基于區塊鏈技術的時間銀行養老平臺架構研究

刁琦 林敏

摘? 要：依托區塊鏈的內在安全特性，應用于時間銀行養老平臺建設，形成志愿者的服務鏈，采用加密算法和共識機制等有效防篡改，便于后期信息追溯；對外提供統一的服務接口，便于與第三方對接提供快速的安全服務能力。針對現有平臺存在的不足之處，設計出一種功能全面、系統安全的平臺架構，有效解決時間銀行養老平臺數據安全問題，提供“通存通兌”的跨區可信體系和數據驗證能力，加強平臺的可持續應用，更大發揮未來價值。

關鍵詞：區塊鏈；時間銀行；養老；數據安全

中圖分類號：TP311.1? 文獻標識碼：A? 文章編號：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

養老問題是我國民生難題之一，老齡化指數日趨增延，養老難問題日益突出。據《2021年民政事業發展統計公報》統計，2021年，我國超過60歲的老人數量達到2.67億人，占比18.9%；超過65歲的老人達到2.01億人，占比14.2%。截至2021年底，全國共有各類養老機構和設施35.8萬個，養老床位合計815.9萬張。從數據上可看出，當前的基礎設施建設無法有效解決空巢獨居老人的養老難題。養老機構雖然提供一定的養老服務能力，但存在管理體系不完善、人才隊伍短缺、服務供給與老年人需求矛盾、養老服務產業宣傳扶持力度小等問題[1]。

時間銀行的提出，為解決養老問題提供了有效的可持續解決途徑[2]。時間銀行是旨在邀請多方志愿者（個人、組織）參與社會養老來強化社保體系，通過為老人提供服務積攢時間幣，從而兌換后期自身養老所需的相關服務。我國時間銀行互助養老模式的探索實踐最早始于1998年4月的上海市虹口區提籃橋街道晉陽居委會，其次是1999年初的北京市朝陽區潘家園區松榆里第一居委會和廣州的壽星大廈[3]。隨后，全國各地如重慶、廣西、江蘇、浙江等相繼開展了時間銀行互助養老的社區試點工作，并取得了一定的經驗和成效。

《中國時間銀行發展研究報告》（2021）文件中指出，時間銀行從管理歸屬上可劃分為三種：政府主導型、社會組織主導型和企業主導型，并倡導政府、高校、企業、社會等多方力量協同參與。各地出臺的政策有《北京市養老服務時間銀行實施方案（試行）》（2022年6月1日）、《南京市養老服務時間銀行實施方案（試行）》（2019年7月）、《武漢市推進“互聯網+居家養老”新模式實施方案》（2018年1月）、《青島市養老服務時間銀行實施方案（試行）》（2021年4月14日）。

部分地區的時間銀行養老平臺已經上線運營，已取得較好的成效。本文旨在傳統時間銀行養老平臺基礎上，引入區塊鏈技術，以提升數據安全、信息追溯、未來跨區“通存通兌”的時間銀行養老服務平臺。

區塊鏈技術最早提出于比特幣交易，是一種去中心化、防篡改的分布式記賬數據庫?；谄浒踩匦?，在金融領域、農業、醫療養老、教育等領域中有廣泛應用。文獻[4]指出區塊鏈加強了財務系統中會計數據安全性與透明性的保障；文獻[5]以“六層三區”構建高校圖書館科學數據管理系統模型，區塊鏈有效保障了數據安全問題；文獻[6]提出一種基于網路層的非完全可信執行場景中糧油質量安全專用型區塊鏈網絡結構，有效提高了節點的隱私安全；文獻[7]采用區塊鏈將用戶信息及數據的摘要上鏈，實現共享航班信息，達到信息相互防篡改及可追溯。文獻[8]提出了一種基于區塊鏈網絡環境下的區中心化存儲空間交易系統，提升了租賃交易平臺的安全性。文獻[9]指出能源交易系統中采用區塊鏈可加強參與主體的信任度，可實現區中心化自治。文獻[10]設計一種基于區塊鏈的醫療結合養老機構衛生服務質量評價系統，為老年人選擇醫療機構提供了參考和依據；文獻[11]指出區塊鏈中的非對稱加密技術能夠提供便捷，并決定信息的公開透明與隱匿程度。

在區塊鏈時間銀行養老平臺方面，文獻[12]采用區塊鏈去中心化特性將原先單個運維賬本更改為無法篡改的分布式共享賬本；文獻[13]指出將區塊鏈技術應用于公益時間銀行系統可有效避免數據集中化帶來的弊端。

綜上所述，區塊鏈在多個行業信息化系統已經應用，有效保障了數據安全。但有關時間銀行養老平臺架構研究的內容并不多，更缺乏從區塊鏈技術視覺研究時間銀行養老平臺的架構、業務及功能。時間銀行并非是3到5年的短暫項目，而是一項長期復雜的數據存儲和應用工程，數據的安全性成為最為關注的技術問題之一。因此，本研究從區塊鏈技術視覺對時間銀行養老平臺的架構進行設計，并以業務為導向全面分析建設路徑及應用。

1? 時間銀行養老平臺建設與應用現狀

1.1? 平臺概況

自2019年以來，全國多地建設的時間銀行信息化平臺開始上線運營，包括北京時間銀行公益平臺、上海養老時間銀行、廣州公益時間銀行、青島養老服務時間銀行、“我的南京”APP等。建設內容主要包括：實名認證（個人、組織）、服務發布、志愿者申請、服務記錄、在線商城、積分服務、政策法規、信息發布等。志愿者、老人均可通過手機客戶端來進行操作，由市級平臺進行時間、志愿者、服務對象、訂單等指標的多維度展示分析，從而對全市的志愿服務情況進行實時監測。

1.2? 平臺參與主體

1.2.1? 政府部門

時間銀行養老平臺是由政府牽頭建設“儲蓄時間、兌換服務”的信息化服務平臺。通過出臺相關的政策來鼓勵多方志愿者參與，支持醫療機構、商超機構、餐飲機構、家政機構等入駐，提供多維度的服務體系建設。市級平臺實時收集并展示時間銀行數據，便于開展監管活動并制定更為合理的相關政策。因此，政府部門要承擔“時間銀行銀監會”的職責。

1.2.2? 服務機構

時間銀行需多方機構提供不同的養老相關服務，需要服務機構數據對接，來實現部分數據的共享。由于時間幣以及服務機構涉及交易具有金融屬性。因此，要建立強而穩的數據安全機制。區塊鏈技術符合時間銀行場景，能夠有效保障數據安全。

1.2.3? 老年人

老年人作為服務需求方，通過注冊且有時間幣的前提下方可發布需求即“服務下單”，對志愿者的服務進行評價，并向志愿者支付時間幣。老人可以通過消費來獲得時間幣。

1.2.4? 志愿者

志愿者通過實名認證后即可“服務接單”，簽到后開始計時。通過時間幣可兌換相應的服務。目前，現有的微信小程序中時間幣僅可兌換小商品，足可見后期兌換養老服務是個攻堅難題。

1.3? 平臺應用與發展趨勢

時間銀行在很大程度上緩解了養老難的問題，得到了社會各界的認可與好評。但存在諸多技術層面的問題：第一，時間銀行的時間幣的兌換服務跨區問題。在A地積累的時間貨幣如何在B地兌換服務。目前尚未建立統一的通存通兌的標準體系。第二，缺乏統一的服務質量標準體系。志愿者簽到后計時，老年人對志愿者服務的評價存在主觀性因素，不真實的評價會影響志愿者的信譽。第三，時間銀行目前處于建設的前期階段，由于兌現志愿者所需的養老服務時間較長，如何長期安全保存這些數據極為重要。

基于區塊鏈技術的時間銀行養老平臺可以解決上述問題。在采用區塊鏈技術可借鑒區塊鏈技術在其他行業信息化系統中的應用。如果能搭建跨區的時間銀行區塊鏈平臺，不僅可以解決數據安全保存的問題，也可以實現時間幣的跨區兌換，可增加志愿者的服務意愿，有利于時間銀行的可持續發展。

2? 基于區塊鏈的時間銀行養老平臺架構設計

2.1? 設計目標

建立全市統一的區塊鏈時間銀行養老平臺，提供區塊鏈基礎平臺服務，提供養老服務區塊鏈應用建設與支撐服務，滿足區塊鏈應用數據的遷移服務。充分發揮區塊鏈技術在促進時間銀行數據的全業務流動、建設安全可信的數據安全保障體系。

2.2? 平臺架構設計

2.2.1? 業務分析

以市級為例，需構建市級、區/縣、街道、居委會四級時間銀行養老平臺。市級時間養老平臺的系統結構示意如圖1所示，以時間銀行養老平臺為核心建設內容，以邀請多方志愿者參與為基礎保障，以滿足老年人養老服務所需為業務導向，促使時間養老服務平臺服務模塊化、定制化，平臺可部署于政務云和物理服務器上。由于分布的網點較多，基于數據的保密性，為防止數據泄露，在平臺設計中采用區塊鏈技術，以“區塊鏈+智慧養老”共同構建區塊鏈時間銀行養老平臺。

根據時間銀行的概念以及各地探索實踐情況，時間銀行養老平臺是以老年人的需求為業務導向，實現“下單-接單-簽到-評價-結算”的閉環管理。在平臺中，類似于“服務超市”的理念，來實現老年人、志愿者以及服務機構的業務。業務示意如圖2所示。

2.2.2? 系統整體架構

標準的區塊鏈架構可分為數據層、網絡層、共識層、激勵層、合約層和應用層[14]?；跔I業務特性，本系統整體架構也分為六層：資源層、調度層、區塊鏈、服務層、接口層、應用層。系統整體架構如圖3所示。

資源層主要依據實際情況來選擇部署的載體如云平臺還是傳統的物理服務器；調度層主要是容器集群管理系統Kubernetes以及分布式存儲系統如Ceph、GlusterFS；區塊鏈主要是常見的幾種架構如Hyperledger Fabric、Stellar、Ethereum以及其他特殊的區塊鏈；合約層主要用來制定交易的方式和流程的細節主要包括合約管理和監控管理；接口層主要是對第三方提供接口服務；應用層主要是根據實際應用而設計的SAAA層應用。

2.3? 系統功能設計

系統整體架構設計如圖4所示。

2.3.1? 基礎功能

基礎功能主要包括：用戶注冊、用戶注銷、需求發布、評價反饋、志愿填報、服務簽到、在線商城、積分兌換、信息發布、信息管理等。

2.3.2? 業務功能

業務功能主要包括：信息審核、業務跟蹤、信息查詢、統計分析、需求下單、志愿接單、訂單歸檔、結算管理、時間幣消費、時間幣提現等。

2.3.3? 區塊鏈功能

2.3.3.1? 區塊鏈基礎平臺

區塊鏈基礎平臺為區塊鏈網絡底層提供高效可靠的運行環境，基于基礎資源的計算、存儲與網絡資源實現多方共識、共同維護的分布式賬本，底層框架采用可插拔開發框架模式。建設內容主要包括：分布式賬本服務、網絡服務、加密算法、共識算法、訪問控制服務、合約引擎、區塊鏈APP開發框架等。

2.3.3.2? 區塊鏈BaaS平臺

作為市級時間銀行養老平臺的統一對外服務平臺，提供一站式標準化可信區塊鏈服務能力，用以后期部署開發區塊鏈創新應用，并具備高應用的擴展能力和適應能力，為區塊鏈應用氣功高可靠性保障。

2.3.3.3? 區塊鏈管理平臺

政務區塊鏈管理平臺主要是面向平臺管理部門，提供整個區塊鏈底層網絡的運行管控，達到集中統一化管理，通過區塊鏈網絡協議融合技術，滿足不同區塊鏈底層網絡接入時的彈性擴張與收縮。要求包含區塊鏈網絡管理、區塊鏈節點管理、區塊鏈通道管理、智能合約管理、區塊鏈運行監控、用戶及權限管理、業務管理、區塊鏈可視化展示。

2.3.3.4? 基于區塊鏈的應用場景設計

提供基于區塊鏈技術的政務應用場景設計，使用市級時間銀行養老平臺區塊鏈平臺可授權于委托代理人處理事項，并將授權過程上傳取證，便于后期授權過程追溯和監管。同時，利用區塊鏈然具有可追溯、防篡改、分布式等內生特性，建立事件的全流程的關鍵信息上鏈，實現事件的可追溯。

2.3.3.5? 區塊鏈接口服務

基于區塊鏈應用支撐引擎提供區塊鏈接口服務，用于快速搭建基于區塊鏈底層技術的上層區塊鏈應用系統，提供的功能服務主要包括：區塊鏈應用管理、快速構建業務協同鏈上應用、鏈上數據資源管理服務、業務邏輯合約化管理、鏈上數據開放服務、鏈下業務應用數據驗證服務等。區塊鏈應用支撐引擎將區塊鏈對外提供的服務層次化、模塊化，讓服務能夠復用，使得其對上能提供業務功能，對下能整合數據。通過功能模塊組合快速實現區塊鏈與電子政務場景的結合。

2.3.3.6? 區塊鏈數據遷移

提供區塊鏈數據遷移方案和遷移服務適配中間件，實現區塊鏈數據完整有效遷移，保證數據可信可用。

3? 架構特點

通過設計相關的監管機制，使得入網用戶選擇性匿名，即用戶和用戶之間可以完全匿名，但是監管機構可以識別用戶的真實身份。在系統的實際運營過程中，監管機構除了能夠查閱相關用戶的真實身份外，并不具備控制系統的能力。系統本身依然還是一個“自治系統”。既能夠保證監管的需求，同時又能夠保障用戶的隱私。

通過基于區塊鏈技術的時間銀行養老平臺，需要服務的人員或者機構可以在系統中發布服務需求，志愿者可為需要服務的人提供相應的服務，在幫助他人的同時可以獲取相應的積分，時間積分（時間幣）可以跨機構，跨地域流通使用，從而形成時間銀行平臺系統為樞紐的生態圈。

根據業務流程，構建市級統一的區塊鏈時間銀行養老平臺，特點有：在傳統系統架構的功能上，增加區塊鏈，可確保數據存儲與傳輸安全，以區塊鏈加固數據的高安全性，為多年后時間兌換提供了不可篡改的真實數據；后期執行跨區的“通存通兌”，僅需要執行區塊鏈數據遷移即可，保障了數據對接的高效性；由市級統一構建對外服務接口，便于集中式管理、降低運維成本；將區塊鏈技術應用到時間銀行養老業務中，提升時間的公信力和運營化水平。

4? 結? 論

區塊鏈技術作為一種成熟的技術工具，應用于時間銀行養老平臺，從底層技術對業務和數據進行加固?；跀祿匾砸约伴L期安全存儲使用，及時建設市級區塊鏈時間銀行養老平臺有助于構建省級區塊鏈時間銀行養老平臺，有效消除不同市級平臺的差異。依托于省級平臺間的區塊鏈技術，實現未來跨區的時間兌換服務，有助于提升年輕志愿者積極參與時間銀行的熱情，為我國的社會養老事業奠定安全的保障基礎。

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作者簡介：刁琦（1989—），男，漢族，河南商丘人，講師，碩士研究生，研究方向：智能計算及應用；通訊作者：林敏（1984—），男，漢族，浙江溫州人，高級工程師，碩士研究生，研究方向：網絡安全、軟件工程方向。