面向供应链溯源的区块链系统研究与优化

发布时间：2020-09-23 10:00

　　 近年来,随着食品安全问题不断增加,如何有效地完成产品在供应链上的溯源过程,引起了国家和各行业的高度重视。传统的供应链溯源系统一般都采用中心化的管理模式,但中心化的系统监控存在着数据造假和篡改等问题,溯源数据的真实性没有从根本上得到解决;并且供应链是一个多方参与的体系,存在多个信息系统,这导致各方掌握的溯源信息不对称,增加了产品追责的难度。区块链是一个去中心化的分布式系统,不需要第三方机构来监控,并且系统中的所有节点可以获取全部数据,保证了存储数据的透明性。同时区块链使用多种加密算法,使得存储数据不可篡改,保证了数据的真实性。因此,本文将区块链技术与供应链溯源系统相结合,利用区块链技术的优势解决供应链溯源系统中存在的诸多问题,设计了一种面向供应链溯源的区块链系统,并针对系统存在的性能问题,设计实现了一种优化的共识算法。本文的主要工作如下:一、设计了一个支持移动终端设备访问的区块链系统架构。与目前只支持Web端访问区块链系统的架构不同,此架构将用户使用移动终端设备添加溯源数据的习惯与区块链系统集成,实现了移动终端设备向区块链中写入溯源数据的功能。设计了一个移动端应用程序,通过扫描二维码的方式,能够快速准确地生成产品的溯源数据,完成产品的注册、跟踪以及溯源功能,并将溯源数据上传到区块链中。二、为完成移动终端设备在区块链系统中读写数据的功能,本文设计了一个用于供应链溯源系统的智能合约。智能合约中定义了供移动终端调用的接口,移动终端通过调用接口与区块链系统进行数据交互,将溯源数据写入到区块链系统中。考虑到修改智能合约会造成溯源数据丢失的问题,本文设计了一种可升级的智能合约,将逻辑合约与数据合约分离,在合约完成升级后,保证溯源数据不会丢失,并增加入口合约来增强合约的安全性。三、通过测试本文提出的溯源系统的性能,发现其所用共识算法共识效率不高,吞吐量较低。针对此问题,提出了一种新的共识算法,此算法基于PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)算法的思想,进行了如下改进:一是在不存在拜占庭节点的情况下,设计了一个优化的一致性协议,减少了共识过程中节点间的通信量;二是引入了积分机制,通过节点的积分将网络中的节点进行分类,将节点分成共识节点和候选节点两类,只有共识节点会参与共识过程,进一步降低了节点间的通信量;三是引入升降级机制,动态的更新参与共识的节点,降低共识节点中出现拜占庭节点的可能性,以保证算法在大部分时间内都执行优化一致性协议。实验结果表明该算法能够降低节点间的通信量,增加系统的吞吐量以及提高共识效率。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP311.13;F274
【部分图文】：

图１－２区块链发展的三个阶段逡逑－

图２－１区块链体系架构模型逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ邋ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ邋ｍｏｄｅｌ逡逑

图２－３区块结构示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｂｌｏｃｋ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 徐秋亮,李大兴;椭圆曲线密码体制[J];计算机研究与发展;1999年11期

本文编号：2825186