基于区块链非同质化代币的软件订阅模型

摘要：在软件销售场景中，越来越多的企业采用软件订阅模式，但中心化授权带来了诸如安全和效率等方面的限制，例如服务端容易受到攻击，导致盗版问题的出现。为了解决这些问题，有人提出了一种以非同质化代币为基础的软件订阅模型。这种模型利用以太坊智能合约来确保信息不会被篡改，并且将软件订阅的生命周期映射到区块链上。具体来说，该模型使用非同质化代币进行操作，销售商和购买者可以通过与智能合约进行交互来实现订阅流程。这种方法不仅可以提升安全性，还可以提高效率和增加透明度。

关键词：区块链；非同质化代币；数字凭证

一、引言

随着云计算技术的高速发展，软件销售方式也在发生变革。传统的产品密钥封装和软件存储介质销售模式正在被软件订阅与支持（S&S）所取代。S&S模式允许用户根据自身需求下载、安装、授权和续订软件，有效提升了用户体验和操作灵活性。但是，在S&S模式下，授权过程通常采用中心化模式，这对安全性能和授权效率产生较大影响，可能发生非法篡改授权信息的情况，导致用户无法顺利购买和使用软件。此外，未经授权的用户可能会故意传播软件，增加盗版风险。因此，S&S模式所面临的安全性和可靠性问题已经引起了广泛关注。

为了解决这些问题，一种被广泛研究的方案是采用去中心化技术。去中心化技术能够在保证数据安全性和隐私性的同时，提高授权效率和可靠性，有效降低盗版风险，将其应用于S&S模式，不仅能够提高其安全性和可靠性，还能够提高其商业竞争力和用户体验。

区块链是一种常见的去中心化技术，通常通过分布式同步协议实现，旨在解决系统信任问题，其主要特点是数据不可篡改性和公开性。以太坊是一种广泛应用的区块链技术，允许节点编程，因此开发人员可以通过编写和部署智能合约来实现指定功能。除了电子现金支付等服务外，现如今区块链技术还广泛应用于无权威第三方提供的场景。以太坊改进提案（EIP）是一种由以太坊开源社区提出的创新性调整传统方案，并被归入官方标准的技术。EIP-721引入了一种全新的代币标准，即非同质化代币（NFT）。NFT指的是不可替换且具有独特特征的资产，这种资产不可分割且具有唯一性，能够真实反映现实中的债务和个人资产状况。

本文旨在将区块链技术应用于软件购买和订阅场景，并以NFT订阅模型为基础，将现实情况转化为NFT。通过铸造、授权和鉴权等多种途径，可以实现对软件管理权限的控制。这种方法使得软件管理变得更加透明、可追溯、可信任，并且避免了传统软件购买和订阅模型中可能出现的不公正行为。

二、相关综述研究

（一）软件订阅服务

随着SSME学科体系的提出，软件销售模式已逐步从传统的产品销售转向服务销售，其中SaaS和S&S是代表性的模式之一。尽管S&S模式有助于销售方资金稳定和降低运营风险，但该模式通过中心化进行授权和认证，存在被篡改的风险，同时还容易面临盗版等问题。为了解决这些问题，研究人员提出采用去中心化技术，该技术提供更加安全、透明和可靠的授權服务，从而有效防止盗版和非法传播。去中心化技术的S&S模式不但可以提高安全性和可靠性，同时还能够提高商业竞争力和用户体验。随着区块链技术、IPFS等技术的不断发展，S&S模式还可以进一步改进和完善，如采用区块链技术实现去中心化的授权和认证，利用IPFS等技术提高资源分发效率和可靠性，从而降低运营成本。因此，采用去中心化技术应用于S&S模式，具有很大的潜力和发展前景。

（二）区块链

近年来，区块链技术的快速发展带来了众多的应用场景。其中，基于区块链的去中心化应用（DAPP）和去中心化金融（Defi）是其中最具潜力和影响力的两个领域。

随着以太坊等平台的不断完善和发展，越来越多的DAPP项目涌现出来，这些DAPP项目可以实现各种各样的功能，如数字货币交易、身份认证、存证和游戏等。DAPP的开发与部署也变得越来越简单和便捷，开发者和用户可以通过智能合约来实现程序逻辑和交互，从而使应用更加透明、安全和高效。未来，随着区块链技术的进一步发展和普及，DAPP的应用场景和规模还将进一步扩大。

在Defi方面，去中心化金融正在成为区块链技术最有前途的应用领域之一。Defi的主要目的是通过去中心化的方式提供金融服务，例如借贷、交易、支付等。Defi利用区块链技术的去中心化特点，实现了更加公平、安全和便捷的金融服务，同时还具有高度的透明性和互操作性。Defi生态系统目前还处于早期发展阶段，但已经涌现出了不少成功的项目和平台，如MakerDAO、Uniswap、Compound等。未来，随着Defi的不断发展和完善，其在金融领域的影响力和重要性还将进一步提高。

（三）非同质化代币

非同质化代币（NFT）是一种基于区块链技术的数字代币，每个代币都具有唯一的身份和属性。与传统代币不同，NFT是不可替代的，具有独特性和稀缺性，因此被广泛用于数字艺术、游戏道具、虚拟土地和数字藏品等领域。NFT的前世可以追溯到2012年，当时基于比特币的彩色币项目推出了代表特定资产的彩色代币。NFT适用于需要证明唯一性和独特性的领域，如数字艺术、游戏道具和虚拟土地等，而同质化代币适用于需要互换性和流通性的领域，如数字货币交易等。但这种代币并没有引起广泛关注，直到以太坊的智能合约出现后，NFT才得到了快速发展。

三、系统设计

（一）Smart-Subsc 需求分析

对于传统的客户端-服务端模式的订阅和授权，一旦服务器受到外部攻击，用户个人信息的安全性就会受到威胁。为了解决这些安全问题，Smart-Subsc应用了区块链技术，为用户和销售商提供了一种安全可靠的解决方案。Smart-Subsc具有以下突出特点和功能：

采用去中心化的区块链技术，保证了授权和认证的安全性和可靠性。

通过智能合约实现自动化的授权流程，简化了订阅和授权的流程，同时还能够提高操作效率。

支持多种数字凭证类型，包括非同质化代币和同质化代币等，以适应不同的订阅需求。

提供了便捷的订阅管理和监控功能，用户可以随时查看自己的订阅情况并进行管理。

为销售商提供了多种收益模式，包括订阅费、广告费等，从而提高了销售商的收益和盈利能力。

通过以上功能，Smart-Subsc利用区块链技术为软件订阅市场提供了一种创新的解决方案。它不仅保证了订阅信息的安全性，还为用户和销售商提供了简单易用的操作体验，以及灵活透明的订阅管理。这一方案有助于提升软件订阅行业的整体水平，为企业用户和个人用户创造更多价值。

（二）Smart-Subsc 功能设计

在本研究中，以传统客户端-授权销售模式为基础，借助NFT智能合约技术对软件订阅进行管理，设计了一种新颖的订阅管理方法，使订阅者能够方便地完成购买和取消订阅等操作。基于此方法，订阅者可以查询订阅软件的价格和其他关键信息，销售者则可以利用智能合约查询订阅信息并在规定期限内确认，以及清理过期订阅。

提出了一种基于区块链的软件订阅管理系统Smart-Subsc，其主要的建设步骤如下：

建立智能合约：首先建立一个智能合约，用于存储订阅信息和相关的数据，包括软件名称、价格、订阅期限等。

用户注册：用户注册时，要求用户提供必要的个人信息，如用户名、密码等，以建立用户的身份。

创建数字身份：为每个用户创建一个唯一的数字身份，通过身份验证和公钥、私钥技术来确保身份的真实性和安全性。

购买软件订阅：用户在订阅页面选择订阅方案，通过智能合约完成购买并获得数字凭证作为订阅证明。

查询订阅信息：用户可以通过智能合约查询订阅信息、价格等关键信息，并根据需求进行取消订阅操作。

定期确认：销售商可以利用智能合约查询订阅信息，确认订阅并更新订阅状态。

自动清理：在订阅期限结束时，智能合约自动清理过期订阅，以保证系统的可靠性和有效性。

加密存储：所有的订阅信息和用户信息都经过加密存储，以确保信息的安全性和隐私性。

以上步骤中，利用区块链技术提供去中心化的授权和认证服务，防止数据篡改和盗用，有效提高软件订阅服务的可信度和安全性。同时，数字身份认证技术确保了用户身份的真实性和安全性。该系统具有安全、可靠、透明、灵活等优点，可广泛应用于软件订阅和授权领域。

（三）Smart-Subsc 合约设计

Smart-Subsc合约是一种基于NFT智能合约技术的软件订阅管理模型，它采用了传统客户端-授权服务端模型。该合约为订阅者提供了一种便捷的购买和取消订阅服务的方式，并简化销售商的操作流程，同时，销售商也可以通过与该合约进行交互，查询、确认、激活订阅者的信息，并及时删除过期的订阅信息，从而提高了销售商和订阅者之间的互动效率。

由于该合约采用了去中心化的订阅状态管理方式，充分发挥了NFT的独特优势，保障了订阅过程的安全性和透明性。此外，Smart-Subsc合约设计包含了多个重要功能，包括销售商的服务端地址（server）、当前订阅价格（price）、取款服务费率（serviceFeeRate）、下一个NFT的ID（tokenIdMax）以及订阅者余额（deposit）等。

销售商可以在智能合约中注册自己的服务地址，订阅者可以通过访问该地址来获得销售商的服务。订阅者可以通过与智能合约进行交互，获取当前的订阅价格信息，并使用代币来购买订阅服务，而智能合约会扣除相应的代币，并将订阅费和服务费转移到销售商的账户中。此外，智能合约还指定了下一个NFT的ID，当订阅者购买订阅服务时，他们将获得一个唯一的NFT来证明他们已经购买了订阅服务，当订阅服务到期时，订阅者将失去这个NFT。

除了之前提到的销售商的服务端地址（server）、当前订阅价格（price）、取款服务费率（serviceFeeRate）、下一个NFT的ID（tokenIdMax）以及訂阅者余额（deposit）等功能外，Smart-Subsc智能合约还包括了其他设计方面的内容。

例如，智能合约还可以指定订阅服务的有效期限（subscriptionPeriod），订阅者需要在购买订阅服务时指定有效期限。当订阅服务到期时，订阅者需要再次购买订阅服务才能继续使用。此外，订阅者可以通过与智能合约进行交互，查询其当前的订阅状态（subscriptionStatus），包括剩余有效期限和已使用的订阅期限。智能合约可以设定退款政策（refundPolicy），规定订阅者在取消订阅服务后可以获得多少的退款金额，而这个退款政策通常是由销售商自行制定并在智能合约中进行规定的。除此之外，智能合约还可以通过指定订阅者的身份信息（identityInfo），以确保订阅者的身份和安全性。因此，为了保证合约的安全性和可靠性，Smart-Subsc智能合约还需要具备一些安全机制，例如限制交易频率（transactionRateLimit）、监控交易异常（transactionMonitoring）等。

为了更准确地将现实世界中的软件销售映射到区块链上，采用波动较小的数字货币进行支付是一种值得考虑的方法，例如稳定币。实际上，Smart-Subsc智能合约可以支持任何ERC20代币，包括USDT、DAI等稳定币。稳定币作为支付方式可以降低由于数字货币价格波动带来的风险和不确定性，从而提高支付的可预测性和稳定性。Smart-Subsc智能合约的多样性和灵活性使得用户可以选择适合自己的数字货币进行支付，从而更好地映射现实世界中的软件销售到区块链上。

四、结束语

本研究基于NFT模型的关键特性设计了一种软件订阅模型，旨在计算和理解订阅者与链下销售商之间的合约调用成本。研究发现软件订阅模型存在高交易手续费的问题，针对此问题提出了一种链上存证、链下支付的解决方案，并改进和补充了Defi和NFT的研究应用。该模型可以有效融合NFT与软件订阅和支持模式，从而解决中心化软件授权场景中订阅信息被篡改导致的盗版问题。NFT模型具备对特定现实世界资产进行定制化的特点，未来还有更广泛的应用场景和深入研究空间，为数字资产管理领域提供广阔的发展空间，同时也为软件行业带来了新的机遇和挑战。

作者单位：王漱石 三亚学院

参  考  文  献

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