基于区块链的农产品追溯系统信息存储模型与查询方法

针对区块链追溯系统信息数据存储负载过大、查询效率低等问题,该文以果蔬菜类农产品为例,基于Hyperledger Fabric设计了一种区块链农产品追溯信息存储模型和查询方法。提出"数据库+区块链"的链上链下追溯信息双存储设计,本地数据库存储追溯明文数据,区块链上存储追溯数据加密后的哈希值,并在此基础上建立了外联数据库索引的查询方法。通过该方法与基于key键遍历查询和批次号字段查询的2种传统区块链数据查询方法进行对比测试,结果表明当区块链追溯记录总量达到11×10~4条,批次追溯记录条数为400时,该方法查询效率分别提高了70.56%和88.66%,有效解决了区块链链式结构中数据查询效率低的问题,保证了数据隐私安全,提高了追溯信息的可靠性与时效性。     

集群式农产品供应链区块链密文策略可验多部门监管方案

集群式农产品供应链区块链上的数据逐渐采用加密存储模式,给跨企业、跨生产环节的监管带来挑战。为了适应集群式环境下的监管、减小监管带来的隐私泄露风险,该研究基于CP-ABE提出了集群式农产品供应链区块链密文策略可验多部门监管方案。明确划分监管部门的监管权限,根据链上数据的监管策略,企业用户基于CP-ABE加密数据,在保证数据隐私的同时实现数据对相关监管者的公开;设计基于CP-ABE的密文访问树验证方案,结合智能合约与监管策略,在数据上链前验证CP-ABE的访问树,以确保数据对指定监管者的公开。基于Hyperledger Fabric构建了测试原型系统,测试结果表明,监管策略中监管者数量每增加10个,系统上链时间延长约500 ms,吞吐量约为438事务数/s（transactions/s）;安全性分析表明,系统具有较高的安全性。该方案实现了区块链密文条件下多部门的细粒度监管,减小了发生在监管端的隐私泄露风险,能够应对集群式农产品供应链区块链加密存储带来的监管挑战。     

融合HACCP体系的农产品区块链追溯系统精准上链机制改进

利用区块链技术实现可信追溯已成为追溯技术发展的重要趋势,区块链技术核心是解决上链以后信息不能篡改,而如何确定哪些信息上链并进行上链前信息验证是目前区块链应用亟待解决的问题。该研究以果品为例,融合危害分析与关键控制点体系（Hazard Analysis And Critical Control Point,HACCP）和区块链技术,改进农产品区块链追溯系统的上链机制并设计实现系统。通过对果品供应链进行危害分析挖掘其关键信息作为上链信息,并提取五个关键控制点（CCP1生产、CCP2加工、CCP3仓储、CCP4物流、CCP5销售）;在确定关键信息的基础上,对上链信息进行限值判定,在阈值范围内进行上链;构建数据异常和质量安全预警模型,对关键控制点处上链后的信息实时监控,智能反馈;从而构建\     

基于区块链中继技术的集群式农产品供应链溯源模型

集群式农产品供应链具有链条长且多、生产分散、信息多源异构、网链结构复杂等特点。面向集群式农产品供应链区块链溯源的需求,多链式区块链比单链式区块链更具有优势。但多个区块链相互独立使得不同链上的数据相互隔离,导致不同联盟在多链式区块链网络中数据断裂,无法构成完整的溯源链条,该研究提出一种基于区块链中继技术的集群式农产品供应链溯源模型,打通联盟间的信息孤岛,实现整个供应链的信息贯通。分析集群式农产品供应链的业务构成,利用区块链中继技术打通供应链上下游区块链,构造集群式农产品供应链的中继多链拓扑结构和溯源模型;应用链借助中继链和跨链路由实现跨链交互,并通过Hyperledger Fabric背书策略检验跨链交易的有效性。最后,以集群式猕猴桃供应链为例,设计和实现了该模型的原型系统,并进行了功能、性能和扩展性的测试与分析。结果表明：在功能方面,该模型可以保证跨链溯源信息的完整性、可信性和有效性,能够有效解决多链式区块链溯源中的信息断链问题;在性能方面,系统数据写入的吞吐量最高为561.8（事务数/s,transactions/s）,高于单链式区块链的118.1 transactions/s;数据写入时延均值为1.49 s,优于单链式区块链的数据写入时延均值5.92 s;在扩展性方面,系统中链的数量能够按照业务需求动态增加,灵活应对集群式供应链变化。该模型能实现集群式农产品供应链溯源,研究结果对区块链溯源网络的扩大和实现行业性的统一布局、协同发展有一定意义。     

基于区块链技术的粮油食品溯源研究进展及展望

粮油食品供应链周期长、结构复杂、利益相关者众多,维护供应链的安全具有挑战性。近年来,特别是在粮食购销领域,存在\     

农产品区块链信息可信评估差异化共享模型设计与实现

针对现有的农产品区块链溯源系统中,数据差异化共享与追溯效率不高,难以保障上链数据可信性的问题。该研究通过分析农产品供应链各环节业务逻辑与数据组成,设计了农产品区块链信息可信评估差异化共享模型。提出了农产品区块链信息可信评估差异化共享架构,构建了农产品信息存储优化模块,基于区块链技术建立企业链、溯源链,将数据按隐私性分账本存储于企业链,全供应链公开数据存入星际文件系统（InterPlanetary File System,IPFS）后,返回的数据哈希值存储于溯源链,通过企业链账本维护策略实现了供应链数据的高效性共享与追溯;设计了基于层次分析法的企业信誉度评估机制,根据企业和消费者对链上数据可信度的评估结果对数据发布节点进行信誉积分奖惩,提升链上数据可信性;并通过智能合约实现了数据格式和内容的链前监管。基于Hyperledger Fabric平台研发农产品区块链信息可信评估差异化共享系统,在某茶叶供应链上进行应用与测试。测试结果表明,此模型与现有数据差异化共享模型相比,数据存储时间缩短16.7%,隐私数据查询时间缩短10.01%,公开数据查询时间缩短38.3%。该研究提出的方法能够实现农产品供应链数据差异化共享,提供高效可信溯源服务,为农产品可信溯源系统的设计提供参考。     

新一代信息技术对农产品追溯系统智能化影响的综述

从为应对疯牛病问题至今,追溯系统作为农产品及食品质量安全保障的有效手段引入已有近30a,如何降低追溯断链化、增强追溯可信度、提升质量预警力,已成为追溯系统研究的热点,也是应用中亟待解决的问题。该文基于国内外相关文献,瞄准热点问题,综述了新一代信息技术对农产品追溯系统智能化的影响。首先,提出了追溯系统从1.0到3.0的发展历程,总结了追溯系统1.0以信息记录为主、2.0以数据整合为主、3.0以智能决策为主的核心特征;其次,描述了以物联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等为核心的新一代信息技术之间在信息感知、数据处理、高效计算、智能分析、加密防伪等方面各有侧重又相互关联的内在关系,分析了大数据、人工智能及区块链的发展趋势;最后,从人工智能技术降低追溯过程断链程度、大数据技术提升质量安全预警能力、区块链技术增强全程追溯可信度等3个方面,综述了相关研究,结合发展趋势提出了深入研究的方向,即人工智能从供应链内部及供应链之间提升追溯粒度,大数据从微观、中观及宏观层面实现预测与优化,区块链从追溯区块结构优化、隐私保护及共识算法等方面增强追溯可信度。该文为把握农产品追溯系统发展趋势、研究热点、应用瓶颈提供有益参考。     

具有高价值密度的农业物联网数据区块链压缩存储方案

针对现有区块链物联网体系主要采用链上存储摘要链下保留原始数据的存储方式中链上无法直接获得真实数据的问题,提出了一种具有高价值密度的农业物联网数据区块链压缩存储方案。首先,边缘服务器将收集的同一批数据聚合到同一批事务中;其次,设计离群值可处理的自适应有损压缩方法,在满足用户保真度要求的前提下降低数据冗余;最后,压缩数据上链,实现区块链上物联网数据的高价值密度存储。与现有方案相比,该方案能提高链上存储真实物联网数据的效率。试验结果表明,在使用自适应压缩方法压缩数据时,针对不同的数据集会自适应选取k值,在满足用户重建精度的前提下,获得良好压缩效果,减少链上存储空间,提高了数据价值密度;相对于风速之类频率较高的数据,温湿度、二氧化碳等变化频率较低的数据可以获得较高的压缩比;当假设正常数据压缩比为10:1时,该方案可节省约85%的链上存储空间,相应的价值密度提高了约85%。该研究可为农产品溯源过程中的物联网数据高效存储提供解决方案,为实现分布式农业物联网数据压缩存储提供技术支持。     

区块链在呼伦贝尔市农畜产品溯源中的应用探索研究

国家实施乡村振兴战略以来,内蒙古自治区呼伦贝尔市农畜产品销量不断增长,且羊肉、牛奶、黑木耳等均获批国家地理标志产品,农牧业发展势头强劲。但在加快推进农畜产品高产、高质、高效进程中,其质量安全问题引起各界广泛关注,而做好产品溯源是确保农畜产品质量安全的关键所在。本文通过对区块链技术特征和作用进行分析,结合呼伦贝尔市农畜产品溯源存在的问题,将区块链技术与呼伦贝尔市农牧局监管工作相结合,探索建立区块链监管模型,构建包含所有利益相关者的溯源监管体系,以期落实对农畜产品“从农田牧场到餐桌”的全面质量监控,推进呼伦贝尔市农牧产业振兴。     

基于物联网的肉鸡可追溯与监管平台设计与应用

为了能实现农产品及食品生产过程数据自动采集、传输、存储并体现在可追溯环节之中,该文以肉鸡为例自主研发了基于物联网包含环境采集终端、中继器、监控服务器与环境控制器的肉鸡养殖环境监控预警系统。环境采集终端集成了温度、湿度、光照、氨气传感器;中继器可根据需求灵活使用串口、有线或无线等多种通信方式;环境控制器能够对风机转速、通风方向、灯光、加湿器、加热器进行控制;实现了生产环境的全自动现场或远程监控与预警,并将其集成于包含企业管理、政府管理、追溯管理3个子平台的肉鸡可追溯与监管平台。该平台采用B/S与C/S架构相结合方式开发,B/S架构采用Microsoft C#语言在ASP.NET框架上开发,数据库采用SQL Server 2014,Web服务器为IIS7。以物联网RFID(radio frequency identification)标签作为载体实现肉鸡产业链上信息传递及人员的快速登录。不同类型的企业及政府用户,具有不同权限,实现了肉鸡饲料、用药、疫苗、死淘数、屠宰、加工、储运、销售等信息全程可追溯与监管;政府管理部门全程参与肉鸡生产到销售的全过程,能进行出栏检疫、产品检疫、各项抽检与统计查询,并能实现肉鸡疫情预警与质量安全预警。C/S架构主要解决养殖基地Internet接入困难问题。在同一数据库结构下用Java Web技术开发了基于微信的追溯。该平台已应用于天津市189家肉鸡企业与各级政府管理部门。该平台兼顾了企业、政府、消费者三方的利益,可扩展至其他农产品与食品的可追溯与监管。     

基于农产品供应链的质量安全可追溯系统

为加强农产品质量安全管理,保证消费者身体健康,从农产品供应链的角度出发,提出基于农产品供应链的质量安全可追溯系统的设计方案。在危害分析和关键控制点(hazard analysis and critical control point,HACCP)管理体系的指导下,利用二维码技术、数据库技术、网络信息技术进行系统的构建和开发,实现了农产品在整个供应链上从种植、采收、加工到销售的全程跟踪和溯源,有效地加强了对农产品质量安全的监管,保证消费者最终知情权。目前,该系统在江苏江阴地区实际测试效果良好,验证了方案的可行性和有效性。     

基于监管的分布式水产品追溯系统设计与实现

在比较国内外农产品追溯系统建设模式的基础上,系统地提出了一种基于行政监管的适合中国国情的水产品追溯系统架构方式,设计了一种基于行政区域代码的水产品追溯编码方式,突破了基于AES(advanced encryption standard)的水产品追溯监管码十进制分组压缩加密算法,建立了基于USB Key的水产品监管码密钥动态分配技术,生成了融合一维码、二维码的水产品混合条码标签。经在多省测试应用,水产品追溯监管系统安装部署简便,可护展性强,追溯码输入方便、安全性高。     

基于CSBFT区块链的农作物全产业链信息溯源平台设计

为提高农产品溯源信息的完整性、安全性及可信性,该文从农产品产业链角度出发,设计并实现基于区块链的农作物全产业链信息溯源平台。通过研究和分析农作物全产业链中从农资购买到粮食销售的信息流程,设计溯源平台的架构和功能模块。提出一种改进的区块链共识算法:基于信誉监督机制共识算法CSBFT(credit-supervisor byzantine fault tolerance),用以提高联盟链场景下共识机制的安全性和效率;设计并编写智能合约,自动化保存关键上链信息,并生成相应的溯源码供消费者查询。与传统食品追溯系统相比,采用区块链的农作物全产业链信息溯源平台具有去中心化及信息完整性、安全性、真实性和可靠性更高的优点;与现有基于区块链的食品溯源平台相比,CSBFT算法使得本平台在信息上链时具有更高的安全性和更小的时延。