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基于区块链的中药材溯源研究

基于区块链的中药材溯源研究

作者：贾紫璇天津工业大学

学位级别：硕士

中医起始于原始社会,传承至现代,其间经历了几千年的发展。不论是它神奇有效的治疗,还是它悠久的历史文化传承,在我国乃至世界都有着举足轻重的地位,中药材作为其中必不可少的一环,自然也备受关注。然而不可避免的是,在传统的生产、运... 详细信息

中医起始于原始社会,传承至现代,其间经历了几千年的发展。不论是它神奇有效的治疗,还是它悠久的历史文化传承,在我国乃至世界都有着举足轻重的地位,中药材作为其中必不可少的一环,自然也备受关注。然而不可避免的是,在传统的生产、运输以及贩卖的过程中,中药材造假的问题层出不穷。近几年来,有不少相关学者利用区块链的不可篡改性提出了一些解决方案,在一定程度上,这些方案确实解决了中药材数据造假的一些问题,但是现有方案仍存在着以下两种仍待解决的问题:(1)在数据上链之后,由于中药材信息的繁多,会造成存储空间的大量消耗;(2)一些信息是商业机密,不方便被大众看到。为了解决以上问题,让中药材的相关信息以及发生的交易信息从生产到销售环节,可以精准、安全、有效的保存下来,本文首先提出了一个中药材溯源模型,该模型是公有链和联盟链结合起来,让公有数据和私有数据分别上传,既能保证信息的不可篡改性,又能保证公有数据和私有数据的分离,兼顾了企业隐私数据需要加密保护和供应链溯源数据需要公开监管两方面的需求;同时,该模型运用区块链线上存储和数据库线下存储结合起来的技术,使得中药材的摘要信息上链,具体信息存入数据库中,以减少线上存储空间大量消耗的问题。其次,本文针对中药材溯源模型中联盟链的PBFT共识机制,又提出了一个增加主节点的PBFT共识机制(APBFT),优化了PBFT机制中单主节点处理大量客户端请求效率低、通信复杂度高的问题。本文通过对中药材溯源模型的分析和验证,证明了该模型在减少线上存储空间的消耗以及对企业隐私数据的保护方面有着积极作用。同时,本文通过仿真实验来对比PBFT机制和APBFT机制的响应时间和在同一段时间内的吞吐量,验证了APBFT共识机制在健壮性和可扩展性方面的进步作用。

关键词：中药材溯源溯源区块链联盟链公有链 APBFT机制

面向中药材溯源区块链的数据隐私保护技术研究

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面向中药材溯源区块链的数据隐私保护技术研究

作者：张胜泉河南科技大学

学位级别：硕士

中药材安全问题关系到国计民生,我国正在大规模建设和运营中药材质量溯源体系,以实现高效的溯源定位和责任追究制度。论文分析了当前中药材溯源体系面临的主要问题:(1)中药材溯源领域通常使用中心化的、信息化系统监管体系,数据存在被... 详细信息

中药材安全问题关系到国计民生,我国正在大规模建设和运营中药材质量溯源体系,以实现高效的溯源定位和责任追究制度。论文分析了当前中药材溯源体系面临的主要问题:(1)中药材溯源领域通常使用中心化的、信息化系统监管体系,数据存在被篡改风险,系统扩展性较差。(2)区块链技术依赖全局公开账本的透明化,为了实现各方达成共识,必须要满足所有节点查看并验证链上交易数据,共同维护区块链上全局账本,这也带来了数据隐私泄露问题。当中药材溯源数据存储在区块链上,为了解决以上问题,本文分别提出了基于Paillier的中药材溯源数据隐秘交易方法和基于联盟链的角色访问控制模型来实现区块链上溯源数据的安全可靠存储,本文的主要工作如下:1.基于Paillier的中药材溯源数据隐秘交易方法。针对中药材溯源过程存在大量低性能传感器,部署在区块链上存在着巨大存储和计算负担,为保证数据安全同时减轻计算压力,基于Paillier设计了匿名可验证的数据交易方法。首先介绍了选择此算法的依据,结合Pedersen承诺机制,消除中药材溯源隐私数据和用户的对应关系,实现了数据的安全多方计算,并对本方案进行了正确和安全性分析,最后进行仿真实现对比,验证了本方法不仅能够有效保护中药材溯源数据安全实现同态计算,也具有良好的运行效率。2.基于联盟链的角色访问控制模型。本方法重新设计了智能合约的访问控制模块,采用基于行业链和企业链的联盟链,实现了区块链的扩容,提供了一种更安全、透明、灵活的中药材溯源角色访问控制策略,采用去中心化授权机制,实现溯源数据在多种需求背景下的安全访问,有效提高各节点数据利用效率。3.中药材溯源系统设计与实现。结合中药材溯源场景,采用Fabric平台设计构建了区块链溯源网络,同时将研究成果融入中药材溯源系统,溯源数据进行链上存储,设计实现了安全高效的区块链中药材溯源系统,发挥区块链在溯源数据完整性方面优势,通过性能测试表明本系统具有良好的可用性,满足中药材溯源安全可靠的需求。

关键词：中药材溯源区块链同态加密访问控制数据隐私

中药材溯源区块链的共识机制及交易检索方法研究

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中药材溯源区块链的共识机制及交易检索方法研究

作者：张由之西北师范大学

学位级别：硕士

可信和高效的全过程溯源对于中药材的品牌保护,以及维护消费者的利益具有重要意义。区块链具有去中心化、数据不可篡改且可追溯等特点,是中药材溯源系统的理想技术选择。在传统的区块链系统中,为保障数据的不可篡改性,数据的冗余导致检... 详细信息

可信和高效的全过程溯源对于中药材的品牌保护,以及维护消费者的利益具有重要意义。区块链具有去中心化、数据不可篡改且可追溯等特点,是中药材溯源系统的理想技术选择。在传统的区块链系统中,为保障数据的不可篡改性,数据的冗余导致检索效率低下,且随着系统的运行而愈发严重。另外,共识机制是区块链可信性的重要保障,但传统的DPOS机制存在被选举的恶意节点根据自身利益篡改部分交易信息的风险,而且共识选举出的当选人之间可能会互相投票,破坏区块链的去中心化特点。因此,本文面向中药材溯源区块链,探讨一种缓存最近使用节点的区块链检索方法,以及对节点进行检测和评分并稀释当选人投票数的共识机制,下面是改进的详细内容:(1)结合最近最少使用机制LRU(Least Recently Used)与Kademlia结点发现算法,提出了一种中药材溯源区块链的交易检索算法L-Kademlia。该算法解决了传统算法因链表顺序查找所导致的检索效率低下问题,提高了初次访问节点的命中率,提高了交易的检索效率。实验表明,相比于原算法Kademlia,L-Kademlia算法的初次访问命中率可提高到85%-90%,并减少了数据库的每秒访问数,使其TPS(Transaction Per Second)比原算法平均提升了62.1%。另外,为了防止数据冗余,在存储部分信息的轻节点上设置了状态数据库State DB,提升了节点的查询效率;在SPV端设立了Bloom filter,实现指定交易的快速定位,避免了对区块的无效查询。(2)针对DPOS共识算法的不足,提出了一种面向中药材溯源区块链的共识算法。该算法将决策节点欲提交的交易进行广播,其他节点对数据真实性进行验证,以保证数据的真实性;同时,根据Eigentrust节点评分算法对做出错误决策的节点给予惩罚,从而降低做出错误决策的节点的决策比重。在10000次共识实验中,正确决策的正评分节点占总决策比重的90.83%,并在恶意节点大于1/3之时,正评分节点仍能正确决策;正确决策次数占90.97%,相比原DPOS机制提升了28.25%。同时,为了防止节点被多次选举为决策节点,对选举节点之间的评分进行了稀释,避免了局部中心化情况的发生。

关键词：中药材溯源区块链 LRU机制 Kademlia算法 DPOS共识

基于RFID与WSN技术的中药材溯源系统研究与应用

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基于RFID与WSN技术的中药材溯源系统研究与应用

作者：王山宁夏大学

学位级别：硕士

物联网技术是一种集射频识别、传感器、全球定位等信息传感设备为一体的网络技术,可以将任何物品与互联网相连接,以实现智能化追踪、识别、监控和定位等功能,是互联网技术的一种延伸与扩展。产品溯源是指在产品生产与流通的各个阶段或... 详细信息

物联网技术是一种集射频识别、传感器、全球定位等信息传感设备为一体的网络技术,可以将任何物品与互联网相连接,以实现智能化追踪、识别、监控和定位等功能,是互联网技术的一种延伸与扩展。产品溯源是指在产品生产与流通的各个阶段或环节中对其进行身份鉴别、资料准备、资料收集与保存以及资料验证的过程。将物联网技术应用在产品溯源系统中,能够提高溯源系统中的溯源效率以及准确性。本文以中药材溯源系统为背景,围绕二维码、RFID以及WSN等技术在溯源系统中的应用进行研究。溯源系统中产品信息的安全是产品防伪与溯源的一个重要前提,文章对二维码安全问题进行了研究,使用了 RSA算法对二维码进行了加密。RFID数据在采集时,会产生大量的冗余数据,文章改进了传统的过滤算法,提高了算法运行效率,节省了网络带宽。同时文章利用高斯过滤模型对数据源RSSI进行过滤,使用DBSCAN算法对估计位置进行剔除,减少了不可靠因素带来的误差,提高了定位的精度。文章最后设计了中药材溯源系统,将传感器技术、RFID技术以及无线传感网技术融入到溯源系统中,设计了基于ZigBee无线传感网的传感节点、协调器节点以及网关节点。最后展示了系统的整体框架与逻辑框架,使用Python语言结合Django框架初步完成了溯源系统,根据系统的具体要求对溯源环节与仓库环境监控环节进行了测试,结果显示系统可以稳定地运行,能够有效地实时监控产品的溯源信息。对于应用到实际的生产环境,系统仍需继续完善,需要融合更多的物联网技术。建立完善的中药材溯源体系,可以有效增强中药材流通过程中的信息透明度,遏制掺假、造假的现象出现,提高企业的管理水平和召回效率,增强了消费者对中药材产品的安全意识和政府对中药材质量安全的监管力度。随着溯源技术与物联网技术的继续完善,必将对国内经济的发展有着深远的意义。

关键词：二维码 RFID WSN ZigBee 中药材溯源

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全链多级的中药材溯源方法研究

电脑知识与技术 2018年第12Z期14卷 218-219页

作者：唐瑞弦施明毅成都中医药大学四川成都611137

现代中药在使用过程中如何保证中药临床疗效和用药安全是一个历史性难题,直接关系着患者的健康和生命安全乃至整个中医药行业的发展。长期以来,中药在临床使用过程中存在着一定的安全隐患,引发了人们的广泛关注。该文研究运用一种适合... 详细信息

现代中药在使用过程中如何保证中药临床疗效和用药安全是一个历史性难题,直接关系着患者的健康和生命安全乃至整个中医药行业的发展。长期以来,中药在临床使用过程中存在着一定的安全隐患,引发了人们的广泛关注。该文研究运用一种适合我国中药材全链条安全控制与监管的中药材追溯方法,来完成对中药材从生产种植到流通使用过程中各环节信息的记录,提供记录查询,解决中药材行业的价格不透明、以次充好而造成中药材质量参差不齐的问题,有效消除中药材行业中的药材囤积行为,维持中药材市场秩序稳定,并实现中药材全链条的溯源和质量监管。

关键词：全链多级中药材溯源溯源方法

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区块链查询优化技术研究与应用

区块链查询优化技术研究与应用

作者：李晓红西北师范大学

学位级别：硕士

区块链技术具有去中心化、可追溯、不可篡改性等优点,被认为是下一代互联网颠覆性核心技术。随着区块链技术的快速发展,其广泛应用于金融服务、智能制造、供应链管理、文化娱乐、社会公益、政府监管、溯源等领域,为构建智能社会提供了... 详细信息

区块链技术具有去中心化、可追溯、不可篡改性等优点,被认为是下一代互联网颠覆性核心技术。随着区块链技术的快速发展,其广泛应用于金融服务、智能制造、供应链管理、文化娱乐、社会公益、政府监管、溯源等领域,为构建智能社会提供了基础。然而现有区块链系统在交易查询方面性能较弱,通常需要遍历整个区块链数据,同时在查询语义方面也较为简单,只支持交易Hash、区块号、时间戳等相关条件查询,不能满足用户基础查询需求。当前对于区块链查询优化技术的研究大多是将数据同步至外部数据库,通过数据库语句进行查询,或是修改区块链结构,以双链或侧链等技术对数据进行划分后查询,没有从区块链本身解决查询效率较低、查询语义简单的问题。针对以上问题,本文以中药材溯源场景为背景,将区块结构本身作为切入点,对区块索引结构及其相关的查询优化算法进行研究。本文的主要工作如下:第一,结合传统区块索引结构和MHerkle索引结构提出基于Merkle树的混合索引结构,该索引结构在保证区块数据不可篡改的前提下在区块头中引入哈希表和交易信息中数值属性最值,在Merkle树各节点引入布隆过滤器,在Merkle树叶子结点将商品的上一交易记录所在的区块号加入到当前交易的元数据,增强区块链系统查询性能,丰富查询语义。第二,基于混合索引结构提出数值型单值属性、范围属性查询优化算法,基于关键词属性查询优化算法以及适用于溯源场景的查询算法并给出算法设计。第三,面向甘肃省特色产业中药材,开发了基于区块链的中药材溯源系统,在底层区块链平台的上层应用中设计并实现了中药材溯源APP,并部署至云服务器。基于该溯源系统,将本文提出的混合索引结构与基于遍历区块链数据方式的传统区块链索引结构、基于索引查询优化技术的MHerkle索引结构分别在交易量递增和区块数量递增的情况下进行了实验比较。实验结果表明,相比其他两种索引结构查询方法,本文提出的基于混合索引结构的查询优化方法在消耗较小计算资源的情况下,查询效率提升较高。因此验证了本文混合索引结构的可行性及查询优化方法的高效性。

关键词：区块链索引查询优化中药材溯源