應用以太坊智能合約導入自動化分潤機制之研究

黃瓊慧 鄭伯壎

國立高雄師範大學軟體工程與管理學系

gword1101@gmail.com cph＠nknu.edu.tw

摘要

為了要結合更大市場規模，越來越多行業加入

創新服務，利用網路平台轉型以體驗為出發點，結

合 O2O 通路新思維行銷模式，整合線上線下全通路

與顧客進行互動。然而當商品帶上網路平台後，除

了不斷發想創新創意吸引目標受眾，如何改善提升

平台交易品質與安全性對於使用者更甚為重要，本

研究的目的將運用區塊鏈的智能合約（ Smart

Contract）技術以改善目前網路平台交易所產生的潛

在問題。將開發一個雛型系統，結合區塊鏈以太坊

（Ethereum）所打造智能合約平台來直接進行資產

移轉功能，以合約導向程式語言 Solidity 來設計平

台分潤機制，處理合約建立、合約執行、合約履行

等流程，讓系統自動執行利潤計算與分配相對比例，

並予合約中記載持有者與分潤者，不再需要平台後

端人員進行人工審核分配。透由智能合約自動化分

潤之技術，簡化傳統業務利潤分配之流程與提升履

約安全與效能，未來將此研究衍生至各交易共享平

台，讓交易流程更順暢。

關鍵詞：區塊鏈、以太坊、智能合約、分潤、合約

導向式程式語言。

Abstract

To integrate the larger market scale, more and

more industries adopt innovative services. They

utilized the network platform transformation to

experience and then combined with the new thinking

marketing model of the Online To Offline channel to

integrate the channel interactions with customers.

However, outlooks in the network platform are

gradually innovate to attract their target uses. Hence it

is important for stakeholders to understand how to

improve the quality and security of transactions on such

a platform. The purpose of this study is to use smart

con-tract technology under the blockchain to im-prove

the potential problems arising from cur-rent online

platform transactions. We develop a prototype system

to integrate the blockchain Ethereum, build a smart

contract platform to directly transfer assets, use the

contract-oriented programming language Solidity to

de-sign sharing mechanism platform. It handles the

contract establishment, contract execution, and contract

fulfillment, so it can automatically perform the

calculation of relative ratio of profits for further

distribution, record the holder and the runner in the

contract, and eliminate the need for its back-end

personnel to perform manual audit assignment.

Through our technology of profit-sharing con-tract

automation, it could simplify the traditional business

profit distribution process and improve performance

safety and effectiveness. Our outcomes can be adopted

to the transaction sharing platform and let their

transaction process become smoother.

Keywords: Blockchain, Ethereum, Smart Contract,

Division, Contract-oriented Programming Language.

1. 緒論

互聯網4.0創造全通路時代並顛覆傳統銷售模

式，整合銷售、金流、物流、服務達到服務零距離，

但隨之引發的問題是（一）當商品資訊透明化，市

場價格競爭更為激烈，價格戰導致賣家利潤低薄

（二）透由線上第三方支付服務手續費用高，目前

零售業者若是透由電商平台銷售，款項銀行將先撥

款給第三方合作金流平台，再由第三方平台抽取一

定比率收續費後才進行撥款給零售商，目前依台灣

台灣各大商城平台抽成比例為：富邦 mom 商城

2.5%~5%、PChome 商店街2%~5%、shopee 商城抽

5%、奇摩商城 3.2%~8%;若是自營品牌官網電商亦

會向金流整合服務公司申請雲端金流介接服務，需

要支付年費、設定費與 每筆交易所產生之手續費，

每家金融服務公司所收 取費用不同[1]，經整理費

用如表1[2][3][4][5][6]。

表1 第三方支付公司平台介接信用卡手續費

區塊鏈技術透由密碼學技術將資料編碼，將資

料編碼加強傳送與保存之安全性，帳本透過去中心

和交易信任度，由多個節點共同維護，交易資料與

資訊是無法輕易被竄改，區塊鏈特性如圖1擁有可

溯性、去中心化、匿名性、安全性、獨立性、開放

性六大特性，使得區塊鏈技術近年受到重視，尤其

智能合約技術的發展，讓去中心化架構逐漸被廣為

應用。本研究運用區塊鏈去中心化與竄改不易之特

性將智能合約整合至電子商務平台，減少交易過程

賣方需支付的第三方手續費、簡化零售商與平台分

潤的後台作業、提升平台交易可靠性與安全性，藉

由此機制可以保障零售商與平台在委賣過程中雙

方的收益分配，零售商可將商品委託給平台商，平

台商也能透過合約的保證確保商品品質，減少消費

糾紛，此平台為零售商與平台商提供一套智能合約

2019 臺灣網際網路研討會

的技術框架，透由分散式儲存與工作量證明形成交

易紀錄不可竄改，建立交易間的連結性。

圖1 區塊鏈特性

2. 背景知識與相關文獻

本研究將提出雛形建構於區塊鏈技術的電子

商務平台，此過程將取用現有相關技術，整合成一

個從前端切入以太坊的交易平台，對前端工程師而

言，智能合約視為後端 API，如圖2 。

圖2 智能合約為前端 API

如圖2所示前端工程師以 Web.py 為基礎開發API，做為與區塊鏈資料溝通之媒介。

2.1 區塊鏈起源與發展

在 metzdowd.com 網站上，一位化名為中本聰

(Satoshi Nakamoto），提出去中心化的電子交易概念

並基於密碼學原理使用加密貨幣解決第三方金融

機構的中介參與，並發行現今炙手可熱的數位貨幣

“比特幣”[7]。區塊鏈（Blackchain）從2008年至今可

區分為四階段：

區塊鏈 1.0：數位貨幣。比特幣為此階段代表產

物，一種基於區塊鏈底層技術的應用產物，將數

位貨幣加密並且採取去中心化。

區塊鏈 2.0：數位資產。2014年起區塊鏈2.0有別

以往區塊鏈1.0底層應用技術，利用去中心化應

用(DApp)發展智能合約，讓互聯網兩端可進行

資產交易。

區塊鏈 3.0：智慧財產。區塊鏈3.0可將實體資產

放置區塊鏈，並結合物聯網(IOT)應用於各個領

域中，如：醫療、科學及藝術等。

區塊鏈 4.0：智慧契約網路。比特幣核心開發者

Jeff Garzik 提出「區塊鏈4.0是將所有的事串連結

合跨區塊鏈的智能合約網絡，保護智慧財產。」

促成金流市場交易盤點、金融貿易、跨境支付及

保險等服務。[8]

2.2 分散式帳本技術

區塊 鏈亦可 稱為分帳 式帳本 技術 (DLT

Distributed Ledger Technology)，一種不需透過第三

方認證機構即可透由分散式多站點進行數據傳遞

與儲存，具備記載交易紀錄、節點、去中心化特質

的技術。原理如同一本“會計記帳本”，每一個區塊

是紀錄“會計記帳本”中的資料，將記帳本每筆借貸

記帳紀錄依照發生時間的先後順序分散在不同人

(節點)保存資料，當紀錄節點達1MB 會封裝打包儲

存放於區塊鏈網路上，假使部分節點遺失，因具容

錯性，即使部分節點遺失依舊能正常運作，去中心

化技術使得交易紀錄，擁有可追溯特性，所有資訊

都會儲存在區塊鏈中，獲取資料不需經過中介。

一般而言電商網站平台的基本架構可區分為

前台(Front-End)與後台(Back-End)，如圖3。

圖3 資訊系統架構

如圖3所示，前台為網站呈現結果、用戶認證與

存取資料管理，後台為前台資料管理，而區塊鏈與

傳統資料庫的差異，在於傳統資料庫為主從式架構，

其資料庫的控制權在單一集中式的資料庫，資訊安

全掌握在資料庫管理員，控管的安全基礎結構上，

若此中心機構資料被駭客攻擊，資料即可能被篡改

或刪除，另外由於是集中式管理，資料亦容易遭擁

有管理權限的人所修改。相較於區塊鏈資料庫是採

用分散式去中心化的節點組成，由網路上多個分散

節點參與資料管理，全部參與者共同記錄所有資料，

單一節點不能進行單獨記帳行為，新增資料需得到

節點確認，所有帳本對於所有節點都是公開透明，

就像比特幣帳本要新增一筆交易紀錄，需先獲得共

識，所有節點皆同意並確認，此區塊才成立。這種

集中式的管理稱為共識機制，以多數決的方式達成

共識，既能保證網路安全也確保資料不被篡改。[9]

2.3 雜湊函數

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雜湊函數(Hash Function)在資訊安全技術領域中

是很重要的基礎技術，對任意輸入二進制值明文字

串長度大小皆可經過計算後輸出固定長度大小的

二進制值即為雜湊值，並且不同於明文不會產生重

複的雜湊值，每一個區塊會產生一組訊息，且相依

性很高的唯一識別值，區塊內即便修改一個字元，

所產生的資料雜湊值完全不同，故又有數位指紋

(Digital Fingerprint)之稱。例如，雙胞胎為單卵子同

時產生兩個胚胎，因此有孿生之結果、雖長相相近，

但手指指紋也不同。而雜湊值特色[10]條列如下。

避免衝突：內容不同的明文，其雜湊值很難重複。

逆向困難：雜湊碼是單向的單向雜湊(One-way

Hash)系統產生雜湊值後要在有限時間內利用雜

湊值逆原始二進制值(明文)是很困難的。

正向快速：當明文確定，電腦運算雜湊函數不會

耗費太多 CPU 資源因此可快速運算雜湊值 。

輸入敏感：區塊之間具有強大關聯性，若其中一

個字元被修改，所有交易紀錄儲存後產生的雜湊

值會有極大差異。

圖4 區塊鏈帳本結構

區塊鏈具備非對稱加密技術，每一區塊除有資

料外還有唯一的雜湊函數，每一個雜湊值綁定前一

個區塊的雜湊值，因此每一區塊鏈相關聯性高，使

得所有訊息都被記錄，留存在每一個區塊中無法被

改變，也因此加強訊息傳遞過程的追蹤能力與不可

被篡改之特性。

2.4 工作量證明

工作量證明(Proof-of-work，POW) 為共識機制

的一種，主要是作為確保分散式帳本達成共識的機

制，中本聰應用工作量證明解決比特幣雙重支出的

問題，透過大量的數據計算，來表示工作量證明的

機制，也就是俗稱的挖礦，礦工需不斷的進行雜湊

函值的運算，在單位時間內工作量運算的次數越多，

運算出符合條件的隨機數值機率越高，可獲得記帳

權者每筆交易紀錄獎勵(手續費)，由於透過各節點

貢獻自己的計算資源，將資料分散在各國家，因此，

駭客若想要篡改區塊鏈資料內容，便需要有全節點

51%電腦量算力才有可能攻擊成功。工作量證明機

制保障安全性、減少集權風險與提升效率，所以應

用範圍十分廣泛，例如：數位證書、電子病歷、房

地產轉移證明等證書。

2.5 以太坊

以太坊架構

以太坊(Ethereum)是2015年發展起來的一種新

的區塊鏈底層技術，除了可以存放交易紀錄還可以

客製化內容，是第一個可以自行部署智能合约的區

塊鏈平台，並且以太坊也發行具備圖靈完整特性的

以太幣(ETH)，2015年底以太坊建立以太坊代幣，可

使用於募資或遊戲代幣交換，例如：1ETH=1000

token。

智能合約

智能合約(Smart Contract)於1994年由學者 Nick

Szabo 所提出，並將智能合約定義為執行合約條款

的計算機化交易協議，將合約內容寫進程式裡，並

且軟硬體皆可執行合約，以太坊智能合約除了可以

處理資料還內建轉帳功能，方便使用者透過智能合

約交易加密貨幣 [11]。舉例：保險業與航空業者，

航空業者申請證明 跟保險公司申請理賠金 保險

公司會跟航空業者證明後才進行匯款流程，約莫7

至10天，但若寫智能合約只要30分鐘。

3. 研究方法

3.1 運作流程

本研究運作流程如圖8所示。系統實作架構建立

於 Microsoft Windows 10上，並安裝 Microsoft

Internet Information Services (IIS)網頁伺服器。接著

建置 Python 編譯器與安裝適用於 Python 的網頁開

發的 Django 框架，網站內容包含 Model (定義與開

發 Python 程式碼、View (處理網頁圖型的函數)、

Template (儲存網頁模板 HTML、CSS 文件)、URLS

(處理 HTTP 連線請求的函數檔案)、MariaDB 儲存

使用者基本資料及購物交易資料。

圖8 流程與架構

透過 Remix 線上開發 SmartContract 並發佈到

MetaMask 私有區塊鏈上，而 Django 框架藉由與

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Web3.py 來與 MetaMask 連線到本地私有鏈，而開

發完成的網頁平台則發佈到 IIS 上提供使用者進行

連線，使用者只需於 Google Chrome 瀏覽器安裝

MetaMask 並建立帳戶，於平台進行消費行為時平

台會傳送資料自動連結使用者帳戶上進行交易。

3.2 研究限制

此電子商務平台將透過 Python 實作電子商務

網站，幾個重要的功能模組有商品上架、購物車、

會員登入與分潤機制。本研究導入架構模式開發，

網站採用基於 MTV 架構的 Django 開發架構，將網

站區分為 Model、Template 與 View，依序為處理資

料存取、畫面顯示與商業邏輯。此開發過程除需熟

悉 Python 語法之外，也需熟悉 MTV 設計模式，此

為技術上挑戰之一。但如果網站以 MTV 模式開發，

日後功能擴展與維護上會更有彈性。

3.3 系統架構

在上述 MTV 架構中的 Template 主要會使用

網站開發前端技術，包含HTML、CSS與 JavaScript，

為加速開發過程，CSS 的部分會採用 Bootstrap4框

架；JavaScript 則採用 jQuery 框架，配合後端的

Django 架構出電子商務平台。

預設 Django 網站框架開發時會使用 sqlite 資

料庫，這是一套可支援 Python 的資料庫系統。但為

符合一般網站運作時的架構，在存放電子商務平台

相關會員、產品與訂單紀錄上將使用 MariaDB，此

為沿襲 MySQL 而來的開放原始碼資料庫，在效能

與穩定性的表現上，都有異曲同工之妙。

對於使用者來說，僅需透過網頁瀏覽器登入電

子商務平台，交易方式與市面電子商務網站相同。

本研究所開發之平台，唯一不同在於這個過程結合

了以太坊智能合約的機制，使用者其實是透過以太

幣在電子商務網站上交易。對於電子商務網站本身

可以透過 web3呼叫智能合約取得買家目前的以太

幣與交易資訊，從而實現基於區塊鏈的電子商務交

易環境。

使用者除了透過網站提供，取得區塊練交易資

訊，也可以安裝自身的以太坊錢包，在本文中將使

用 MetaMask，它是一套基於 Google Chrome 的插

件，使用者只需將 MetaMask 透過 Google Chrome

擴充功能方式安裝，不需額外安裝其他軟體即可看

到自己的以太幣資訊。

在整個基於以太坊之電子商務平台開發過程，

除了商業上的分潤機制導入，本研究融合眾多前端

與後端技術，包含：Python、Django、MTV、HTML、

CSS (Bootstrap4)、JavaScript (jQuery)、Solidity、

MariaDB、MetaMask，如何整合這些技術，開發出

一套具應用價值的系統將是本研究主要的挑戰，除

了要證明相較傳統電商網站更安全之外，也需要證

明可降低交易成本，這才是本研究最大的挑戰與目

標。

4. 研究結果 4.1 環境介紹

本系統實作內容分為圖8中左右兩部分：第一部

分為傳統電商購物車，以 Django 搭配 Python 語言

搭建，後端資料存放於 MariaDB 資料庫，最後運行

於 IIS 伺服器。其中在購物車結帳時，會串連第二

部分，以 Solidity 開發之智能合約。該合約發布於

Ganache 本地端私有鏈，透過呼叫合約進行結帳過

程必要的利潤移轉，最後可透過 MetaMask 查看以

太坊交易內容。關於智能合約開發與連接到

Ganache 並發佈的過程，請參考圖9至圖15。

圖9 在 Remix 上開發智能合約

圖10 開啟本地私有鏈軟體 Ganache

圖11 將 MetaMask 連線到本地私有鏈

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圖12 將 Remix 連線到本地私有鏈

圖13 在 Remix 發佈合約到本地私有鏈

圖14 透過 Ganache 瀏覽合約發佈交易

圖15 發佈到 IIS 讓使用者操作

4.2 使用者介面操作畫面

對於使用者而言，操作上與一般電子商務購物車

體驗相同，如下圖展現將商品放置購物車並完成結

帳的畫面如圖16至圖19。

圖16 電子商務網站之產品列表

圖17 瀏覽特定商品

圖18 送出訂單，呼叫合約並移轉以太幣

圖19 電子商務基礎資料則存於 MariaDB

4.3 以太坊交易驗證 在購物車結完時，會根據此次交易金額提出適

當的分潤金額，並且透過Web3.py與智能合約互動，

最後將利潤分發給參與者，包含電商平台(ecOwner)

與合作廠商(ecSupplier)。在圖12可以在電商網站本

身取得以太幣餘額資訊。另外也可以透過電子錢包

MetaMask 查看，如圖21所示。

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圖20 交易前後以太幣值的變化

4.4 與舊式電子商務平台比較

相較於傳統電子商務網站，基於以太坊的電商

網站將重要的資訊，例如商品上架價格、促銷折扣

方案計算、實際交易金額等交易資訊存放在區塊鏈，

從而確保網站不會因為駭客入侵修改商品價格或

是買賣雙方賴帳，使得交易無法順利進行。

尤其在確保雙方交易的信任上，智能合約可以

透過運作邏輯確保交易的達成性，當交易雙方都確

認商品已從賣方寄出並送到買方後再另行呼叫智

能合約進行轉帳，且相關轉帳紀錄也會記錄在以太

坊節點，確保交易紀錄完整性，降低傳統電商交易

的詐騙行為。

5. 結論

本研究將提出雛形建構於區塊鏈技術的電子

商務平台，此過程將取用現有相關技術，整合成一

個從前端切入以太坊的交易平台，此平台嘗試達成

幾項目標：

1.實作一概念性交易平台，簡化交易流程、去

除第三方金流中介角色、縮短交易往來時間，降低

交易過程的金流成本。

2.利用智能合約紀錄與自動執行進行利潤分

配機制，在客戶確認交易後立即執行利潤分派給賣

家與平台業者，甚至是一定程度利潤回饋給使用者，

快速依照合約內容自動執行，省去曠日費時的結算

過程。

3.傳統電子商務網站交易資料多集中在少數

主機，且安裝設定環境類似，如被駭客入侵，即能

隨意篡改商品價格與成交資訊。在區塊鏈環境下，

因帳本資訊分布在不同的節點，從而確保交易過程

安全性與不可否認性。

4.透過本論文所建立的平台，除了讓分潤過程

更加快速。透過以太幣轉帳作為付款途徑，能省下

傳統需支付金融機構相關費用，此平台僅需支付少

額度礦工費(Gas Fee) 給以太坊負責記帳之礦工，不

用支付金融機構或第三支付單位過高之手續費。節

省成本可提高廠商利潤，亦能降低商品販售金額，

進而達到更多的銷售額，對於平台業者、買方與賣

方是個三贏的局面。

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