楊翰宇

基于區(qū)塊鏈的服務(wù)選擇流程模型

楊翰宇

（首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)，北京 100070）

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)與管理活動的運(yùn)行越來越依賴信息技術(shù)。業(yè)務(wù)流程管理（BPM）系統(tǒng)也開始更加依賴數(shù)字化、自動化的業(yè)務(wù)流程工作流和更加透明的服務(wù)提供商交互關(guān)系。智能合約（SCs）是區(qū)塊鏈技術(shù)（BCT）的基本技術(shù)之一，運(yùn)行和部署在各個分布式（DLT）技術(shù)平臺上，它可以實現(xiàn)在指定條件下完全可信的自動執(zhí)行參與者之間的協(xié)議，并且由于BCT的技術(shù)特性可以脫離傳統(tǒng)意義上的第三方機(jī)構(gòu)來解決信譽(yù)問題。提出了一種基于BCT和SCs自動選擇組合服務(wù)的流程模型，為改善現(xiàn)有流程提供了可行建議。

QoS；服務(wù)選擇；區(qū)塊鏈；智能合約

1 引言

區(qū)塊鏈和云技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)（cps）、面向服務(wù)構(gòu)建（SoA）等技術(shù)在工業(yè)4.0的時代背景下應(yīng)運(yùn)而生，對現(xiàn)代企業(yè)產(chǎn)生著巨大影響。隨著全球化商業(yè)環(huán)境的形成，業(yè)務(wù)流程管理（BPM）系統(tǒng)也越來越迫切需要更高效的實施方案，因此流程數(shù)字化和自動化、互操作性以及透明化成為一種發(fā)展趨勢?，F(xiàn)在的面向服務(wù)構(gòu)架（SoA）和面向服務(wù)計算（SoC）技術(shù)輔助企業(yè)將選用的Web服務(wù)進(jìn)行連接，并以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互使用，然而對于服務(wù)的組合和選取，仍需要根據(jù)企業(yè)需求和服務(wù)提供商或第三方機(jī)構(gòu)提供的服務(wù)質(zhì)量（QoS）來自主決策，而且這些數(shù)據(jù)參數(shù)的可靠性存在不確定性：互聯(lián)網(wǎng)存在著許多虛假服務(wù)——服務(wù)尚為了追求收益而提供不真實的服務(wù)質(zhì)量（QoS）值，對依賴第三中心測定、收集和提供QoS值的權(quán)威機(jī)構(gòu)（比如UDDI）也會存在第三方風(fēng)險。本文針對此提出了基于區(qū)塊鏈與智能合約技術(shù)的服務(wù)選擇流程模型，處理了BPM服務(wù)選擇流程的多方信任這一基礎(chǔ)問題，并完善了系統(tǒng)自動化、去中心化和互操作性問題。

2 研究現(xiàn)狀及研究趨勢

在國外，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于業(yè)務(wù)流程的理念可以追溯到1995年，幾乎與互聯(lián)網(wǎng)同時出現(xiàn)，2015年首次發(fā)行基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能債券，但尚未對外發(fā)表運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)行智能債券的專門研究，關(guān)于運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)的理論論述大多散見于對外發(fā)布的報告中，比如國際貨幣基金組織在其發(fā)布的數(shù)字貨幣報告中指出“它具有改變金融的潛力”；英國政府在《分布式賬本技術(shù)超越：區(qū)塊鏈中》指出通過區(qū)塊鏈創(chuàng)新傳統(tǒng)的金融行業(yè)，英格蘭銀行已將發(fā)行數(shù)字貨幣提上議事日程；歐洲證券及市場管理局提出“區(qū)塊鏈將對整個金融行業(yè)產(chǎn)生巨大而深刻的變化”的觀點(diǎn)等。在實務(wù)層面，比如納斯達(dá)克運(yùn)用區(qū)塊鏈建立私人股權(quán)交易平臺；花旗、匯豐、富國等銀行加入?yún)^(qū)塊鏈聯(lián)盟并創(chuàng)建研究實驗室；德勤借助基于區(qū)塊鏈的平臺為客戶提供咨詢和審計等。根據(jù)《2015年度全球數(shù)字貨幣（區(qū)塊鏈）創(chuàng)業(yè)投資報告》的信息，2015年全球區(qū)塊鏈投資及數(shù)字貨幣案例60余起，涉及4.9億美元，相比2014年增幅為35.73%。而以區(qū)塊鏈技術(shù)作為基礎(chǔ)的智能債券以及相關(guān)價值應(yīng)用的案例數(shù)為21起，涉及的資金規(guī)模約為5 628萬美元。

在業(yè)務(wù)流程管理領(lǐng)域，近年來區(qū)塊鏈技術(shù)與業(yè)務(wù)流程管理的結(jié)合也是許多學(xué)者關(guān)注的問題，MENDING等人對業(yè)務(wù)流程管理與區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合的可能性進(jìn)行了深刻探討，并提出了其存在的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。FRIDGEN、GILBERT等人提出以國際結(jié)算業(yè)務(wù)流程為例的基于區(qū)塊鏈與智能合約的自動化流程模型可以大大降低人工成本、時間成本與紙質(zhì)文檔的使用量，降低了重要憑證與關(guān)鍵信息丟失的可能性，并且在一定程度上減少了通知行、開證行等第三方機(jī)構(gòu)的介入。CLAUDIO、ALESSIOl等人研究了如何在一區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)的供應(yīng)鏈上運(yùn)行業(yè)務(wù)流程，并在其運(yùn)行時提供完整的流程可跟蹤性，對此他們提出了一種通過組織間業(yè)務(wù)流程的區(qū)塊鏈進(jìn)行流程跟蹤的解決方案。HAARMANN、BATOULIS提出將區(qū)塊鏈作為中間層加入組織內(nèi)部或上下游組織之間流程的思路，使其在跨組織或跨部門的業(yè)務(wù)流程中承擔(dān)傳輸存儲重要信息和輔助決策的角色。ORLENYS、LUCIANO等人開發(fā)了一個名為CATERPILLAR的工具可以將BPMN轉(zhuǎn)化為以太坊（Ethereum，區(qū)塊鏈平臺之一）上的智能合約語言Solidity并將該流程在以太坊上進(jìn)行部署。此外在生活中也已有京東區(qū)塊鏈開發(fā)產(chǎn)品供應(yīng)鏈溯源系統(tǒng)，普華永道推出區(qū)塊鏈審計業(yè)務(wù)等成功的例子。區(qū)塊鏈的去中心化、不對稱加密、共識算法等特點(diǎn)使其成為解決企業(yè)業(yè)務(wù)流程中信息傳遞，信息安全，多方信任等問題的最具潛力的技術(shù)之一。

3 研究背景

3.1 服務(wù)、QoS與服務(wù)選擇

3.1.1 服務(wù)（service）

業(yè)務(wù)流程實例中存在許多任務(wù)（Task），提供技術(shù)支持這些任務(wù)的活動的服務(wù)流程如圖1所示，這是一個服務(wù)串聯(lián)的簡化流程，流程中任務(wù)的執(zhí)行由相對應(yīng)功能的服務(wù)完成。

圖1 服務(wù)流程

3.1.2 QoS

服務(wù)質(zhì)量（quality of service，簡稱“QoS”）是一組非功能屬性的集合。

3.1.3 服務(wù)選擇

公司服務(wù)市場中根據(jù)自身的流程需求選擇不同QoS約束的服務(wù)的行為。

3.2 區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈實際上是一個去中心化、分布式的數(shù)據(jù)庫或賬本，具有去中心化、分布式、數(shù)據(jù)庫存儲、分布式賬本、智能合約等功能及特征。這些特征都是由區(qū)塊鏈的存儲方、運(yùn)行方式、加密技術(shù)等技術(shù)特性決定的，所以簡單來講區(qū)塊鏈就是一個去中心化分布式的不可篡改數(shù)據(jù)庫。綜上，區(qū)塊鏈可以使服務(wù)選擇流程模型變得更可伸縮、穩(wěn)定，以及具備較高的可用性。規(guī)避單點(diǎn)故障、信任性、透明性和公正性等第三方問題。

3.3 基于區(qū)塊鏈的服務(wù)選擇流程模型

圖2、圖3分別演示了當(dāng)前一個簡單的傳統(tǒng)服務(wù)選擇與QoS評估的流程和本文提出的基于區(qū)塊鏈上進(jìn)行服務(wù)選擇的流程簡圖。傳統(tǒng)流程如圖1所示，通過第三方機(jī)構(gòu)，提供客觀評估的服務(wù)QoS和存儲的用戶反饋評價，新用戶綜合流程中的幾方數(shù)據(jù)來挑選符合約束的服務(wù)。而圖2中新的流程，由區(qū)塊鏈取代了第三方機(jī)構(gòu)，并提供了傳統(tǒng)流程上需要用戶自己進(jìn)行計算的綜合QoS約束過程。

圖2 傳統(tǒng)服務(wù)選擇與QoS評估的流程

圖3 基于區(qū)塊鏈上進(jìn)行服務(wù)選擇的流程

基于區(qū)塊鏈上進(jìn)行服務(wù)選擇和QoS評估流程的詳細(xì)內(nèi)容和步驟如下：①首先服務(wù)提供商發(fā)布服務(wù)，并提供在相應(yīng)的服務(wù)區(qū)塊鏈上部署該服務(wù)對應(yīng)的智能合約（S1），用于之后的QoS值反饋，客觀評定和QoS屬性存儲等功能。服務(wù)提供商通過S1上傳商家提供的服務(wù)QoS，區(qū)塊鏈自動存儲服務(wù)提供商由智能合約（S1）發(fā)布的相關(guān)信息。②用戶訪問區(qū)塊鏈并提出需求，區(qū)塊鏈接收到需求并從存儲在該區(qū)塊鏈上的服務(wù)信息池中推薦選擇符合需求的服務(wù)（這些理論上都可以通過智能合約S2自動執(zhí)行）。③商家提供服務(wù)并給用戶發(fā)送合約S1的地址，以便用戶使用后通過S1對服務(wù)進(jìn)行反饋評價。④用戶使用過服務(wù)之后，調(diào)用服務(wù)提供商當(dāng)初部署的該服務(wù)的智能合約（S1）。對該服務(wù)進(jìn)行反饋評價，反饋該服務(wù)相應(yīng)的QoS屬性值，這些反饋也會永久存儲在區(qū)塊鏈賬本上。⑤用戶反饋評價結(jié)束后，在區(qū)塊鏈自動執(zhí)行QoS值的評定，評定方法結(jié)合服務(wù)提供商提供的QoS值，用戶反饋QoS值以及歷史數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個客觀獨(dú)立的QoS參考值。用戶可以通過智能合約（S1）來分別查詢歷史用戶的反饋值、服務(wù)提供商提供值以及自動計算的客觀參考值。詳細(xì)的基于區(qū)塊鏈上的服務(wù)選擇和QoS評估流程如圖4所示。

4 總結(jié)與展望

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)與管理活動的運(yùn)行越來越依賴信息技術(shù)。業(yè)務(wù)流程管理活動中也開始更加依賴數(shù)字化、自動化的業(yè)務(wù)流程工作流和更加透明的服務(wù)提供商交互關(guān)系。

本文以服務(wù)選擇與QoS評估流程為例，探討了傳統(tǒng)流程中存在的弊端和改進(jìn)的可能性，結(jié)合區(qū)塊鏈智能合約技術(shù)，提出了基于區(qū)塊鏈上進(jìn)行服務(wù)選擇和QoS評估的流程，該流程的構(gòu)思具有以下優(yōu)勢：①基于區(qū)塊鏈的解決方案模型，通過縮短化時間成本來提高效率。比如在發(fā)現(xiàn)新服務(wù)時自動替換舊服務(wù)，而不需要注冊中心機(jī)構(gòu)的參與。②現(xiàn)在大多數(shù)技術(shù)可以使用SOA和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以服務(wù)的形式封裝和標(biāo)準(zhǔn)化加上區(qū)塊鏈技術(shù)的加持，保證了通過SOA和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)輸入存儲的參數(shù)或信息的可信度，并且提供了要選擇的服務(wù)的可信QoS信息，進(jìn)而提高了現(xiàn)代業(yè)務(wù)流程的靈敏度和可塑性。③區(qū)塊鏈通過消除中介機(jī)構(gòu)的參與和減少手工操作，使跨組織業(yè)務(wù)流程的集成實現(xiàn)自動化。應(yīng)用于服務(wù)選擇和組合時，則會包含多參與方的協(xié)作，比如工作流所有者、服務(wù)提供者和注冊中心。④原先的QoS評價流程主要有兩種，一是服務(wù)提供商直接給出服務(wù)的QoS屬性，然而這種方法的潛在危險顯而易見，無法保證服務(wù)提供商不會為了追求利益而提供假的QoS值，而且歷史數(shù)據(jù)和公示的QoS數(shù)值都可以篡改，用戶即使發(fā)現(xiàn)被欺詐也無法保存有權(quán)威性的證據(jù)；二是由中心機(jī)構(gòu)介入評定服務(wù)的QoS值，中心機(jī)構(gòu)獲取服務(wù)提供商給出的QoS屬性、用戶反饋的QoS屬性以及服務(wù)提供商通過中心機(jī)構(gòu)端口測定的客觀QoS值。這種方法比之前的方法略有改進(jìn)，但仍然存在潛在危險和弊端。比如一般的第三方風(fēng)險，服務(wù)提供商買通第三方機(jī)構(gòu)提供虛假值，提供商串通用戶提供虛假評價、第三方機(jī)構(gòu)的一些失誤，另外用戶和服務(wù)商支付第三方機(jī)構(gòu)的費(fèi)用也是一個較高的成本支出。

圖4 詳細(xì)的基于區(qū)塊鏈上的服務(wù)選擇和QoS評估流程

綜上所述，結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)為改進(jìn)原有流程提供了一種可行的方案。區(qū)塊鏈技術(shù)作為規(guī)劃和發(fā)展的重要技術(shù)之一，還有很大的空間需要進(jìn)行探索研究，需不斷發(fā)展和完善，使這項技術(shù)發(fā)揮出其更大的價值。

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TP399

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.08.019

2095－6835（2021）08－0054－03

楊翰宇（1994—），男，碩士研究生，研究方向為業(yè)務(wù)流程管理與區(qū)塊鏈結(jié)合。

〔編輯：張思楠〕