基于区块链的农产品追溯系统研究

发布时间：2020-08-03 12:09

【摘要】：近几年,随着RFID、物联网、大数据等智能化技术的出现和广泛应用,许多研究学者也开始将新兴技术与农产品追溯系统相结合,包括:基于Android、Web等不同的系统查询平台、基于RFID或二维码的数据载体形式等。这些研究在数据查询与读取的平台或技术上有所创新,但传统农产品追溯系统中,数据管理的信息分散、难以共享、难以追溯等问题依然存在。本文在前人研究的基础上,着重研究了系统的数据管理问题,并在分析了新兴区块链的理论和关键技术后,将区块链的分布式、去中心化、一致性等特性应用于农产品追溯系统中,提出了将区块链技术与农产品追溯系统相结合的架构和应用方案。本文主要研究工作和内容如下:(1)研究了农产品追溯系统在数据管理上面临的问题与挑战,以及国内外农产品追溯系统的现状和区块链技术应用的现状。(2)分析了农产品追溯系统中数据管理的特点,区块链的架构、不同层中的关键技术。分析和对比了基于区块链的比特币、以太坊和超级账本三种技术平台在成熟度、SDK丰富度、区块类型等维度上的差异。(3)在上述分析基础上,结合农产品追溯系统提出了以超级账本作为系统实现的区块链技术方案。同时提出了基于区块链的农产品追溯系统逻辑架构,根据其网络节点架构、系统开发模型,设计了系统的主体交易模块和数据管理核心模块。(4)提出了基于区块链的农产品追溯系统的实现。包括两大部分:一是超级账本网络的建立,二是系统应用的开发。超级账本网络基于各软件的安装、环境的配置、组件的调用等建立;系统应用的开发包括:基于超级账本Node.js SDK的应用程序的前后端、提供数据查询与调用的链码功能、基于gRPC和背书节点的应用程序以及链码间交互的实现。该系统实现方案保证了上链数据的真实可靠,且为数据的快速查询和追溯提供了便利。
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：F322;TP311.13
【图文】：

逦基于区块链的农产品追溯系统研究逡逑为此，区块链技术己经历了邋３个发展阶段［２１］，如图２．２所示，区块链技术起源于逡逑Ｐ２Ｐ网络、加密算法等，２００９年进入区块链１．０数字货币，这成为了区块链技术逡逑应用的成熟典范；２０１４年前后，区块链技术开始进军数字货币之外的其他领域，逡逑区块链技术２．０智能合约进入人们的视野，这也是现今专家学者研究的重点。本逡逑文在区块链去中心化应用的背景下，研宄区块链技术在农产品追溯系统中的应用。逡逑｜邋Ｐ２Ｐ网络逦＾邋分布式账本邋ｒ邋智能合约逦＾逡逑加密逦Ｉ逦块链式数据逦虚拟机逡逑数据库技术逦｜逦Ｍｅｒｋｉｅ树逦去中心化应用逡逑电子现金逦工作量证明逡逑逦逦逦Ｌ逦逦—逦Ｉ逦逦逦Ｉ逡逑图２．２区块链的发展阶段逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．２邋Ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ邋ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋ｓｔａｇｅ逡逑区块链分为三类：公有链（Ｐｕｂｌｉｃ邋ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ）、私有链（Ｐｒｉｖａｔｅ邋ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ）逡逑和联盟链（Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ邋ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ）邋［２３］，如表邋２．１邋所不。逡逑表２．１公有链、联盟链、私有链的特征逡逑Ｔａｂｌｅ邋２．１邋Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ邋ｏｆ邋ｐｕｂｌｉｃ邋ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ

后的哈希值，比如，Ｍｅｒｋｌｅ树中的叶子节点存储数据交易的文件或文件集合的逡逑数据块哈希值，Ｍｅｒｋｌｅ树中的非叶子节点存储对应的子节点运算后串联的字符逡逑串哈希值等。如图２．５所示，在区块链中，区块体的交易数据通过运算进行分层，逡逑分别存储在Ｍｅｒｋｌｅ树的节点中，节点中的数据通过不断地递归和运算，将值往逡逑上一层层存储，最终的哈希值被存储在Ｍｅｒｋｌｅ树的根节点（Ｒｏｏｔ邋Ｈａｓｈ）中，根逡逑节点保存在区块数据的区块头中，便于数据的快速读取和计算［３４］。逡逑数据库技术：随着计算机速度和功能的增长，数据库技术也与时俱进。由导逡逑航型数据库到关系型数据库再到ＳＱＬ数据库、面向对象数据库，随着大数据的逡逑出现和运用，数据库也出现了新的形式一一ＮｏＳＱＬ数据库和ＮｅｗＳＱＬ数据库［３５］。逡逑根据数据库的结构组织，数据库分为两大类，一是关系型数据库；二是分布式逡逑Ｋｅｙ－Ｖａｌｕｅ邋（键值对）型数据库。关系型数据库基于传统的关系模型来组织和管逡逑理数据

逦Ｔｘ２逦Ｔｘ３逡逑图２．５邋Ｍｅｒｋｌｅ树中的交易哈希逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．５邋Ｔｒａｄｉｎｇ邋ｈａｓｈ邋ｉｎ邋Ｍｅｒｋｌｅ邋ｔｒｅｅ逡逑２．３．２网络层逡逑区块链的网络层中封装了邋Ｐ２Ｐ的组网方式和验证机制等，它能保证区块链网逡逑络中的节点各司其职，按照传播协议保证区块数据的校验和记账。逡逑组网方式：Ｐ２Ｐ邋（Ｐｅｅｒ－ｔｏ－ｐｅｅｒｎｅｔｗｏｒｋ）的网络组网方式是区块链网络层的重逡逑要技术之一，它是建立在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上的一种节点对节点的连接网络方式，图２．６逡逑显示了分布式和传统式两种不同的网络模式，传统式网络有一个中心节点，其他逡逑节点通过与中心节点的连接进行数据的共享与传播，所以中心节点的负荷大，权逡逑责过于集中；分布式网络模式中每个节点处于同等地位，通过网络协议共享数据逡逑资源、共同承担区块数据验证和数据传播等功能［３８］。逡逑传播机制：在区块链中，交易数据传播协议包括以下流程：网络节点收到各逡逑环节上传的数据后

【参考文献】

相关期刊论文 前5条

1 刘佳;;基于二维码的农产品质量安全可追溯系统构建[J];山东农业大学学报(自然科学版);2014年05期

2 罗斌;;我国农产品质量安全追溯体系建设现状和展望[J];农产品质量与安全;2014年04期

3 杨信廷;钱建平;孙传恒;吉增涛;;农产品及食品质量安全追溯系统关键技术研究进展[J];农业机械学报;2014年11期

4 李琳;范体军;;基于RFID技术应用的鲜活农产品供应链决策研究[J];系统工程理论与实践;2014年04期

5 杨曙辉;宋天庆;欧阳作富;陈怀军;;我国农产品食品质量安全问题:特点、症结及对策[J];农业现代化研究;2013年03期

相关重要报纸文章 前1条

1 马龙龙;;日本农产品可追溯系统的启示[N];国际商报;2014年

相关博士学位论文 前1条

1 陈松;中国农产品质量安全追溯管理模式研究[D];中国农业科学院;2013年

相关硕士学位论文 前2条

1 林延昌;基于区块链的食品安全追溯技术研究与实现[D];广西大学;2017年

2 赵文硕;关系型与非关系型数据库的应用研究[D];华北电力大学(北京);2016年

本文编号：2779602