)。 如图2所示,该机制预先对用户行为进行分类,用户的发帖等操作首先会像一般系统一样实时展示,接着不同的用户行为会触发不同的通证分发策略。具体策略如下: 1)鼓励用户反馈真实的经过时间、实践检验的经验知识内容。当用户查询问题或者浏览内容时,为了鼓励用户经过一段时间之后再就内容或问题进行反馈,系统对这种延时反馈行为直接给予通证奖励。为了鼓励用户使用系统,系统也会给发帖用户、即时评论用户以通证奖励,但在设计上这种奖励要远小于延时反馈用户获得的奖励。 2)延长其他形式的通证发放时间。短时间内,作弊用户可以采取拉票等非诚实手段提升自己内容获赞的数量。假设系统诚实用户数量大于作弊用户数量,从长期看,这是一个合理的假设,因为用户阅读特定方向的话题说明用户关心该话题,也希望话题的内容真实。通过设置特定的发放条件,延长通证发放的时间点并采用分批次、递减的形式发放通证,可以使诚实用户的意见得以表达,长期而言,帖子的点赞/踩情况基本能够反映内容的质量。 基于此分析,本文系统延长了内容生产参与人首次通证发放的时间。之后如发放次数未达到预设值,则每隔一段长的时间间隔,还会根据踩赞差额情况等预设发放条件计算需发放的通证数量,然后对内容生产参与人发放通证奖励,以鼓励用户长期诚实参与内容建设,真正建设一个优质内容平台。具体发放次数、间隔时间与发放规则应由DApp开发者以白皮书的形式公开发布,并以智能合约形式写入代码。 3)该机制也采用了其他项目的一些成功做法, 如根据币天来决定用户可以投票的数量,以限制恶意用户恶意点赞/踩的次数。所谓币天就是用户拥有的通证数量乘以持有的天数。 基于时间证明的通证产生与分发机制不限制通证发放的数量,具体的发放数量依据系统所产生内容的质量和数量来定。需要说明的是,虽然我们设计了上述机制鼓励用户反馈真实的内容,进一步提高了数据真实的可能性,但仍不能保证所获内容确实真实。 通证案例:健康养生领域经验知识生产平台

3 通证循环机制

3.1 机制设计

如上所述,由于通证的产生与分配考虑了时间因素并最终由系统所生产内容的数量与质量决定,通证总量不固定,故需要一个机制对通证流通进行管理。为了使通证价格相对稳定,并避免刷赞等恶意行为影响系统稳定性,设计以下通证循环机制: 1)通过自由兑换销毁通证,使得其数量不至于无限增多; 2)利用整个系统的收入为系统内通证进行价值背书,即以实际有价值的系统收入为系统内通证做价值担保,以稳定通证价格。这摒除了加密货币价值无背书而主要取决于公众对它发展前景判断的缺点,避免像其他系统那样发生通证价格的剧烈波动; 3)设计针对刷赞问题的应对方案,通过利益捆绑引导用户规范行为,一定程度上避免刷赞等作弊行为。 图3为本文系统的通证循环机制。如图3所示,该机制首先设置两个资源池,分别为总收入池(revenue pool,RP)与流通通证池(token pool,TP)。TP中仅包含应用通证,其数量为整个系统分发给用户的尚未兑现或者尚未花出去的应用通证数量总和,产生方式如第2节所述。RP中包含应用通证和主链通证,来源主要包括通过商家广告投放、数据被用于科学研究、用户购买系统提供的服务等途径获得的收入,其价值总和代表系统的总收入。两个资源池价值对等,即完成由RP向TP的价值背书。 图3所示的通证兑换过程实际上是一个应用通证销毁的过程,通过智能合约将用户希望兑换的应用通证转入一个不设置私钥的账户(无法花费),再通过多签名发起主链转账,向用户主链账户转入相应的主链通证。这样就在功能上实现了通证的销毁,使得其数量不会无限增多。

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3.2 通证循环过程

如图3所示,当用户发起一次兑换请求时,由节点智能合约判断是否满足兑换条件,再由合约完成实际兑换操作。具体的通证循环过程如下。 Step1:在智能合约中设置账户管理算法,用以管理账户的数额变化,并对系统中的请求进行监听。 Step2:当接收到用户通过签名发起的兑换交 易申请时,通过智能合约判断申请的金额是否大于预设金额。 若不符合要求,返回错误信息,否则执行Step3。在具体的实施过程中,预设金额应根据实际应用场景进行设置,用户再以签名发起兑换申请,声明愿意用自己的若干应用通证换取主链通证。 Step3:通过智能合约验证兑换申请对应的签名是否合法。若不合法,返回错误信息,否则执行Step4。 Step4:进一步验证用户账户中包含的应用通证的数量是否大于本次交易中的数额。若用户持有的应用通证数小于交易申请的兑换数量,返回错误信息,否则执行Step5。 Step5:对应用通证进行销毁,也就是将用户的应用通证转入不可花费账户,该账户不设置私钥,任何人都无法花费其中的通证。 Step6:由智能合约计算RP与TP之间的兑换比例,并根据兑换比例,通过多签名发起主链转账,为用户的主链账户汇入对应金额的主链通证。 Step7:更新RP与TP,完成整个兑换过程。 当前绝大部分数字通证均无信用背书或没有较强的公开性,通证持有者的权益很容易受到侵害。本文提出的通证循环机制与其他项目的通证循环机制最大的不同在于TP与RP价值对等,TP的价值以RP的价值作为背书,稳定了通证价值,解决了无信用背书情况下通证价格取决于民众对其信任程度的缺陷。除此之外,TP与RP的所有变更情况均上链存储,任何人都可查询RP与TP的总量、应用通证与主链通证间的汇率信息,利用区块链blockchain不可篡改的特征,保护通证持有者的资产。

3.3 刷赞问题应对方案

刷赞是指用户为了获得利益,购买点赞或多账户间勾结点赞,虚假抬高自己创造内容的价值,进而获得收益。例如在Steemit平台中,由于游戏规则的设定,拥有的股权通证越多,点赞的权重越大,新人想要吸引眼球,要么创造真正引人关注的爆炸性内容,要么选择与富人合作,让权重大的人为自己点赞,这很可能会产生腐败。在币乎平台,刷赞问题已经从早期的用户相互合作、批量购买刷赞发展至现在用专业的工具进行全自动点赞评论。可以说,此类平台都存在着刷赞问题。我们应对刷赞问题的观点是:彻底消除刷赞是不可能的,也不应该成为本文系统的目标。应当通过技术手段,让用心创造高质量内容的用户得到高额回报,尽量减少利用刷赞等手段的人获得的收益。 通过3.1和3.2节所述机制,我们将持有应用通证的用户利益进行绑定。一个用户可以通过点赞或点踩来影响分发给内容创作者的通证数量,但盲目点赞则会导致作者获得更多的通证,而使得用户自己的通证贬值。因为与自身利益相关,所以诚实用户会根据自己真实的经历或经验来进行点赞或点踩。另外大部分用户点赞或点踩某一主题内容一般是因为他们关心该主题内容,所以也希望主题内容真实,因此用户一般会诚实进行反馈。长期来看,点赞或点踩将真实反应内容的质量。

上述通证循环机制适用于经验知识系统,其主要优点如下: 1)销毁机制使得在无限增发通证的系统中,通证数量不会无限增长。 2)通证价格长期看稳中有升。短期看,用户发布新内容会产生新的通证,但初期RP中的资金数量并不即时增加,通证会相对贬值,但这种通证的产生是依据内容产生的,不会过快增长。长期看,积累的真实经验知识是有价值的,会有人打赏或投放广告,或用于科研目的而有收入,这样,RP中的资产就会增加,通证就会升值。而且由于收入和通证的产生是实时透明以交易的形式记录在区块链blockchain上的,而不像现实社会里上市企业那样以年报的形式公布营收报告,所以通证价格上涨或下降预期是缓慢释放的。 3)上述优点2也使得通证具有了股权的特征,只要系统发展良好,则用户持有通证便可以分享通证升值带来的收益。 4)该机制一定程度上可预防用户刷赞行为。 5)该循环方法符合监管,通证仅局限于系统的生态内,而变现最终是通过国家法定数字货币来实现。 6)该机制还可以用于系统的初期推广,运营方可以根据TP中通证的数量,往RP中投入资金,两个池子的自由兑换机制可以吸引用户参与。

4 用户隐私保护机制

用户隐私保护是一个热门的研究领域,目前有许多的隐私保护方法,如安全多方计算、零知识证明、匿名证书、群签名、环签名、同态加密、数据脱敏等。研究者可以根据应用场景进行选择。对于经验知识生产系统,建议用户对数据进行脱敏处理,同时系统通过群签名方式隐藏用户身份,以保护用户隐私。 在数据脱敏方面,可由用户自己进行一定的脱敏处理,但由于本文提出的是一个经验知识生产系统,不能对内容进行过度脱敏,否则会影响用户对信息的访问。所以我们更需要借助群签名方法供用户在需要时选择使用,以保护隐私。 群签名是这样一种签名方案:一个群体中的任意一个成员可以以匿名的方式对消息进行签名。其他人可以用群公钥来验证签名是否确实是群成员所签署,但不能确定是哪个成员所签。在必要时群管理员可以确定签名是哪个群成员所签署的。 群签名方案在本文系统中的应用:用户用匿名证书对自己的帖子进行签名,并提交给侧链,其他人可以验证其是否为群成员的签名。由系统的注册服务器担任身份揭密管理员(revocation manager,RM),当需要记账的时候根据帖子的签名确定具体的签名人,签名人身份用签名人的侧链账户来标识,从而给签名人记账。 在具体实施时,可采用群签名算法,这是因为该算法中用户的密钥大小和签名效率与本文系统比较匹配。 从上述过程看,群管理员的公私钥、群签名者身份揭密管理员的公私钥以及用户的签名并不会随着群成员的增加而增加,群可以动态添加群成员,而且用户的多次签名之间并不会产生关联,进而也不会产生泄露隐私的风险。

5 应用案例

基于时间证明的通证产生与分发机制和通证循环机制可以应用于经验知识生产等领域。传统医学养生知识是典型的经验知识,长期以来,中医药缺少大数据支持,既阻碍了中医药的规范发展,也成为近代中医药被人攻击和不被信任的主要原因。如果能把成千上万用户的健康养生经验积累起来,这将是一笔巨大的人类财富,能够促进中医药的发展和人们对中医药的信任。目前,尽管互联网上存在各种各样的中医养生经验分享的平台,但普遍存在用户和平台的互信问题,用户缺少分享健康养生经验知识的动力的问题以及用户分享的经验知识是否真实等问题。 针对以上问题,运用前文的研究结果,设计了一个面向中医健康养生的经验知识生产平台,如图4所示,代码开源于https://github.com/Xiao⁃hong027/djzh。下文将详细说明如何构建该平台。 1)用户注册一个系统账户时,除了填写常见的注册信息外,还需要生成一套区块链blockchain公私钥,透明存储于客户端,以使用户进行发帖等操作时对行为进行签名。 2)用户可对他人分享的经验知识帖子进行即时评论或点赞/踩,一段时间过后,根据该帖子的赞踩、评论情况计算应产生多少应用通证,接着依据一定规则给评论该帖子的用户、帖子作者等账户分发应用通证。此收益计算分多次,达到一定奖励分发次数后停止发放,且间隔时间越来越长。 3)用户可对他人分享的经验知识帖子进行回访,即延时反馈。用户采用经验知识帖子中介绍的方法进行试验,一定时间后再来进行评论,这种回访行为是收集真实经验知识的重要途径,用户可实时获得较多的应用通证奖励。 4)用户可发帖分享自己生活中的健康养生经验知识,发帖后可即时获得少量应用通证奖励。接着,其他用户可对其内容做出即时评论、点赞/踩、回访等评价,一段时间后进行收益结算,用户可获得与该经验知识质量匹配的应用通证奖励。 上述平台运用基于时间证明的通证产生与分发机制激励用户分享真实有效的健康养生经验知识,利用通证循环机制稳定通证价值、减少恶意行为、提高平台稳定性,并通过支持前台匿名发帖后台记账的群签名机制保护用户隐私。平台利用经济手段对用户行为进行引导,实现对平台内容的把关,最终构建一个相关知识的可信赖的宝库。

6 结语

本文研究了经验知识生产系统面临的一些关键问题,并提出一种基于区块链blockchain的经验知识生产系统,主要包括基于时间证明的通证产生与分发机制和通证循环机制等。该系统在通证的产生、分发过程中,更多地考虑时间因素,促进真实数据的产生;通过两个资源池价值对等进行价值背书,以实现在一个无限增发通证的生态中,稳定通证价值的作用,并通过通证销毁保证了通证数量不会无限增多;通过提供基于群签名的隐私保护方案供用户在必要时选择使用,以减少用户对隐私的担心;设计的基础区块链blockchain架构不但可以用于经验知识生产系统及一般的UGC系统,也可以应用于各类企业的业务上链。 基于上述系统,本文设计了一个用于健康养生领域的经验知识生产平台。基于积累的真实大数据,可以为中医健康养生提供统计数据支撑,促进中医药的科学发展。

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