基于区块链技术的时间银行养老平台架构研究

2023-06-25刁琦林敏

现代信息科技 2023年7期

刁琦林敏

摘要：依托区块链的内在安全特性，应用于时间银行养老平台建设，形成志愿者的服务链，采用加密算法和共识机制等有效防篡改，便于后期信息追溯；对外提供统一的服务接口，便于与第三方对接提供快速的安全服务能力。针对现有平台存在的不足之处，设计出一种功能全面、系统安全的平台架构，有效解决时间银行养老平台数据安全问题，提供“通存通兑”的跨区可信体系和数据验证能力，加强平台的可持续应用，更大发挥未来价值。

关键词：区块链；时间银行；养老；数据安全

中图分类号：TP311.1 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2023）07-0038-04

Abstract： The inherent security characteristics relying on the Blockchain is applied to the construction of the time bank pension platform. A volunteer service chain is formed， and encryption algorithms and consensus mechanisms are used to effectively prevent codification， so as to facilitate later information traceability. A unified service interface is provided to the outside world， so as to facilitate the connection with the third party and provide fast security service capabilities. In view of the shortcomings of the existing platform， the platform architecture with comprehensive functions and safe system is designed to effectively solve the data security problem of the time bank pension platform. It provides a trans-regional trusted system and data verification capability of “universal deposit and withdrawal”， strengthens the sustainable application of the platform， and gives greater play to the future value.

Keywords： Blockchain; time bank; pension; data security

0 引言

养老问题是我国民生难题之一，老龄化指数日趋增延，养老难问题日益突出。据《2021年民政事业发展统计公报》统计，2021年，我国超过60岁的老人数量达到2.67亿人，占比18.9%；超过65岁的老人达到2.01亿人，占比14.2%。截至2021年底，全国共有各类养老机构和设施35.8万个，养老床位合计815.9万张。从数据上可看出，当前的基础设施建设无法有效解决空巢独居老人的养老难题。养老机构虽然提供一定的养老服务能力，但存在管理体系不完善、人才队伍短缺、服务供给与老年人需求矛盾、养老服务产业宣传扶持力度小等问题[1]。

时间银行的提出，为解决养老问题提供了有效的可持续解决途径[2]。时间银行是旨在邀请多方志愿者（个人、组织）参与社会养老来强化社保体系，通过为老人提供服务积攒时间币，从而兑换后期自身养老所需的相关服务。我国时间银行互助养老模式的探索实践最早始于1998年4月的上海市虹口区提篮桥街道晋阳居委会，其次是1999年初的北京市朝阳区潘家园区松榆里第一居委会和广州的寿星大厦[3]。随后，全國各地如重庆、广西、江苏、浙江等相继开展了时间银行互助养老的社区试点工作，并取得了一定的经验和成效。

《中国时间银行发展研究报告》（2021）文件中指出，时间银行从管理归属上可划分为三种：政府主导型、社会组织主导型和企业主导型，并倡导政府、高校、企业、社会等多方力量协同参与。各地出台的政策有《北京市养老服务时间银行实施方案（试行）》（2022年6月1日）、《南京市养老服务时间银行实施方案（试行）》（2019年7月）、《武汉市推进“互联网+居家养老”新模式实施方案》（2018年1月）、《青岛市养老服务时间银行实施方案（试行）》（2021年4月14日）。

部分地区的时间银行养老平台已经上线运营，已取得较好的成效。本文旨在传统时间银行养老平台基础上，引入区块链技术，以提升数据安全、信息追溯、未来跨区“通存通兑”的时间银行养老服务平台。

区块链技术最早提出于比特币交易，是一种去中心化、防篡改的分布式记账数据库。基于其安全特性，在金融领域、农业、医疗养老、教育等领域中有广泛应用。文献[4]指出区块链加强了财务系统中会计数据安全性与透明性的保障；文献[5]以“六层三区”构建高校图书馆科学数据管理系统模型，区块链有效保障了数据安全问题；文献[6]提出一种基于网路层的非完全可信执行场景中粮油质量安全专用型区块链网络结构，有效提高了节点的隐私安全；文献[7]采用区块链将用户信息及数据的摘要上链，实现共享航班信息，达到信息相互防篡改及可追溯。文献[8]提出了一种基于区块链网络环境下的区中心化存储空间交易系统，提升了租赁交易平台的安全性。文献[9]指出能源交易系统中采用区块链可加强参与主体的信任度，可实现区中心化自治。文献[10]设计一种基于区块链的医疗结合养老机构卫生服务质量评价系统，为老年人选择医疗机构提供了参考和依据；文献[11]指出区块链中的非对称加密技术能够提供便捷，并决定信息的公开透明与隐匿程度。

在区块链时间银行养老平台方面，文献[12]采用区块链去中心化特性将原先单个运维账本更改为无法篡改的分布式共享账本；文献[13]指出将区块链技术应用于公益时间银行系统可有效避免数据集中化带来的弊端。

綜上所述，区块链在多个行业信息化系统已经应用，有效保障了数据安全。但有关时间银行养老平台架构研究的内容并不多，更缺乏从区块链技术视觉研究时间银行养老平台的架构、业务及功能。时间银行并非是3到5年的短暂项目，而是一项长期复杂的数据存储和应用工程，数据的安全性成为最为关注的技术问题之一。因此，本研究从区块链技术视觉对时间银行养老平台的架构进行设计，并以业务为导向全面分析建设路径及应用。

1 时间银行养老平台建设与应用现状

1.1 平台概况

自2019年以来，全国多地建设的时间银行信息化平台开始上线运营，包括北京时间银行公益平台、上海养老时间银行、广州公益时间银行、青岛养老服务时间银行、“我的南京”APP等。建设内容主要包括：实名认证（个人、组织）、服务发布、志愿者申请、服务记录、在线商城、积分服务、政策法规、信息发布等。志愿者、老人均可通过手机客户端来进行操作，由市级平台进行时间、志愿者、服务对象、订单等指标的多维度展示分析，从而对全市的志愿服务情况进行实时监测。

1.2 平台参与主体

1.2.1 政府部门

时间银行养老平台是由政府牵头建设“储蓄时间、兑换服务”的信息化服务平台。通过出台相关的政策来鼓励多方志愿者参与，支持医疗机构、商超机构、餐饮机构、家政机构等入驻，提供多维度的服务体系建设。市级平台实时收集并展示时间银行数据，便于开展监管活动并制定更为合理的相关政策。因此，政府部门要承担“时间银行银监会”的职责。

1.2.2 服务机构

时间银行需多方机构提供不同的养老相关服务，需要服务机构数据对接，来实现部分数据的共享。由于时间币以及服务机构涉及交易具有金融属性。因此，要建立强而稳的数据安全机制。区块链技术符合时间银行场景，能够有效保障数据安全。

1.2.3 老年人

老年人作为服务需求方，通过注册且有时间币的前提下方可发布需求即“服务下单”，对志愿者的服务进行评价，并向志愿者支付时间币。老人可以通过消费来获得时间币。

1.2.4 志愿者

志愿者通过实名认证后即可“服务接单”，签到后开始计时。通过时间币可兑换相应的服务。目前，现有的微信小程序中时间币仅可兑换小商品，足可见后期兑换养老服务是个攻坚难题。

1.3 平台应用与发展趋势

时间银行在很大程度上缓解了养老难的问题，得到了社会各界的认可与好评。但存在诸多技术层面的问题：第一，时间银行的时间币的兑换服务跨区问题。在A地积累的时间货币如何在B地兑换服务。目前尚未建立统一的通存通兑的标准体系。第二，缺乏统一的服务质量标准体系。志愿者签到后计时，老年人对志愿者服务的评价存在主观性因素，不真实的评价会影响志愿者的信誉。第三，时间银行目前处于建设的前期阶段，由于兑现志愿者所需的养老服务时间较长，如何长期安全保存这些数据极为重要。

基于区块链技术的时间银行养老平台可以解决上述问题。在采用区块链技术可借鉴区块链技术在其他行业信息化系统中的应用。如果能搭建跨区的时间银行区块链平台，不仅可以解决数据安全保存的问题，也可以实现时间币的跨区兑换，可增加志愿者的服务意愿，有利于时间银行的可持续发展。

2 基于区块链的时间银行养老平台架构设计

2.1 设计目标

建立全市统一的区块链时间银行养老平台，提供区块链基础平台服务，提供养老服务区块链应用建设与支撑服务，满足区块链应用数据的迁移服务。充分发挥区块链技术在促进时间银行数据的全业务流动、建设安全可信的数据安全保障体系。

2.2 平台架构设计

2.2.1 业务分析

以市级为例，需构建市级、区/县、街道、居委会四级时间银行养老平台。市级时间养老平台的系统结构示意如图1所示，以时间银行养老平台为核心建设内容，以邀请多方志愿者参与为基础保障，以满足老年人养老服务所需为业务导向，促使时间养老服务平台服务模块化、定制化，平台可部署于政务云和物理服务器上。由于分布的网点较多，基于数据的保密性，为防止数据泄露，在平台设计中采用区块链技术，以“区块链+智慧养老”共同构建区块链时间银行养老平台。

根据时间银行的概念以及各地探索实践情况，时间银行养老平台是以老年人的需求为业务导向，实现“下单-接单-签到-评价-结算”的闭环管理。在平台中，类似于“服务超市”的理念，来实现老年人、志愿者以及服务机构的业务。业务示意如图2所示。

2.2.2 系统整体架构

标准的区块链架构可分为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层[14]。基于营业务特性，本系统整体架构也分为六层：资源层、调度层、区块链、服务层、接口层、应用层。系统整体架构如图3所示。

资源层主要依据实际情况来选择部署的载体如云平台还是传统的物理服务器；调度层主要是容器集群管理系统Kubernetes以及分布式存储系统如Ceph、GlusterFS；区块链主要是常见的几种架构如Hyperledger Fabric、Stellar、Ethereum以及其他特殊的区块链；合约层主要用来制定交易的方式和流程的细节主要包括合约管理和监控管理；接口层主要是对第三方提供接口服务；应用层主要是根据实际应用而设计的SAAA层应用。

2.3 系统功能设计

系统整体架构设计如图4所示。

2.3.1 基础功能

基础功能主要包括：用户注册、用户注销、需求发布、评价反馈、志愿填报、服务签到、在线商城、积分兑换、信息发布、信息管理等。

2.3.2 业务功能

业务功能主要包括：信息审核、业务跟踪、信息查询、统计分析、需求下单、志愿接单、订单归档、结算管理、时间币消费、时间币提现等。

2.3.3 区块链功能

2.3.3.1 区块链基础平台

区块链基础平台为区块链网络底层提供高效可靠的运行环境，基于基础资源的计算、存储与网络资源实现多方共识、共同维护的分布式账本，底层框架采用可插拔开发框架模式。建设内容主要包括：分布式账本服务、网络服务、加密算法、共识算法、访问控制服务、合约引擎、区块链APP开发框架等。

2.3.3.2 区块链BaaS平台

作为市级时间银行养老平台的统一对外服务平台，提供一站式标准化可信区块链服务能力，用以后期部署开发区块链创新应用，并具备高应用的扩展能力和适应能力，为区块链应用气功高可靠性保障。

2.3.3.3 区块链管理平台

政务区块链管理平台主要是面向平台管理部门，提供整个区块链底层网络的运行管控，达到集中统一化管理，通过区块链网络协议融合技术，满足不同区块链底层网络接入时的弹性扩张与收缩。要求包含区块链网络管理、区块链节点管理、区块链通道管理、智能合约管理、区块链运行监控、用户及权限管理、业务管理、区块链可视化展示。

2.3.3.4 基于区块链的应用场景设计

提供基于区块链技术的政务应用场景设计，使用市级时间银行养老平台区块链平台可授权于委托代理人处理事项，并将授权过程上传取证，便于后期授权过程追溯和监管。同时，利用区块链然具有可追溯、防篡改、分布式等内生特性，建立事件的全流程的关键信息上链，实现事件的可追溯。

2.3.3.5 区块链接口服务

基于区块链应用支撑引擎提供区块链接口服务，用于快速搭建基于区块链底层技术的上层区块链应用系统，提供的功能服务主要包括：区块链应用管理、快速构建业务协同链上应用、链上数据资源管理服务、业务逻辑合约化管理、链上数据开放服务、链下业务应用数据验证服务等。区块链应用支撑引擎将区块链对外提供的服务层次化、模块化，让服务能够复用，使得其对上能提供业务功能，对下能整合数据。通过功能模块组合快速实现区块链与电子政务场景的结合。

2.3.3.6 区块链数据迁移

提供区块链数据迁移方案和迁移服务适配中间件，实现区块链数据完整有效迁移，保证数据可信可用。

3 架构特点

通过设计相关的监管机制，使得入网用户选择性匿名，即用户和用户之间可以完全匿名，但是监管机构可以识别用户的真实身份。在系统的实际运营过程中，监管机构除了能够查阅相关用户的真实身份外，并不具備控制系统的能力。系统本身依然还是一个“自治系统”。既能够保证监管的需求，同时又能够保障用户的隐私。

通过基于区块链技术的时间银行养老平台，需要服务的人员或者机构可以在系统中发布服务需求，志愿者可为需要服务的人提供相应的服务，在帮助他人的同时可以获取相应的积分，时间积分（时间币）可以跨机构，跨地域流通使用，从而形成时间银行平台系统为枢纽的生态圈。

根据业务流程，构建市级统一的区块链时间银行养老平台，特点有：在传统系统架构的功能上，增加区块链，可确保数据存储与传输安全，以区块链加固数据的高安全性，为多年后时间兑换提供了不可篡改的真实数据；后期执行跨区的“通存通兑”，仅需要执行区块链数据迁移即可，保障了数据对接的高效性；由市级统一构建对外服务接口，便于集中式管理、降低运维成本；将区块链技术应用到时间银行养老业务中，提升时间的公信力和运营化水平。

4 结论

区块链技术作为一种成熟的技术工具，应用于时间银行养老平台，从底层技术对业务和数据进行加固。基于数据重要性以及长期安全存储使用，及时建设市级区块链时间银行养老平台有助于构建省级区块链时间银行养老平台，有效消除不同市级平台的差异。依托于省级平台间的区块链技术，实现未来跨区的时间兑换服务，有助于提升年轻志愿者积极参与时间银行的热情，为我国的社会养老事业奠定安全的保障基础。

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