基于区块链的服务选择流程模型

杨翰宇

基于区块链的服务选择流程模型

杨翰宇

（首都经济贸易大学，北京 100070）

随着互联网技术的发展，经济与管理活动的运行越来越依赖信息技术。业务流程管理（BPM）系统也开始更加依赖数字化、自动化的业务流程工作流和更加透明的服务提供商交互关系。智能合约（SCs）是区块链技术（BCT）的基本技术之一，运行和部署在各个分布式（DLT）技术平台上，它可以实现在指定条件下完全可信的自动执行参与者之间的协议，并且由于BCT的技术特性可以脱离传统意义上的第三方机构来解决信誉问题。提出了一种基于BCT和SCs自动选择组合服务的流程模型，为改善现有流程提供了可行建议。

QoS；服务选择；区块链；智能合约

1 引言

区块链和云技术、物联网（IoT）、网络物理系统（cps）、面向服务构建（SoA）等技术在工业4.0的时代背景下应运而生，对现代企业产生着巨大影响。随着全球化商业环境的形成，业务流程管理（BPM）系统也越来越迫切需要更高效的实施方案，因此流程数字化和自动化、互操作性以及透明化成为一种发展趋势。现在的面向服务构架（SoA）和面向服务计算（SoC）技术辅助企业将选用的Web服务进行连接，并以一种统一和通用的方式进行交互使用，然而对于服务的组合和选取，仍需要根据企业需求和服务提供商或第三方机构提供的服务质量（QoS）来自主决策，而且这些数据参数的可靠性存在不确定性：互联网存在着许多虚假服务——服务尚为了追求收益而提供不真实的服务质量（QoS）值，对依赖第三中心测定、收集和提供QoS值的权威机构（比如UDDI）也会存在第三方风险。本文针对此提出了基于区块链与智能合约技术的服务选择流程模型，处理了BPM服务选择流程的多方信任这一基础问题，并完善了系统自动化、去中心化和互操作性问题。

2 研究现状及研究趋势

在国外，应用区块链技术应用于业务流程的理念可以追溯到1995年，几乎与互联网同时出现，2015年首次发行基于区块链技术的智能债券，但尚未对外发表运用区块链技术发行智能债券的专门研究，关于运用区块链技术的理论论述大多散见于对外发布的报告中，比如国际货币基金组织在其发布的数字货币报告中指出“它具有改变金融的潜力”；英国政府在《分布式账本技术超越：区块链中》指出通过区块链创新传统的金融行业，英格兰银行已将发行数字货币提上议事日程；欧洲证券及市场管理局提出“区块链将对整个金融行业产生巨大而深刻的变化”的观点等。在实务层面，比如纳斯达克运用区块链建立私人股权交易平台；花旗、汇丰、富国等银行加入区块链联盟并创建研究实验室；德勤借助基于区块链的平台为客户提供咨询和审计等。根据《2015年度全球数字货币（区块链）创业投资报告》的信息，2015年全球区块链投资及数字货币案例60余起，涉及4.9亿美元，相比2014年增幅为35.73%。而以区块链技术作为基础的智能债券以及相关价值应用的案例数为21起，涉及的资金规模约为5 628万美元。

在业务流程管理领域，近年来区块链技术与业务流程管理的结合也是许多学者关注的问题，MENDING等人对业务流程管理与区块链技术结合的可能性进行了深刻探讨，并提出了其存在的机遇与挑战。FRIDGEN、GILBERT等人提出以国际结算业务流程为例的基于区块链与智能合约的自动化流程模型可以大大降低人工成本、时间成本与纸质文档的使用量，降低了重要凭证与关键信息丢失的可能性，并且在一定程度上减少了通知行、开证行等第三方机构的介入。CLAUDIO、ALESSIOl等人研究了如何在一区块链为基础的供应链上运行业务流程，并在其运行时提供完整的流程可跟踪性，对此他们提出了一种通过组织间业务流程的区块链进行流程跟踪的解决方案。HAARMANN、BATOULIS提出将区块链作为中间层加入组织内部或上下游组织之间流程的思路，使其在跨组织或跨部门的业务流程中承担传输存储重要信息和辅助决策的角色。ORLENYS、LUCIANO等人开发了一个名为CATERPILLAR的工具可以将BPMN转化为以太坊（Ethereum，区块链平台之一）上的智能合约语言Solidity并将该流程在以太坊上进行部署。此外在生活中也已有京东区块链开发产品供应链溯源系统，普华永道推出区块链审计业务等成功的例子。区块链的去中心化、不对称加密、共识算法等特点使其成为解决企业业务流程中信息传递，信息安全，多方信任等问题的最具潜力的技术之一。

3 研究背景

3.1 服务、QoS与服务选择

3.1.1 服务（service）

业务流程实例中存在许多任务（Task），提供技术支持这些任务的活动的服务流程如图1所示，这是一个服务串联的简化流程，流程中任务的执行由相对应功能的服务完成。

图1 服务流程

3.1.2 QoS

服务质量（quality of service，简称“QoS”）是一组非功能属性的集合。

3.1.3 服务选择

公司服务市场中根据自身的流程需求选择不同QoS约束的服务的行为。

3.2 区块链

区块链实际上是一个去中心化、分布式的数据库或账本，具有去中心化、分布式、数据库存储、分布式账本、智能合约等功能及特征。这些特征都是由区块链的存储方、运行方式、加密技术等技术特性决定的，所以简单来讲区块链就是一个去中心化分布式的不可篡改数据库。综上，区块链可以使服务选择流程模型变得更可伸缩、稳定，以及具备较高的可用性。规避单点故障、信任性、透明性和公正性等第三方问题。

3.3 基于区块链的服务选择流程模型

图2、图3分别演示了当前一个简单的传统服务选择与QoS评估的流程和本文提出的基于区块链上进行服务选择的流程简图。传统流程如图1所示，通过第三方机构，提供客观评估的服务QoS和存储的用户反馈评价，新用户综合流程中的几方数据来挑选符合约束的服务。而图2中新的流程，由区块链取代了第三方机构，并提供了传统流程上需要用户自己进行计算的综合QoS约束过程。

图2 传统服务选择与QoS评估的流程

图3 基于区块链上进行服务选择的流程

基于区块链上进行服务选择和QoS评估流程的详细内容和步骤如下：①首先服务提供商发布服务，并提供在相应的服务区块链上部署该服务对应的智能合约（S1），用于之后的QoS值反馈，客观评定和QoS属性存储等功能。服务提供商通过S1上传商家提供的服务QoS，区块链自动存储服务提供商由智能合约（S1）发布的相关信息。②用户访问区块链并提出需求，区块链接收到需求并从存储在该区块链上的服务信息池中推荐选择符合需求的服务（这些理论上都可以通过智能合约S2自动执行）。③商家提供服务并给用户发送合约S1的地址，以便用户使用后通过S1对服务进行反馈评价。④用户使用过服务之后，调用服务提供商当初部署的该服务的智能合约（S1）。对该服务进行反馈评价，反馈该服务相应的QoS属性值，这些反馈也会永久存储在区块链账本上。⑤用户反馈评价结束后，在区块链自动执行QoS值的评定，评定方法结合服务提供商提供的QoS值，用户反馈QoS值以及历史数据产生一个客观独立的QoS参考值。用户可以通过智能合约（S1）来分别查询历史用户的反馈值、服务提供商提供值以及自动计算的客观参考值。详细的基于区块链上的服务选择和QoS评估流程如图4所示。

4 总结与展望

随着互联网技术的发展，经济与管理活动的运行越来越依赖信息技术。业务流程管理活动中也开始更加依赖数字化、自动化的业务流程工作流和更加透明的服务提供商交互关系。

本文以服务选择与QoS评估流程为例，探讨了传统流程中存在的弊端和改进的可能性，结合区块链智能合约技术，提出了基于区块链上进行服务选择和QoS评估的流程，该流程的构思具有以下优势：①基于区块链的解决方案模型，通过缩短化时间成本来提高效率。比如在发现新服务时自动替换旧服务，而不需要注册中心机构的参与。②现在大多数技术可以使用SOA和物联网技术以服务的形式封装和标准化加上区块链技术的加持，保证了通过SOA和物联网技术输入存储的参数或信息的可信度，并且提供了要选择的服务的可信QoS信息，进而提高了现代业务流程的灵敏度和可塑性。③区块链通过消除中介机构的参与和减少手工操作，使跨组织业务流程的集成实现自动化。应用于服务选择和组合时，则会包含多参与方的协作，比如工作流所有者、服务提供者和注册中心。④原先的QoS评价流程主要有两种，一是服务提供商直接给出服务的QoS属性，然而这种方法的潜在危险显而易见，无法保证服务提供商不会为了追求利益而提供假的QoS值，而且历史数据和公示的QoS数值都可以篡改，用户即使发现被欺诈也无法保存有权威性的证据；二是由中心机构介入评定服务的QoS值，中心机构获取服务提供商给出的QoS属性、用户反馈的QoS属性以及服务提供商通过中心机构端口测定的客观QoS值。这种方法比之前的方法略有改进，但仍然存在潜在危险和弊端。比如一般的第三方风险，服务提供商买通第三方机构提供虚假值，提供商串通用户提供虚假评价、第三方机构的一些失误，另外用户和服务商支付第三方机构的费用也是一个较高的成本支出。

图4 详细的基于区块链上的服务选择和QoS评估流程

综上所述，结合区块链技术为改进原有流程提供了一种可行的方案。区块链技术作为规划和发展的重要技术之一，还有很大的空间需要进行探索研究，需不断发展和完善，使这项技术发挥出其更大的价值。

［1］KROGSTIE J，REIJERS H.DMN decision execution on the ethereum blockchain［J］.Lecture notes in computer science，2018，10816（12）：144.

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［3］朱连章，李然然，张红霞，等.基于QoS量化用户体验质量的评价模型［J］.计算机系统应用，2017（5）：206-211.

［4］安庆文.基于区块链的去中心化交易关键技术研究及应用［D］.上海：东华大学，2017.

TP399

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.08.019

2095－6835（2021）08－0054－03

杨翰宇（1994—），男，硕士研究生，研究方向为业务流程管理与区块链结合。

〔编辑：张思楠〕