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农业机械学报 2023年第4期54卷 416-427页

作者：孙传恒万宇平罗娜徐大明邢斌杨信廷上海海洋大学信息学院上海201306 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 农产品质量安全追溯技术及应用国家工程中心北京100097

面向全供应链环节建立的农产品区块链溯源系统,追溯链中存储面向多个追溯主体的追溯数据,由于各主体追溯数据的差异化,跨供应链环节的数据难以实现共享和访问控制,敏感数据无法差异化保护和验证,风险数据不能针对性监管。因此,面向不同... 详细信息

面向全供应链环节建立的农产品区块链溯源系统,追溯链中存储面向多个追溯主体的追溯数据,由于各主体追溯数据的差异化,跨供应链环节的数据难以实现共享和访问控制,敏感数据无法差异化保护和验证,风险数据不能针对性监管。因此,面向不同追溯主体的追溯数据并不适合由同一条区块链账本存储。通过分析果蔬全供应链各追溯主体的需求,建立了面向追溯主体的区块链多链追溯架构,利用溯源链实现消费者的溯源需求,通过共享链实现上下游企业间的数据流转,基于隐私链实现企业隐私数据的安全保护与授权共享,利用监管链实现监管部门对所有环节风险数据的管控。本文基于Hyperledger Fabric设计面向追溯主体的果蔬供应链区块链模型并实现了主体链果蔬溯源系统,测试结果表明,溯源链中追溯数据平均查询时间为38.86 ms,获取共享链中已验证的共享数据平均耗时806.80 ms,获取隐私链中已验证的隐私数据平均耗时910.35 ms,获取监管链中已验证的监管数据平均耗时675.90 ms。面向追溯主体建链的追溯系统在满足消费者需求的基础上,实现了供应链各环节追溯数据的数据共享与控制访问,解决了异构数据的存储保护和验证问题,满足了风险追溯数据针对性的监管需求,为果蔬区块链溯源模型设计提供了参考和借鉴。

关键词：果蔬追溯追溯主体多链数据共享数据监管 Hyperledger Fabric

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面向追溯主体的果蔬供应链区块链多链模型研究与应用

面向追溯主体的果蔬供应链区块链多链模型研究与应用

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作者：万宇平上海海洋大学

学位级别：硕士

相较于传统的农产品追溯方法,基于区块链技术构建的追溯系统由于其分布式存储、数据不可篡改、信息可追溯等特点,一定程度上解决了传统追溯技术中追溯信息的存储中心化风险、数据易篡改、数据不透明等问题。通过对接物联网设备自动采集... 详细信息

相较于传统的农产品追溯方法,基于区块链技术构建的追溯系统由于其分布式存储、数据不可篡改、信息可追溯等特点,一定程度上解决了传统追溯技术中追溯信息的存储中心化风险、数据易篡改、数据不透明等问题。通过对接物联网设备自动采集信息追溯信息上传至区块链,做到链上数据和链下实物之间的真实映射关系,在保证数据源头真实的基础上,确保了数据存储安全性实现追溯数据的原始性和透明度。农产品区块链追溯系统实现了农产品质量安全与品质问题的可查可信可究,对于提升农产品品质,保障食品安全具有重要的意义。目前区块链追溯模型的区块链账本混合存储了面向企业、消费者、监管者等追溯主体的追溯数据。由于农产品供应链环节业务流程复杂,供应链产品信息追溯跨度大、涉及面广泛、时间周期长等原因,追溯数据呈现庞大、异构的特点。同时,面向农产品供应链环节建立的区块链追溯系统,参与的上下游企业、消费者、监管者等追溯主体也存在差异化的追溯需求。因此,造成了参与追溯系统的上下游企业需要在数据共享和隐私保护方面做出取舍、追溯数据难以做到差异化的存储和验证、监管者监管庞大的数据付出巨大的人力物力成本等现状。因此,如何根据供应链特点合理构建区块链追溯模型,以满足供应链业务逻辑需求和各追溯主体的追溯需求是关键的。本文主要研究内容如下:(1)探究了果蔬供应链各环节流程业务逻辑及数据特点,阐述了目前以单链追溯、环节链追溯、主从链追溯等区块链模型方案的不足之处,并从应用和技术的角度研究追溯系统问题产生的原因;(2)分析果蔬全供应链各追溯主体的需求,建立面向追溯主体的主体多链追溯架构,利用溯源链实现消费者的可信追溯需求,通过共享链实现上下游企业间的数据流转,基于隐私链实现隐私数据的安全保护与授权共享,凭借监管链实现监管者对供应链环节风险数据的管控;(3)研究与各子链适合的存储和验证方案。结合链上链下的存储方案,即保证了企业对公开数据的共享需求又实现了对隐私数据的授权共享,又保证监管方对风险数据的可信高效监管,并设计智能合约算法完成供应链的相关业务逻辑和需求;(4)在上述模型研究的基础上设计果蔬主体多链追溯系统,基于Hyperledger Fabric系统实现果蔬主体多链追溯系统,并在系统的功能性和性能方面进行了测试。测试结果表明本文链中区块链持续写入吞吐量为120条/秒,查询吞吐量约为180条/秒,追溯系统能满足追溯系统的实际应用需求。同时与其它追溯方案进行对比分析,并将系统应用于实际的案例之中,论证了系统的可行性和适用性。本文以果蔬追溯为对象,分析了果蔬全供应链追溯主体与数据的特点,研究了不同区块链追溯模型及其优劣势,在此基础上构建了一种面向果蔬供应链追溯主体的区块链多链模型,设计了追溯数据的存储架构,实现了果蔬主体多链追溯系统。系统满足了消费者的追溯需求,实现了上下游企业的公开数据的互通和隐私数据的授权共享,加强了监管的针对性提升了监管效率,为农产品区块链追溯的应用落地方案提供了参考与借鉴意义。

关键词：果蔬追溯区块链数据共享数据验证超级账本

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