区块链技术背景下绿色食品安全溯源体系构建研究

随着社会的快速发展,人们对绿色食品的需求日益增加,对绿色食品的安全问题也愈发重视。当前,我国绿色食品溯源系统一般采用集中式存储录入的方式,存储节点单一、数据容易被人为篡改、可信赖度低。针对上述问题,课题组提出将区块链技术应用于绿色食品的安全溯源控制体系中,使绿色食品生产、加工、运输、储存、销售等环节的信息数据化和透明化,为消费者提供可靠的溯源服务,确保绿色食品从生产至销售全周期的数据真实可靠。     

基于区块链的农产品质量安全可信溯源系统研究

为解决现有农产品质量溯源系统存在的数据中心化存储、数据易篡改和数据信任等问题,以及保障农产品质量安全、维护消费者权益和提高生产企业品牌竞争力,在分析农产品产业链业务流程和区块链关键技术的基础上,设计了农产品可信溯源区块结构,确保农产品溯源数据不可伪造和安全可信;提出了“On-Chain+Off-Chain”农产品质量安全溯源信息协同管理存储策略,解决农产品溯源区块链网络中各节点数据存储压力大、查询效率低和数据爆炸等问题;采用Kafka共识机制实现多主体参与的共识操作,提供实时数据高吞吐量和低延时的处理能力;制定了农产品溯源智能合约规则集和合约触发条件,确保农产品数据的可靠性和溯源平台的公信力;基于Hyperledger Fabric区块链平台研制了农产品质量安全可信溯源系统,并对红茶产品质量安全溯源进行验证分析。结果表明,本文研制的农产品质量安全可信溯源系统,解决了农产品产业链生产、加工和流通多节点之间数据安全和溯源信息真实可信等问题,取得了较好的应用效果。     

基于区块链的农产品质量安全可信溯源系统研究

为解决现有农产品质量溯源系统存在的数据中心化存储、数据易篡改和数据信任等问题,以及保障农产品质量安全、维护消费者权益和提高生产企业品牌竞争力,在分析农产品产业链业务流程和区块链关键技术的基础上,设计了农产品可信溯源区块结构,确保农产品溯源数据不可伪造和安全可信;提出了“On-Chain+Off-Chain”农产品质量安全溯源信息协同管理存储策略,解决农产品溯源区块链网络中各节点数据存储压力大、查询效率低和数据爆炸等问题;采用Kafka共识机制实现多主体参与的共识操作,提供实时数据高吞吐量和低延时的处理能力;制定了农产品溯源智能合约规则集和合约触发条件,确保农产品数据的可靠性和溯源平台的公信力;基于Hyperledger Fabric区块链平台研制了农产品质量安全可信溯源系统,并对红茶产品质量安全溯源进行验证分析。结果表明,本文研制的农产品质量安全可信溯源系统,解决了农产品产业链生产、加工和流通多节点之间数据安全和溯源信息真实可信等问题,取得了较好的应用效果。     

区块链增强果蔬质量追溯可信度方法研究与系统实现

质量追溯相关数据通过物联网感知设备采集后添加到区块链,在数据存储环节可以解决数据易被篡改问题从而增强数据可信度.数据直接存储在区块链中会造成系统吞吐量小、响应时间长,利用"数据库+区块链"的双存储设计虽然能大大提高响应速度,但是针对果蔬质量追溯系统,其响应速度依然不能满足要求.基于哈希加密算法的不可逆性、区块链数据结构...     

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。     

基于区块链的种子供应链信息溯源及信用度提升的方案设计与研究

种质是农业的基础，是国家的战略资源，种子质量的优劣影响着整体种植业的生产规模和潜力。我国种业存在产业链条信息不完整、不透明；种子溯源系统与体系不完善、不安全等问题。将区块链技术融入到传统的种子信息溯源中，提出分布式数据存储的种子质量追溯模型。利用以太坊、物联网和终端应用等设计三层架构：应用层、物联网层和数据存储层。根据以太坊本身特点和系统数据存储、查询要求，设计分布式多数据库存储的方式。系统存储种子从生产到流通部门各个环节的数据信息，结合区块链数据信息不可篡改性、透明性和可追溯性高的特点，保证种子供应链上所有数据不被他人改动或隐藏，实现准确追溯、快速鉴定种子质量。系统采用的用户信用度智能合约算法，直击种子数据源头，保证购买种子的质量安全，为维护种子消费者权益提供信息技术与服务保障。     

基于区块链的HACCP质量溯源模型与系统实现

为提升质量溯源的可信度及有效度,以生食牡蛎为例,应用区块链技术构建了基于危害分析及关键控制点(Hazard analysis and critical control points,HACCP)的质量溯源模型.该模型提取生食牡蛎加工HACCP规范中的关键控制点(Critical control points,CCP)作...     

基于智能合约和数字签名的马铃薯种薯防窜溯源研究

随着区块链技术在农产品溯源领域研究的不断发展,农产品的质量安全得到有效保障。由于我国马铃薯种薯生产过程复杂、实物形态差异化明显、每个环节的生产周期长、品种繁多等原因,所有生产环节的溯源数据共享难度大,容易发生种薯品种、等级等窜货问题,种薯生产溯源无法得到切实保障,生产基地及相关监管部门无法得到全部有效溯源数据,当发生窜货问题以及最终消费者进行种薯生产溯源时,责任环节定位不明确,难以准确找到责任生产环节及相关责任人等问题源头。基于上述问题,提出了基于智能合约和数字签名的马铃薯种薯防窜溯源模型,利用区块链技术不可篡改、数据透明、数据共享等特点,通过智能合约进行种薯生产全环节溯源数据的上链存储,实现种薯生产全环节溯源数据的高度共享,并将智能合约与数字签名相结合,利用公私钥对验证和智能合约高度自治的区块链网络生态环境,解决生产过程中易发生的生产窜货问题。基于Hyperledger Fabric设计面向种薯生产基地的防窜溯源模型,相关测试结果表明,该模型可以实现种薯生产溯源、防窜、窜货报警信息上链与查询等功能。种薯生产溯源数据的平均上链时间为2 566 ms,平均查询时间为95 ms,报警触发与...     

面向预制食品溯源的隐私数据加密共享方法研究

随着区块链技术在食品溯源领域的发展,预制食品的质量安全得到了有效保障。然而,预制食品上下游生产加工环节众多的产业特点,使溯源变得困难。在溯源的同时安全共享食谱、秘方等隐私数据,使供应链更好地协同生产则十分重要。为解决上述问题,提出了一种面向预制食品溯源的门限代理重加密(Threshold proxy re-encryption)隐私数据共享的方法,设计了一条预制食品溯源区块链和追溯生产批号关联相关溯源数据,确保数据的真实可信。使用门限代理重加密,预制食品生产商通过门限代理重加密将研发的食谱加密为初加密密文,同时在本地生成重加密密钥,将初加密密文与重加密密钥上传至预制食品溯源区块链中;第三方半诚实服务商将从区块链上获取的重加密材料进行重加密生成重加密密文,将重加密密文上传至区块链;监管部门等数据访问者则使用自身私钥将从区块链上获取的重加密密文进行重加密解密,实现隐私数据在溯源区块链上的安全共享。该方法基于Hyperledger Fabric,搭建了一个预制食品溯源区块链原型系统进行测试。测试结果表明,所提出的面向预制食品溯源的隐私数据加密共享方法在隐私数据共享方面与常用的数据加密共享方法相比计算开销较低。数据上链、公开数据查询、隐私数据查询的平均时延分别为1.4738、63.9、59.9ms,系统性能良好。实验结果表明,提出的方法达到了供应链隐私数据安全共享的目的,确保了商业机密和知识产权的安全共享,对预制食品行业发展和食品安全提升具有参考价值。     

面向猕猴桃质量溯源的联盟链跨组织链上合同交易机制

针对区块链猕猴桃溯源未考虑产业链由不同组织构成而导致溯源数据不连续的问题,结合生产实践中合同交易的过程,提出了一种面向猕猴桃质量溯源的联盟链跨组织链上合同交易机制。通过两次链上的关联确认,将现实交易中双方签字确认合同条款的过程转移到联盟链上,实现跨组织的不可否认交易。选择联盟链搭建猕猴桃全产业链溯源系统的区块链网络,借助智能合约技术将猕猴桃生产过程信息价值化;采用散列值上链减轻链上压力;通过组织间交易合同的合同编号关联溯源数据、责任人和责任企业。基于Hyperledger Fabric猕猴桃全产业链溯源系统的测试分析表明,用户每上链一条数据平均用时约102 ms,在增加链上合同交易机制的条件下系统进行一次完整溯源的时间延长了约7.11 ms。研究保证了多组织溯源的数据连续性与可追溯性,对提升农产品质量安全具有重要意义。     

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。     

基于区块链的红茶质量安全追溯系统开发及应用

为解决传统追溯过程中存在的数据安全性低、可信度低、供应链信息断链等问题。以红茶为研究对象,通过分析红茶生产、加工、储运、销售过程,研究信息采集、数据共享、隐私保护、产品溯源等质量安全追溯关键技术,构建基于区块链的红茶质量安全追溯系统。追溯数据上链时延为1.15 s,公开溯源数据查询时间为58.72 ms,隐私溯源数据查询时间为61.60 ms,能够满足红茶追溯过程数据上链存证、扫码溯源、供应链上下游共享需求。系统在广东省英德市红茶生产、加工企业进行应用示范,实现了各环节、各企业主体溯源信息的数据共享互通,确保了溯源数据真实性和安全性。     

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。     

基于区块链的种质资源数据安全共享模型

目前,农业领域种质资源数据的共享管理工作大多采用中心化的数据共享模式,存在数据泄露、易篡改等问题。根据区块链技术具备的去中心化、安全可靠、防篡改的特点,提出一种基于区块链的种质资源数据安全共享系统,采用以太坊框架设计基于区块链的种质资源数据安全共享系统模型,针对用户身份数据和种质资源数据提出“IPFS+区块链”的链上链下协同存储模型,使用非对称加密技术确保种质资源数据安全性和用户身份数据隐私性,通过智能合约交互方式给出协同存储模型设计结果,展示模型的合理性。     

基于区块链和边缘计算的水稻原产地溯源方法研究

地理位置与环境因素的不同导致水稻品质存在差异,优质原产地的稻米质优味美,对消费者更有吸引力,因此研究水稻原产地溯源,建立水稻原产地可信溯源系统具有重要意义。传统物联网区块链溯源系统将溯源数据上传至中心化的服务器,再由服务器上传至区块链;这无法很好地利用边缘节点中的资源,还使其易受数据伪造或数据丢失等安全风险的影响。设计了一套基于区块链和边缘计算的水稻原产地溯源模型,依托嵌入式设备的边缘计算能力,对传感器数据实时数据融合并在嵌入式设备上部署区块链。此外,设计边缘计算场景下区块链网络的存储扩展方法和边缘计算工作流程。最后,经过测试分析,查询公开溯源数据的平均时间为45.84 ms,查询隐私溯源数据的平均时间为50.92 ms,边缘节点加密上链的平均时间为1.27 s,边缘多链存储容量消耗为传统单链的18%,能够满足水稻原产地溯源实际的应用需求。     

基于区块链的种质资源数据安全共享模型研究

目前，农业领域种质资源数据的共享管理工作大多采用中心化的数据共享模式，存在数据泄露、易篡改等问题。根据区块链技术具备的去中心化、安全可靠、防篡改的特点，本文提出一种基于区块链的种质资源数据安全共享系统，采用以太坊框架设计基于区块链的种质资源数据安全共享系统模型，针对用户身份数据和种质资源数据提出“IPFS+区块链”的链上链下协同存储模型，使用非对称加密技术确保种质资源数据安全性和用户身份数据隐私性，通过智能合约交互方式，给出协同存储模型设计结果，展示模型的合理性。     

农产品信息区块链技术架构设计及应用展望

作为传统农业大国,中国多次强调农业现代化的重要性。但生产分散、技术落后、基础薄弱等问题严重阻碍了中国农业信息化的发展。区块链由于采用了分布式存储与计算方式,与分布式经济系统具有较好的兼容性,在金融、物流、电子商务等多个行业具有广泛的应用前景。本研究采用广义区块链的设计思想,结合中国农业发展中遇到的问题,设计了信息采集层、数据层、网络层、共识层、激励层、合约层与应用层的7层农产品信息区块链技术架构。该架构可以提供灵活的分布式存储机制、完备的信息共识体系、可靠的信息防篡改功能和实用的激励回报措施。针对以上功能在农产品信息溯源和农产品市场信息透明化中的应用进行了说明,提出了建立区块链农产品交易体系的概念,最后对区块链在农业领域的应用进行了总结和展望。     

基于RFID和二维码技术的新疆哈密瓜溯源系统

通过建立基于RFID(射频识别技术)和二维码技术的新疆哈密瓜溯源系统,使新疆哈密瓜等特色农产品的质量得到保障,并提升其品牌价值。以新疆哈密瓜为例,将数据库技术、.NET技术和ASP等技术相结合,设计了基于RFID和二维码技术的新疆特色农产品溯源系统。该系统详细记录了新疆哈密瓜在种植、采购、包装、流通和销售各个环节的信息数据,实现了溯源。该系统的建立有助于加强政府部门对农产品质量安全的监管,使消费者了解农产品的生产和运输等信息,宣传和提升了新疆哈密瓜的品牌价值,为新疆其他特色农产品的溯源系统建立提供了成功范例。     

增强HACCP计划的可信可视溯源应用研究

为提升水产品危害分析及关键控制点(Hazard analysis and critical control points, HACCP)体系国家标准在保障质量溯源方面的数据可信、可读，以国家标准中的巴氏杀菌蟹肉HACCP计划为例，结合语义建模和区块链技术，提出了巴氏杀菌蟹肉增强HACCP计划可信可视溯源模型(Enhanced HACCP credibility and visualization traceability model, EHCVTM)。该模型结合国家标准对巴氏杀菌蟹肉HACCP计划进行语义理解，构建巴氏杀菌蟹肉HACCP计划质量安全数据体系(HACCP quality and safety data system, HQSDS)并设计知识表示。为所得的增强HACCP计划的执行数据设计合理的数据存储结构、智能合约，实现“有风险上链，无风险自治”、“高风险直接上链，低风险加密上链”的数据分级存储管理模式。然后借助图数据库实现不同需求的可视化展示。最终实现了基于EHCVTM的HACCP质量溯源应用原型并进行测试。结果表明，基于此模型的应用保障了质量溯源风险数据的可信度，提高了...     

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...