本发明属于区块链技术领域，具体涉及一种基于区块链的端对端自行车共享系统及方法。
背景技术：
物联网的快速发展给人们带来高效便利的生活，人们出行不再拘泥于私家车，如今共享单车随时用车、即停即放的特点极大的提高了人们的出行效率，现存的共享单车应用，如ofo小黄车，摩拜单车等都如雨后春笋般涌现。而现存的共享单车依赖于第三方应用，人们出行必须下载不同的应用软件客户端，如同时作为ofo小黄车，摩拜单车的用户都必须下载两款手机应用。注册为用户之后，用户需要缴纳一定的自行车押金，而第三方应用安全性较低，在共享单车公司经济状况出现危机时会出现押金难退现象，造成用户的损失。其次，共享单车的支付手续依赖于第三方支付软件(如支付宝、微信支付等)，用户使用共享单车的同时需要支付一定的手续费用给第三方支付软件，造成了较高的费用。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术押金难退、手续费用高、隐私安全性较低的不足，引入区块链技术，提供一种基于区块链的端对端自行车共享系统及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于区块链的端对端自行车共享系统，该系统包括：系统管理员、云端服务器、自行车所有方、自行车使用方和区块链网络；
系统管理员：管理云端服务器，向自行车所有方提供自行车身智能锁；
自行车所有方：向区块链网络发起共享请求，加入共享系统；
区块链网络：区块链网络中含有账户、自行车智能合约和节点；所述账户包含自行车所有方账户和自行车使用方账户；所述自行车使用方账户是区块链网络为新加入共享系统的使用者创建的账户，该账户负责缴付押金及使用费用；所述自行车所有方账户是区块链网络为新加入共享系统的自行车创建的账户，该账户在自行车使用完毕后收取使用费用；当共享系统中有新的自行车加入，系统管理员通过区块链网络为新加入的自行车创建其对应的自行车智能合约；区块链网络中节点储存所有的自行车位置信息、自行车身智能锁状态信息以及交易信息；
云端服务器：从区块链网络中获取自行车信息，所述自行车信息包括自行车位置信息、自行车身智能锁的开关状态，将自行车使用方一定范围内的自行车位置信息同步给自行车使用方，发送唤醒信息给自行车使用方选定的自行车对应的自行车身智能锁；
自行车使用方：获取云端服务器发布的自行车位置信息，使用完毕自行车后关闭自行车身智能锁。
进一步地，所述区块链网络中的账户还包括服务账户，所述服务账户是区块链网络中的一个系统管理员账户，负责收取共享系统的交易手续费。
进一步地，所述自行车智能合约中存储自行车身智能锁状态信息，满足智能合约中的一定条件则触发合约中的某些功能，具体为：
如果自行车使用方账户发送押金给自行车智能合约，且经区块链网络验证其为合法账户，则自行车智能合约将自行车身智能锁状态转变为打开状态；云端服务器检测到自行车智能合约中自行车身智能锁的状态转变为打开时，发送唤醒消息给自行车身智能锁；
如果自行车使用方使用自行车结束关闭自行车身智能锁后，自行车身智能锁发送交易信息给自行车智能合约，自行车智能合约发送交易信息给自行车使用方账户，扣除相应的费用，自行车智能合约中自行车身智能锁状态转变为关闭状态；如果自行车出现故障，自行车使用方通过自行车使用方账户向自行车智能合约报修该自行车。
进一步地，所述系统管理员在自行车所有方向区块链网络发送共享请求后，向自行车所有方提供自行车身智能锁，在区块链网络中为该自行车创建专属的智能合约，并在区块链网络中创建该自行车所有方账户，给自行车所有方账户指定相应的公钥与私钥，公钥是自行车所有方账户的地址，自行车所有方账户使用私钥对交易进行签名，确保区块链网络中交易的合法性；自行车使用方向区块链网络发送加入共享系统的请求后，区块链网络为新加入共享系统的使用者创建自行车使用方账户并指定相应的公钥与私钥。
进一步地，所述云端服务器周期性获取自行车位置，若自行车身智能锁在睡眠状态时有人要使用共享自行车，云端服务器得到开锁信息后唤醒自行车身智能锁，自行车智能合约中将自行车身智能锁状态修改为打开状态。
进一步地，所述区块链网络中产生交易后，该交易被哈希函数加密，区块链网络中竞争的节点将一定时间内的交易打包成一个区块，采用工作量证明的方式，通过计算随机数直到满足一定哈希字符串条件；所述区块包含区块高度、交易信息的哈希函数加密字符串、时间戳、自行车使用方及自行车所有方公钥、交易产生的费用、计算的随机数；计算最快的节点广播该区块，其余节点验证该随机数，如合法则同步该区块内容，所有节点存储的交易信息全部相同，一旦有一个节点被篡改，其他节点将通过投票剔除这一节点。
一种基于区块链的端对端自行车共享方法，该方法包括以下步骤：
(1)自行车所有方向系统管理员请求智能锁并将闲置的自行车加入共享系统；
(2)系统管理员通过区块链网络为新加入的自行车创建其对应的自行车智能合约和自行车所有方账户；
(3)自行车使用方向区块链网络发送加入共享系统的请求，区块链网络为新加入共享系统的使用者创建自行车使用方账户；
(4)云端服务器从区块链网络中获取自行车位置信息，将自行车使用方一定范围内的自行车位置信息同步给自行车使用方；
(5)自行车使用方选定自行车后，通过自行车使用方账户缴付押金；
(6)区块链网络验证自行车使用方账户合法后，云端服务器发送唤醒信息给自行车使用方选定的自行车对应的自行车身智能锁；
(7)自行车使用方使用完毕自行车后关闭自行车身智能锁，自行车所有方账户收取费用，完成端对端自行车共享。
进一步地，区块链网络中的节点储存所有的自行车位置信息、自行车身智能锁状态信息以及交易信息，维护交易的产生，将一定时间的交易打包成区块存储于区块链网络中。
进一步地，自行车使用方使用自行车的过程中，如果自行车出现故障，自行车使用方通过自行车使用方账户向自行车智能合约报修该自行车。
进一步地，如果自行车使用方不想继续使用共享系统内的自行车，通过自行车使用方账户向自行车智能合约发起退押金申请，智能合约审核通过后返还自行车使用方账户押金费用。
本发明提出了一种基于区块链的端对端自行车共享系统及方法，用户可将闲置的自行车共享于系统中，保证安全性的情况下降低了交易所需的费用，主要具有如下效果与优点：
1.降低自行车使用方风险。自行车使用方不再需要下载多个不同的应用软件客户端，自行车使用方注册之后将自行车押金缴纳给自行车智能合约，区块链网络不含第三方，用户要退押金时只需向自行车智能合约提出申请，有效避免押金难退现象。
2.有效降低自行车使用方手续费。支付过程不再依赖于第三方支付软件，有效降低了使用的手续费，实现了去第三方的、端对端的自行车使用方与所有方的直接共享。
3.保护自行车使用方及所有方隐私安全。交易信息由区块链网络中的节点共同保存，每个节点完全冗余的储存网络中所有交易数据，一旦有节点被篡改数据，其他节点将提出异议，投票剔除篡改的节点，整个数据库安全性较高，能够保护自行车使用方及所有方隐私安全。
附图说明
图1为基于区块链的收取交易手续费的端对端自行车共享系统示意图。
图2为基于区块链的不收取交易手续费的端对端自行车共享系统示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供的一种基于区块链的端对端自行车共享系统，该系统包括：系统管理员、云端服务器、自行车所有方、自行车使用方和区块链网络；
系统管理员：管理云端服务器，向自行车所有方提供自行车身智能锁；
自行车所有方：向区块链网络发起共享请求，加入共享系统；
区块链网络：区块链网络中含有账户、自行车智能合约和节点；所述账户包含自行车所有方账户和自行车使用方账户；所述自行车使用方账户是区块链网络为新加入共享系统的使用者创建的账户，该账户负责缴付押金及使用费用；所述自行车所有方账户是区块链网络为新加入共享系统的自行车创建的账户，该账户在自行车使用完毕后收取使用费用；当共享系统中有新的自行车加入，系统管理员通过区块链网络为新加入的自行车创建其对应的自行车智能合约；区块链网络中节点储存所有的自行车位置信息、自行车身智能锁状态信息以及交易信息；
云端服务器：从区块链网络中获取自行车信息，所述自行车信息包括自行车位置信息、自行车身智能锁的开关状态，将自行车使用方一定范围内的自行车位置信息同步给自行车使用方，发送唤醒信息给自行车使用方选定的自行车对应的自行车身智能锁；
自行车使用方：获取云端服务器发布的自行车位置信息，使用完毕自行车后关闭自行车身智能锁。
进一步地，所述区块链网络中的账户还包括服务账户，所述服务账户是区块链网络中的一个系统管理员账户，负责收取共享系统的交易手续费。
进一步地，所述自行车智能合约中存储自行车身智能锁状态信息，满足智能合约中的一定条件则触发合约中的某些功能，具体为：
如果自行车使用方账户发送押金给自行车智能合约，且经区块链网络验证其为合法账户，则自行车智能合约将自行车身智能锁状态转变为打开状态；云端服务器检测到自行车智能合约中自行车身智能锁的状态转变为打开时，发送唤醒消息给自行车身智能锁；
如果自行车使用方使用自行车结束关闭自行车身智能锁后，自行车身智能锁发送交易信息给自行车智能合约，自行车智能合约发送交易信息给自行车使用方账户，扣除相应的费用，自行车智能合约中自行车身智能锁状态转变为关闭状态；如果自行车出现故障，自行车使用方通过自行车使用方账户向自行车智能合约报修该自行车。
进一步地，所述系统管理员在自行车所有方向区块链网络发送共享请求后，向自行车所有方提供自行车身智能锁，在区块链网络中为该自行车创建专属的智能合约，并在区块链网络中创建该自行车所有方账户，给自行车所有方账户指定相应的公钥与私钥，公钥是自行车所有方账户的地址，自行车所有方账户使用私钥对交易进行签名，确保区块链网络中交易的合法性；自行车使用方向区块链网络发送加入共享系统的请求后，区块链网络为新加入共享系统的使用者创建自行车使用方账户并指定相应的公钥与私钥。
进一步地，所述云端服务器周期性获取自行车位置，若自行车身智能锁在睡眠状态时有人要使用共享自行车，云端服务器得到开锁信息后唤醒自行车身智能锁，自行车智能合约中将自行车身智能锁状态修改为打开状态。
进一步地，所述区块链网络中产生交易后，该交易被哈希函数加密，区块链网络中竞争的节点将一定时间内的交易打包成一个区块，采用工作量证明的方式，通过计算随机数直到满足一定哈希字符串条件；所述区块包含区块高度，即这一时间段内所有存储的交易所处的区块的编号；交易信息的哈希函数加密十六进制字符串，如0x6323b6f1ac4c3726b0818fed0c36f9d7425df18a39b67c8c3f71c713fb8ef254；时间戳，如oct-11-201705:26:58am+utc；自行车使用方及自行车所有方公钥，如0x304cc179719bc5b05418d6f7f6783abe45d83090；交易产生的费用，如0.00042ether($0.13)；计算的随机数；计算最快的节点广播该区块，其余节点验证该随机数，如合法则同步该区块内容，所有节点存储的交易信息全部相同，一旦有一个节点被篡改，其他节点将通过投票剔除这一节点。
本发明提供的一种基于区块链的端对端自行车共享方法，该方法可以在上述自行车共享系统上实现，该方法包括以下步骤：
(1)自行车所有方向系统管理员请求智能锁并将闲置的自行车加入共享系统；
(2)系统管理员通过区块链网络为新加入的自行车创建其对应的自行车智能合约和自行车所有方账户；
(3)自行车使用方向区块链网络发送加入共享系统的请求，区块链网络为新加入共享系统的使用者创建自行车使用方账户；
(4)云端服务器从区块链网络中获取自行车位置信息，将自行车使用方一定范围内的自行车位置信息同步给自行车使用方；
(5)自行车使用方选定自行车后，通过自行车使用方账户缴付押金；
(6)区块链网络验证自行车使用方账户合法后，云端服务器发送唤醒信息给自行车使用方选定的自行车对应的自行车身智能锁；
(7)自行车使用方使用完毕自行车后关闭自行车身智能锁，自行车所有方账户收取费用，完成端对端自行车共享。
进一步地，区块链网络中的节点储存所有的自行车位置信息、自行车身智能锁状态信息以及交易信息，维护交易的产生，将一定时间的交易打包成区块存储于区块链网络中。
进一步地，自行车使用方使用自行车的过程中，如果自行车出现故障，自行车使用方通过自行车使用方账户向自行车智能合约报修该自行车。
进一步地，如果自行车使用方不想继续使用共享系统内的自行车，通过自行车使用方账户向自行车智能合约发起退押金申请，智能合约审核通过后返还自行车使用方账户押金费用。
实施例1
当共享系统的区块链网络中含有服务账户时，系统收益来自于服务账户所收取的交易手续费，如图1所示，云端服务器根据自行车使用方位置匹配附近的自行车给自行车使用方，自行车使用方选定自行车后，通过自行车使用方账户向自行车智能合约缴纳押金，区块链网络验证该账户合法后，自行车使用方开始使用自行车。使用结束后，自行车使用方关闭自行车身智能锁，自行车智能合约获取自行车位置信息、自行车身智能锁状态及使用时长，扣除自行车使用方使用费，如果骑行过程中自行车出现故障，自行车使用方通过自行车使用方账户向自行车智能合约报修该自行车。自行车智能合约将手续费、自行车位置信息及报修信息发送给服务账户，云端服务器通过服务账户获取自行车位置信息及报修信息。
实施例2
当共享系统的区块链网络中不含服务账户时，系统不收取交易手续费，为非盈利系统，如图2所示，云端服务器根据自行车使用方位置匹配附近的自行车给自行车使用方，自行车使用方选定自行车后，通过自行车使用方账户向自行车智能合约缴纳押金，区块链网络验证该账户合法后，自行车使用方开始使用自行车。使用结束后，自行车使用方关闭自行车身智能锁，自行车智能合约获取自行车位置信息、自行车身智能锁状态及使用时长，扣除自行车使用方使用费，如果骑行过程中自行车出现故障，自行车使用方通过自行车使用方账户向自行车智能合约报修该自行车。自行车智能合约将自行车身智能锁状态信息及报修信息发送给云端服务器，自行车定期向云端服务器发送位置信息。
上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。