基于区块链和可定制智能合约的粮食供应链信息系统的设计与实现

发布时间：2020-03-29 17:22

【摘要】：随着经济的快速发展,粮食行业的竞争不再是单个企业间的竞争,而是依赖于整个粮食供应链运作效率的提升,粮食供应链信息系统通过整合各环节的信息在主体间进行共享和协调,能有效缓解“牛鞭效应”和“食品安全”等问题,提高供应链的整体竞争力,但现有系统还存在以下不足:(1)权利过于集中,供应链节点间难以产生信任,导致交易成本增加,而且系统维护人员可能会恶意篡改数据导致监管困难,参与主体也无法验证自己的数据是否被合理使用;(2)未能在信息共享和隐私保护之间找到一个合理的平衡点,供应链主体对隐私泄露问题存有疑虑,不愿共享真实有效的信息。针对上述问题,本文在现有的供应链信息系统和区块链技术框架下,利用区块链、智能合约、星际文件系统(InterPlanetary File System,IPFS)等技术设计并实现了一个基于区块链和可定制智能合约的粮食供应链信息系统。本文主要贡献如下:1.设计了一种基于区块链的隐私保护方案。针对现有方案中权限控制缺乏灵活性的问题,本方案通过梳理粮食供应链中的业务信息,限定隐私信息范围并对其进行分类,使得用户可以在多个角度对隐私信息进行访问权限设置。针对信息共享利益在上下游之间分布不均的问题,所提方案中设计了一套共享激励机制,在隐私信息被共享方成功访问后,信息所有者会收到约定数量的积分作为补偿,从而提高其信息共享的主动性。2.针对系统扩展与可适应性的需求,设计了可扩展和可定制的智能合约结构。可扩展的智能合约设计将合约分为控制器合约和数据合约两类,能够有效降低合约的更新成本。可定制的智能合约设计通过将合约功能原子化来制定一个模板库,让用户可以从模板库中挑选原子合约进行组装以定制满足自身需求的完整合约,提升用户体验的同时降低合约存储成本。3.基于隐私保护方案和可扩展与可定制智能合约设计了一套基于区块链技术的粮食供应链信息系统,依靠区块链技术的去中心化、信息防篡改等技术优势,保障信息的上传与访问高效透明且不被篡改。为了防止区块链容量增长过快和防止中心化弊端,系统将IPFS作为了区块链的补充数据库,而为了应对区块链对查询统计操作支持有限的问题,系统中还包含了一个本地数据库MongoDB。4.基于智能合约编码并结合前后端与合约、IPFS和MongoDB的交互实现了3中设计的系统,然后基于以太坊搭建的5节点私有链网络进行了系统运行测试,验证了系统核心功能的可用性,并对区块链的去中心化存储和数据防篡改、IPFS的去中心化存储和对区块链容量的改善效果、可扩展合约的升级成本改善效果进行了分析与验证。
【图文】：

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【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP311.52;TP311.13

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本文编号：2606276