基于区块链的食品信息溯源研究

作     者：周秀秀 

作者单位：重庆邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄海辉

授予年度：2020年

学科分类：12[管理学] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 100403[医学-营养与食品卫生学] 10[医学] 

主      题：区块链 智能合约 共识算法 数据溯源 

摘      要：食品信息溯源是现代食品供应链管理的一种重要手段,也是解决食品安全问题的关键技术。传统的食品信息溯源系统一般采用中心化管理方式,将信息保存在第三方机构管理的数据库中。在这种模式下,需要可信的第三方机构保证数据的真实性,存在数据被篡改的风险,侵害商家和消费者利益。食品流通过程涉及多个参与方,信息系统的不一致容易导致信息不对称的问题,使得食品问题追责困难,效率低下。区块链作为分布式存储系统以其去中心化、不可篡改、集体维护等特性适用于数据的共享和保护,加强数据的安全可信。为解决食品信息溯源存在的数据篡改、交易信任等问题,本文利用区块链技术对食品信息的安全存储和数据共享进行研究。首先本文提出了基于区块链技术的食品信息追溯方案,该方案使用区块链技术作为底层技术支撑,结合IPFS分布式存储系统协同存储数据文件,缓解区块链数据爆炸问题,并使用密码学算法保护数据隐私安全。针对食品信息的链上流通,本文设计了多个智能合约完成实体交易和在区块链中读写数据的功能。本文利用以太坊区块链开发智能合约,结合IPFS和Meta Mask钱包插件实现食品信息溯源方案,并通过实验验证该方案的可行性。其次,针对区块链中传统共识算法存在的效率低下、资源浪费等问题,本文提出了节点分区改进PBFT算法,将分区和信用机制引入PBFT算法中,详细阐述了算法的改进过程。改进后的算法在维护区块链一致性的前提下,通过信用机制减少节点恶意行为,维护系统安全。实验证明本文提出的算法可减少节点共识过程中网络数据传输量,在吞吐量和时延两方面均优于PBFT算法,提高了共识效率,缓解了区块链应用中用户增加时引发通信瓶颈,无法大规模应用的问题,使区块链更好的适用于供应链行业。