基于区块链的畜牧养殖资产监管身份认证研究

针对畜牧养殖资产监管系统数据采集源头设备不可信,牲畜个体身份标识识别复杂,养殖敏感数据机密性差等问题,提出一种基于区块链技术和聚合签名算法的畜牧资产身份认证方案,实现资产监管系统中数据采集源头、数据存证展示的全流程真实可信,以及监管系统各节点、各物联网设备间身份验证的可信可溯,有效保障了畜牧资产监管系统从区块链网络到节点及物联网设备间细粒度的身份验证。在此基础上对方案进行混淆性分析和通信数据量分析,结果表明,加密过程的扩散性测试密文改变率平均为93.61%,相关性测试密文改变率平均为93.28%,具有较高的混淆性,并将通信量由线性级降低为常量级,验签耗时平均节省40.01%,有效降低数据传输通信量和系统验证开销,具有高效的批量身份验证性能,满足畜牧资产监管过程中设备身份认证需求。     

面向追溯主体的果蔬全供应链区块链多链模型研究

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...     

基于区块链的水稻供应链溯源信息保护模型研究

针对水稻供应链在使用区块链技术追溯过程中数据共享时隐私数据容易泄露的问题,在分析水稻供应链业务流程和信息分类的基础上,建立了以区块链节点授权保护方法为核心的水稻供应链信息保护模型。在供应链溯源隐私数据上传区块链网络前,利用密码分组链接模式(Ciper block chaining,CBC)对其进行对称加密,采用椭圆曲线算法(Elliptic curve cryptography,ECC)对密钥加密后写入区块链网络中,区块链网络中存储隐私数据加密后的密文,授权节点利用私钥查看区块链上溯源隐私数据,实现在区块链网络中共享隐私数据。在此基础上对方法的安全性能进行了分析,加密算法的扩散性测试密文改变率平均值为0.838。最后,基于Hyperledger Fabric平台设计实现了水稻全供应链信息溯源系统,并通过具体应用案例进行了验证分析。结果表明,本文提出的节点授权法对需要保护的隐私数据进行了节点间的差异化,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问题,解决了水稻供应链生产、加工、流通等多节点之间的数据共享问题,为水稻供应链区块链溯源研究提供了借鉴和参考。     

面向小麦区块链追溯系统的分级监管模型设计与实现

针对现有的农产品溯源系统中数据监管存在的监管单一、权限集中,以及监管过程中隐私泄露等问题,通过研究小麦制粉行业全业务流程特性,设计并构建了面向小麦区块链追溯系统的分级监管模型。该模型以联盟链Hyperledger Fabric为基础构建多链架构,提出了基于密文策略属性加密(CP-ABE)技术的加密隐私密钥传输方法,通过一对多的加密属性设计多个数据监管部门,并在密文中嵌入访问结构实现权限管控。通过理论分析,所提出的分级监管模型能够在满足消费者追溯需求的基础上,实现企业隐私保护、分级授权管控、全流程穿透式实时监管的功能。在安全方面,该模型在控制策略保持不变的情况下,改变需加密密钥的任意一位,生成密文平均变化率为95.5%;在保持密钥不变的前提下,通过改变企业授权访问策略,引起解密私钥平均变化率为75.5%,具有较高的混淆性和安全性。在效率方面,所设计的分级监管模型公开溯源数据平均查询时延为6.67 ms,隐私数据平均解密查询时延为34.45 ms,数据监管平均查询时延为37.78 ms。     

基于区块链的水产品撮合交易模型与系统实现

为缓解水产品线上撮合交易效率低、交易双方隐私信息泄露和商品信息造假安全漏洞多、平台监管成本高等问题,针对水产品撮合交易多属性匹配的特点,提出一种基于区块链的水产品撮合交易模型,将水产品的交易过程转移到区块链上,实现水产品交易的去中心化可信、不可篡改性,并使用改进的蚁群算法对撮合交易模型进行寻优求解,最大化匹配精度和效率。以Hyperledger Fabric为底层架构搭建实验环境,实现原型系统,测试该模型的有效性。结果表明,基于区块链的撮合交易模型可以满足水产品交易双方和交易平台在成本、效率、安全性方面的需求,当2 h内累计提交系统的供需单数量小于1 626时,不超过模型规定的交易匹配时间上限,撮合交易系统可以正常运行,该数据量基本能够满足B2B平台线上交易量的需求。     

基于智能合约的果蔬区块链溯源数据存储方法研究

随着区块链农产品溯源技术的发展,果蔬产品质量安全得到保障。由于我国果蔬产品溯源跨度大、追溯周期长、涉及面广,并且区块链网络数据账本由全网节点共同记账备份,海量溯源数据存储压力大,同时所有数据透明共享,造成供应链溯源数据无法全部上链,引起产品数据上下游溯源企业共享不及时、追溯数据安全性难以得到保障、监管部门无法实时监管全部溯源数据,出现农产品质量安全问题时,责任无法定位、产品难以找到问题源头。基于上述问题,设计基于区块链多链架构的果蔬产品溯源框架,设计溯源数据存储模型,并通过智能合约实现溯源数据分类链上加密存储、链间授权访问、基于授权凭证解密查询,保证果蔬全供应链溯源隐私数据密文上链,减缓区块链存储压力、实现上下游溯源企业隐私数据无孤岛授权共享。基于联盟链Hyperledger Fabric通道技术实现多链溯源系统,经过扩散性测试,由对称加密与椭圆曲线混合加密的“链上加密存证、链间基于授权凭证共享、链上解密查询”智能合约方案,隐私数据密文变化率达95%以上,密钥密文变化率达94%以上,具备较高的安全性和混淆性;经过性能测试,所设计并实现的多链架构溯源系统公开溯源数据查询平均时延为56.9ms,基于授权凭证的隐私溯源数据平均解密查询时延为62.87ms,处理企业节点发起数据上链请求的平均时延为2.16s,能够满足果蔬产品追溯实际的应用需求。     

基于区块链的河豚供应链可信溯源优化研究

针对河豚供应链环节复杂、监管要求高以及溯源系统信息传递繁杂、数据查询效率低的问题,以提高河豚溯源查询效率和安全性为目的,建立了基于区块链技术的河豚供应链溯源优化模型,并搭建相应系统。首先,对河豚供应链业务供应链信息进行分析,整理并提取供应链各业务环节溯源码信息和产品信息;然后,基于区块链技术建立河豚供应链可信溯源优化模型架构,设计多链的存储模式和快速查询流程并制定相应的智能合约;最后,基于Hyperledger Fabric实现了一种河豚供应链信息溯源系统,并使用Caliper性能测试工具测试。结果表明,在数据记录条数大于1000条后,本文模型查询效率高于传统单链模型,在10000条数据记录上链后,本文模型较传统单链模型查询效率提高约92.9%。以江苏省某河豚企业为例,实现河豚供应链信息安全传递和快速溯源。所提出的模型可以应用到河豚行业从而提高溯源效率和安全性,为河豚行业提供一个防篡改、查询效率高的模型。     

基于DEMATEL-ISM的粮油质量安全区块链优化

粮油质量安全直接关系人民生命健康和国家安全稳定。粮油供应链具有主体复杂、风险多、供应网络跨域、信息链难以打通等特点,以区块链为代表的新一代信息技术为食品质量安全保障和追溯提供了新的解决思路和应用模式,但同时也引入了新的系统性风险,并且存在安全性方面的挑战。在解析粮油质量安全区块链风险和信息特征基础上,改进并优化现有完全非可信执行场景中通用型区块链结构,在网络层提出了一种适用于非完全可信执行场景中粮油质量安全专用型区块链网络结构,在共识层提出了一种基于PBFT改进拜占庭容错能力的符合粮油质量安全区块链特征的Kafka共识优化算法P-Kafka,分别从正确性、去中心化、安全性、可扩展性、共识效率及一致性6个角度与传统共识算法做了性能对比分析。通过分析比较,所提出的网络节点分区与子链划分一定程度上节省了区块链系统运行成本并提高了节点的隐私安全,改进的P-Kafka共识算法具有了拜占庭容错能力并继承了Kafka分区优化的高吞吐量特性,更加适应粮油质量安全应用场景。     

数字经济时代区块链技术在农业产业链中的应用研究

区块链技术是一种新兴技术之一,进入数字经济时代,将区块链技术应用到农业产业链中,不仅可以助力农业数据要素有效流动,而且成为农业数字化发展的重要工具,能够助力农业产业升级发展,实现数字农业发展。区块链技术在农业产业链中的应用场景还不足,区块链技术自身的优势使其在农业产业链中应用方面还有很大的价值的同时,区块链技术在农业产业链中应用还存在一定的阻碍,区块链技术在农业产业链中的应用深度不够。本文结合区块链技术在农业产业链中的应用优势和障碍分析,探索数字经济时代区块链技术在农业产业链中的应用对策。     

基于区块链的农产品供应链溯源数据多条件查询优化方法研究

随着基于区块链的农产品溯源系统迅速发展,区块链查询能力面临着巨大挑战。对于供应链参与方来说,区块链中保存的数据多为编码或序列化的数据,使得供应链参与方的审计和监督等存在多条件查询的工作变得十分困难。通常情况下,原生区块链并未提供满足多条件查询的查询方式。因此,为了实现多条件查询并提高查询效率,本研究提出一种农产品溯源数据多条件查询优化方法。首先,该方法采用一种优化的Merkle树结构（n-Tree）对交易信息进行重构,从而提供更高效的条件验证能力。其次,通过自适应多条件区块布隆过滤器判断交易信息中查询条件的存在性,进而快速过滤区块。最后,提出一种应用TWTN-Heap（Time weight and transaction number based heap）结构的索引构建方法,以区块权重为序构建主条件相关的区块号索引列表。产品数据的查询过程包括遍历区块号索引列表、过滤非相关区块以及验证特定查询条件,从而获得条件查询结果。实验结果表明,本研究提出的产品数据条件查询优化方法能够有效地解决农产品供应链面临的条件查询问题,同时保证查询时间消耗维持在15ms左右,查询效率较默克尔语义字典树(Merkle semantic trie,MST)方法提高60.9%,较原始遍历（Orignal traverse, OT）方法提高87.7%。     

基于属性访问控制模型的果蔬跨链追溯系统设计与实现

针对现有果蔬农产品供应链中存在的上下游区块链间追溯数据差异化、细粒度共享困难以及数据隐私保护等问题,通过分析果蔬农产品供应链各环节业务流程,在果蔬农产品质量安全追溯场景下,提出了一种支持异构多链的基于属性的果蔬跨链追溯访问控制模型。该模型利用基于中继链的跨链技术将跨链信息标准化从而实现异构多链之间的跨链通信,并结合果蔬跨链追溯需求,采用基于ABAC(Attribute-based access control)的访问控制模型实现对数据资源灵活、细粒度访问控制。为验证模型有效性,利用BitXHub中继链技术在Hyperledger Fabric和Ethereum构成的异构链中实现跨链数据访问,在跨链合约中实现基于属性的访问控制流程,构建出果蔬追溯跨链访问控制模型的原型系统。系统测试结果表明,中继链处理跨链交易的发送率平均最高值分别约为600笔/s和400笔/s,策略判定时间不会随着策略数目的增加而有较大波动,基本稳定在2 000 ms左右,能够满足果蔬供应链在异构区块链之间跨链数据差异化、细粒度共享的需求,也保证了数据共享过程中的数据隐私性。     

基于分簇数据融合的农产品冷链温度监控方法

针对现有基于无线传感网络的农产品冷链物流监测系统,传感器节点数据传输量大,带宽利用率低、能耗高,网络生命周期短的问题,提出了一种基于算术平均值与分批估计的簇内数据融合及自适应加权的簇间数据融合冷链温度监测方法。首先利用疏失误差对采集数据进行预处理,然后利用平均值与分批估计方法对簇成员节点发送的数据进行融合处理,最后簇头节点利用自适应加权算法对接收到的成员节点数据进行进一步的融合处理。实验证明,基于该数据融合方法的冷链监测系统网络生存周期相比传统方法提高了34.2%,稳定周期相比于传统低功耗自适应集簇分层型协议提高了11.4%,数据融合精度高于传统算术平均值法7.6%,系统能耗每轮降低约32.5%。能够有效降低冗余和可信度较差的数据对测量结果带来的影响,减少不必要数据传输损耗,降低了冷链物流成本,提高了农产品冷链物流信息化程度。     

农产品供应链区块链追溯技术研究进展与展望

农产品供应链具有链条长、生产分散、信息多源异构等特点,极易造成供应链上下游信息断链和不透明.传统追溯数据存储于各节点企业,在供应链上下游数据传递过程中存在协作信任度低、真实性差等问题,造成消费者对追溯信息的真实性产生信任危机.区块链追溯系统通过建立多方参与、共同维护的分布式数据库,并利用密码学和共识机制建立信任关系,具...     

岭南特色水果冷链物流智能调度与监控管理信息系统

针对目前岭南特色水果流通损耗大、成本高、物流环节多、效率低下等问题,本文提出应用捕食搜索算法（PSA）计算冷链物流的车辆最优路径,从而减小运输成本和提高效率。并将RFID技术与智能传感器、GPS、GIS、GPRS等技术相结合,开发了岭南特色水果冷链物流智能监控装置和调度管理信息系统,用于实现水果产品冷链物流在途及仓储时实时温湿度监控、地理位置跟踪、物流信息查询、分析等功能。该系统的研制为消除流通各环节中可能出现的各种问题提供有力保障,对保障水果产品的质量安全和提高岭南特色水果冷链物流整体质量与效率有明显促进作用。     

基于大数据与信息技术的拖拉机零部件供应链

为了提高拖拉机零部件供应链管理的水平,提高零部件的管理效率,在供应链管理研究过程中引入了大数据和信息化技术,并在数据分析和处理时采用遗传算法进行优化,确定合理的供应商数据评价函数,提高供应链管理的智能化水平。以拖拉机零部件的供应链管理为例,对比了采用和不采用大数据信息化技术产品的交付时间,结果发现:采用大数据信息化技术可以明显缩短产品的交付时间,提高供应链的管理效率。     

冷链物联网监测数据质量评估与优化研究进展分析

冷链监测具有多环节、技术构成复杂、数据格式多样等特点,针对当前应用场景的适应性较差。为了加深冷链监测物联网应用中的数据意识,本文从数据的视角剖析冷链监测物联网中数据质量问题。从数据质量产生机理、数据质量评估方法以及数据质量改善关键技术出发,按照冷链监测物联网数据完整生命周期中关键环节的顺序,进行冷链物联网监测数据质量评估与优化综述。分析得出,数据质量的测量与评估逐渐成为冷链物联网监测数据质量持续优化的关键,并重点阐述了注重从数据视角解决冷链监测物联网数据产生过程与流程的数据质量问题,指出数据质量评估技术、方法与应用场景、流程需求差异化的结合日益紧密,冷链监测数据获取应注重物联网过程中数据特性、数据特征以及与获取流程匹配性的研究方向,同时在冷链物联网监测数据质量提升方面也应注重监测技术协同优化与性能挖掘的研究。     

生鲜肉冷链物流体系建立研究

由于肉类保鲜期短,对温度要求高,因此完善的冷链体系是保障肉类质量安全的主要手段。文章通过利用HACCP原理对肉类冷链物流中的危害因素进行分析并进行关键点的控制,最终建立以物联网为基础,以HACCP为依据完善肉类冷链物流体系。     

基于区块链的粮油食品全供应链信息安全管理原型系统

粮油食品供应链具有全生命周期长、环节复杂、危害物种类多、信息多源异构等特点。基于区块链技术构建了一种新型的粮油食品供应链信息安全管理模型,研究并提出适用于粮油食品供应链的双模数据存储机制和管理供应链信息的智能合约,以保证信息存储和传输的安全可靠。在此基础上,基于Hyperledger Fabric设计了一种粮油食品全供应链信息安全管理原型系统,该系统能够实现粮油食品全供应链信息采集、查询、监控、追溯等功能,并通过具体的应用案例进行了验证和分析。