基于区块链技术的有机农产品溯源系统的设计与实现

这是一篇关于区块链,有机农产品,溯源系统,Hyperledger Fabric,信誉值模型的论文, 主要内容为近年来我国社会生产力的不断提高,人们的生活水平和消费理念也随之不断提升,对于有机农产品的需求也逐渐增加。然而食品安全问题频发,有机农产品供销链的不完善,供销过程存在一些虚假销售的情况,导致消费者对于有机农产品信任度不够,产品的销路不能完全打开。此时就体现出一套完善的溯源体系的重要性,而传统的溯源体系例如电子标签、二维码等,虽然在实际应用中取得一定成效,但是由于溯源标准和体系未完全建立,行业内依然是一个个信息孤岛。因此,致力于解决传统有机农产品溯源系统中在工程上存在的数据中心化程度严重、供应链数据共享程度低、信息易被篡改等问题,本文结合区块链技术,进行主要研究以及创新如下:1.通过对于传统农产品溯源模型进行研究,针对于其存在的问题,本文结合区块链去中心化信息存储、账本信息不易被篡改以及信息可溯源等特性进行深入研究,完成技术选型,选择Hyperledger Fabric作为基础框架,对基于区块链技术的有机农产品溯源方案进行设计。2.数据层面,针对Hyperledger Fabric随着时间推移,账本数据库将逐渐变得冗余臃肿,并影响系统运行效率,浪费存储资源,本文设计了一种“链上索引,链下数据”,结合IPFS(星际文件系统)的存储方案,通过将链上数据分布式存储到IPFS中,极大地减少了系统数据账本的压力,同时针对于Hyperledger Fabric事务流程中存在对某些区块重复读写解码的问题,本文加入区块缓存方案。此方案解决对溯源数据进行去中心化存储的同时,也一定程度上减少了溯源数据在存储上的压力,提高了系统的运行效率。3.系统层面,首先针对Hyperledger Fabric中背书节点公开透明,易受攻击的问题,本文分析了其中的原因,然后提出了一种引用信誉值评估的背书节点选择方案,结合系统节点动态的性能以及创新性地将用户的反馈评价作为节点信誉值的评估标准,动态地生成背书节点候选集合,并加入可验证随机函数对背书节点进行选择,动态地、随机地生成背书节点,以提高系统的安全性能;然后对于Hyperledger Fabric的PBFT共识机制中引入一种优化后的Schnorr算法,在共识过程中进行聚合签名,减少系统共识过程中的通信次数,优化系统运行效率。最终完成整个区块链网络的搭建,解决信息可溯源问题的同时保证了系统的安全性并提高了运行效率。4.应用层面,本文完成了一套包含供应商、商超、消费者以及系统管理员各角色,并基于Hyperledger Fabric框架的有机农产品溯源系统,详细对系统需求进行分析,然后对系统架构和功能模块进行了设计,最终完成系统的开发部署以及测试。在系统中除了溯源系统的基础功能外还增加了商品二维码的功能设计,对于消费者还开放了评价和投诉的功能,投诉和差评将直接引入到系统信誉值体系,对不良商家的行为进行约束,对消费者的权益进行保护,使得系统应用更加的便利和人性化。简要地设计了行业内部的数据标准,使得有机农产品的数据信息可以在不同的角色之间完成共享。综合以上的改进以及最终测试,系统在解决了传统有机农产品溯源系统的工程问题的同时还拥有完善的功能和较好的性能。

基于区块链技术的有机农产品溯源系统的研究与实现

这是一篇关于有机农产品,区块链技术,产品溯源,PBFT算法,超级账本的论文, 主要内容为为了保障现代农业的发展,我国的农业部门一直在致力于建立一个能够有效地解决农产品质量问题的追溯系统,而传统溯源系统大多都是中心化的平台。传统中心化平台本质上是指其和农产品溯源相关的各个环节的信息都是在后台集中管理和保存的,而这种方式下的溯源信息和数据缺少可靠的监管手段,不仅数据容易出现被篡改的情况,影响数据正确性和完整性,而且会对数据安全带来威胁,影响数据有效性。区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。区块链技术自身所具有的可追溯性、不可篡改、去中心化以及数据共享等方面得天独厚的优势和特点,能够完美适配解决传统溯源系统数据安全性差、中心化、数据易篡改等问题。基于此,本文提出针对有机农产品溯源问题进行研究,结合有机农产品的特点,为更好地解决传统农产品溯源系统由于其数据中心化管理带来的信息共享效率低、信息易篡改、安全问题追责难等方面的问题,在农产品溯源系统中应用区块链技术。将各环节的溯源数据和信息上链,通过私有链进行区块链化,进而能够最大程度地规避在农产品溯源信息管理过程中可能出现的数据篡改以及“信息孤岛”等问题,促进在有机农产品全供应链体系中的各方更好地参与到溯源信息管理体系中,同时实现来源信息快速可查、产品去向快捷追踪、责任问题迅速定位,进而提高溯源信息管理的效率和质量。在研究过程中完成的主要研究成果包括主要工作包括:(1)面向有机农产品溯源问题,重构并确定有机农产品溯源流程。首先从有机农产品溯源的实际需求出发,分析有机农产品溯源信息链,对传统有机农产品溯源体系的应用效果进行分析。基于应用效果中的不足和缺陷,针对有机农产品溯源问题的主体、范围、目标,进一步细化有机农产品溯源问题的内在机理和研究目标。针对农贸市场流通模式、农超对接流通模式、基地直送流通模式等目前有机农产品的主要流通模式中涉及的关键业务流程及其中需要重点关注的信息进行研究。并基于研究结论,确定有机农产品供应链信息流及溯源指标,进而形成关于有机农产品溯源问题的完整描述,为下文的研究奠定理论基础。(2)对在有机农产品溯源过程中应用区块链过程中共识机制设计中的关键算法PBFT算法进行了分析优化。针对传统区块链技术应用于有机农产品溯源问题中暴露出的扩展性不足、数据吞吐量欠佳等方面问题,对其共识机制PBFT算法优化问题进行研究。研究中首先对共识算法原理进行了介绍,对比了主流共识算法的优缺点,并基于联盟链提出PBFT共识算法改进方案,而后通过搭建仿真实验环境,对提出的算法改进方案的性能进行了实验和验证。从实验结果来看,本文提出的算法优化方案能够显著降低原有PBFT共识算法的复杂度,同时引入信用的节点管理机制,能够大幅提升有机农产品溯源过程的可靠性以及溯源信息系统抵抗拜占庭攻击的防御能力。(3)设计实现了有机农产品溯源系统原型。根据本文提出的设计实现有机农产品溯源系统这一目标,以农产品溯源业务实际需求为牵引,运用软件工程有关理论和工具分析系统需求,完成了溯源数据模型设计、概要设计、智能合约层、数据存储等具体的设计工作。在系统设计的基础上,综合运用区块链技术、java web技术,基于B/S模式对有机农产品溯源系统原型进行实现,将实现的系统原型部署到服务器上,而后基于软件测试理论对系统的测试方案进行设计,并运用软件测试方法和工具对原型系统完成了测试。从测试的结果来看,实现的原型系统从私有链性能到系统的总体功能及性能表现可以达到系统的设计需求,系统是可用的。经过系统测试和运用,本文研究的有机农产品溯源系统可以在一定程度上满足有机农产品生产、加工、运输、销售、消费、监管等各方关于有机农产品质量把控和溯源的业务需求。本文的研究具有一定的创新性,能够从消费和监管的角度提高有机农产品溯源的精准度、私密性和运行效率。

基于区块链技术的有机农产品溯源系统的研究与实现

这是一篇关于有机农产品,区块链技术,产品溯源,PBFT算法,超级账本的论文, 主要内容为为了保障现代农业的发展,我国的农业部门一直在致力于建立一个能够有效地解决农产品质量问题的追溯系统,而传统溯源系统大多都是中心化的平台。传统中心化平台本质上是指其和农产品溯源相关的各个环节的信息都是在后台集中管理和保存的,而这种方式下的溯源信息和数据缺少可靠的监管手段,不仅数据容易出现被篡改的情况,影响数据正确性和完整性,而且会对数据安全带来威胁,影响数据有效性。区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。区块链技术自身所具有的可追溯性、不可篡改、去中心化以及数据共享等方面得天独厚的优势和特点,能够完美适配解决传统溯源系统数据安全性差、中心化、数据易篡改等问题。基于此,本文提出针对有机农产品溯源问题进行研究,结合有机农产品的特点,为更好地解决传统农产品溯源系统由于其数据中心化管理带来的信息共享效率低、信息易篡改、安全问题追责难等方面的问题,在农产品溯源系统中应用区块链技术。将各环节的溯源数据和信息上链,通过私有链进行区块链化,进而能够最大程度地规避在农产品溯源信息管理过程中可能出现的数据篡改以及“信息孤岛”等问题,促进在有机农产品全供应链体系中的各方更好地参与到溯源信息管理体系中,同时实现来源信息快速可查、产品去向快捷追踪、责任问题迅速定位,进而提高溯源信息管理的效率和质量。在研究过程中完成的主要研究成果包括主要工作包括:(1)面向有机农产品溯源问题,重构并确定有机农产品溯源流程。首先从有机农产品溯源的实际需求出发,分析有机农产品溯源信息链,对传统有机农产品溯源体系的应用效果进行分析。基于应用效果中的不足和缺陷,针对有机农产品溯源问题的主体、范围、目标,进一步细化有机农产品溯源问题的内在机理和研究目标。针对农贸市场流通模式、农超对接流通模式、基地直送流通模式等目前有机农产品的主要流通模式中涉及的关键业务流程及其中需要重点关注的信息进行研究。并基于研究结论,确定有机农产品供应链信息流及溯源指标,进而形成关于有机农产品溯源问题的完整描述,为下文的研究奠定理论基础。(2)对在有机农产品溯源过程中应用区块链过程中共识机制设计中的关键算法PBFT算法进行了分析优化。针对传统区块链技术应用于有机农产品溯源问题中暴露出的扩展性不足、数据吞吐量欠佳等方面问题,对其共识机制PBFT算法优化问题进行研究。研究中首先对共识算法原理进行了介绍,对比了主流共识算法的优缺点,并基于联盟链提出PBFT共识算法改进方案,而后通过搭建仿真实验环境,对提出的算法改进方案的性能进行了实验和验证。从实验结果来看,本文提出的算法优化方案能够显著降低原有PBFT共识算法的复杂度,同时引入信用的节点管理机制,能够大幅提升有机农产品溯源过程的可靠性以及溯源信息系统抵抗拜占庭攻击的防御能力。(3)设计实现了有机农产品溯源系统原型。根据本文提出的设计实现有机农产品溯源系统这一目标,以农产品溯源业务实际需求为牵引,运用软件工程有关理论和工具分析系统需求,完成了溯源数据模型设计、概要设计、智能合约层、数据存储等具体的设计工作。在系统设计的基础上,综合运用区块链技术、java web技术,基于B/S模式对有机农产品溯源系统原型进行实现,将实现的系统原型部署到服务器上,而后基于软件测试理论对系统的测试方案进行设计,并运用软件测试方法和工具对原型系统完成了测试。从测试的结果来看,实现的原型系统从私有链性能到系统的总体功能及性能表现可以达到系统的设计需求,系统是可用的。经过系统测试和运用,本文研究的有机农产品溯源系统可以在一定程度上满足有机农产品生产、加工、运输、销售、消费、监管等各方关于有机农产品质量把控和溯源的业务需求。本文的研究具有一定的创新性,能够从消费和监管的角度提高有机农产品溯源的精准度、私密性和运行效率。

基于区块链技术的有机农产品溯源系统的研究与实现

这是一篇关于有机农产品,区块链技术,产品溯源,PBFT算法,超级账本的论文, 主要内容为为了保障现代农业的发展,我国的农业部门一直在致力于建立一个能够有效地解决农产品质量问题的追溯系统,而传统溯源系统大多都是中心化的平台。传统中心化平台本质上是指其和农产品溯源相关的各个环节的信息都是在后台集中管理和保存的,而这种方式下的溯源信息和数据缺少可靠的监管手段,不仅数据容易出现被篡改的情况,影响数据正确性和完整性,而且会对数据安全带来威胁,影响数据有效性。区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。区块链技术自身所具有的可追溯性、不可篡改、去中心化以及数据共享等方面得天独厚的优势和特点,能够完美适配解决传统溯源系统数据安全性差、中心化、数据易篡改等问题。基于此,本文提出针对有机农产品溯源问题进行研究,结合有机农产品的特点,为更好地解决传统农产品溯源系统由于其数据中心化管理带来的信息共享效率低、信息易篡改、安全问题追责难等方面的问题,在农产品溯源系统中应用区块链技术。将各环节的溯源数据和信息上链,通过私有链进行区块链化,进而能够最大程度地规避在农产品溯源信息管理过程中可能出现的数据篡改以及“信息孤岛”等问题,促进在有机农产品全供应链体系中的各方更好地参与到溯源信息管理体系中,同时实现来源信息快速可查、产品去向快捷追踪、责任问题迅速定位,进而提高溯源信息管理的效率和质量。在研究过程中完成的主要研究成果包括主要工作包括:(1)面向有机农产品溯源问题,重构并确定有机农产品溯源流程。首先从有机农产品溯源的实际需求出发,分析有机农产品溯源信息链,对传统有机农产品溯源体系的应用效果进行分析。基于应用效果中的不足和缺陷,针对有机农产品溯源问题的主体、范围、目标,进一步细化有机农产品溯源问题的内在机理和研究目标。针对农贸市场流通模式、农超对接流通模式、基地直送流通模式等目前有机农产品的主要流通模式中涉及的关键业务流程及其中需要重点关注的信息进行研究。并基于研究结论,确定有机农产品供应链信息流及溯源指标,进而形成关于有机农产品溯源问题的完整描述,为下文的研究奠定理论基础。(2)对在有机农产品溯源过程中应用区块链过程中共识机制设计中的关键算法PBFT算法进行了分析优化。针对传统区块链技术应用于有机农产品溯源问题中暴露出的扩展性不足、数据吞吐量欠佳等方面问题,对其共识机制PBFT算法优化问题进行研究。研究中首先对共识算法原理进行了介绍,对比了主流共识算法的优缺点,并基于联盟链提出PBFT共识算法改进方案,而后通过搭建仿真实验环境,对提出的算法改进方案的性能进行了实验和验证。从实验结果来看,本文提出的算法优化方案能够显著降低原有PBFT共识算法的复杂度,同时引入信用的节点管理机制,能够大幅提升有机农产品溯源过程的可靠性以及溯源信息系统抵抗拜占庭攻击的防御能力。(3)设计实现了有机农产品溯源系统原型。根据本文提出的设计实现有机农产品溯源系统这一目标,以农产品溯源业务实际需求为牵引,运用软件工程有关理论和工具分析系统需求,完成了溯源数据模型设计、概要设计、智能合约层、数据存储等具体的设计工作。在系统设计的基础上,综合运用区块链技术、java web技术,基于B/S模式对有机农产品溯源系统原型进行实现,将实现的系统原型部署到服务器上,而后基于软件测试理论对系统的测试方案进行设计,并运用软件测试方法和工具对原型系统完成了测试。从测试的结果来看,实现的原型系统从私有链性能到系统的总体功能及性能表现可以达到系统的设计需求,系统是可用的。经过系统测试和运用,本文研究的有机农产品溯源系统可以在一定程度上满足有机农产品生产、加工、运输、销售、消费、监管等各方关于有机农产品质量把控和溯源的业务需求。本文的研究具有一定的创新性,能够从消费和监管的角度提高有机农产品溯源的精准度、私密性和运行效率。

基于区块链技术的有机农产品溯源系统的研究与实现

这是一篇关于有机农产品,区块链技术,产品溯源,PBFT算法,超级账本的论文, 主要内容为为了保障现代农业的发展,我国的农业部门一直在致力于建立一个能够有效地解决农产品质量问题的追溯系统,而传统溯源系统大多都是中心化的平台。传统中心化平台本质上是指其和农产品溯源相关的各个环节的信息都是在后台集中管理和保存的,而这种方式下的溯源信息和数据缺少可靠的监管手段,不仅数据容易出现被篡改的情况,影响数据正确性和完整性,而且会对数据安全带来威胁,影响数据有效性。区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。区块链技术自身所具有的可追溯性、不可篡改、去中心化以及数据共享等方面得天独厚的优势和特点,能够完美适配解决传统溯源系统数据安全性差、中心化、数据易篡改等问题。基于此,本文提出针对有机农产品溯源问题进行研究,结合有机农产品的特点,为更好地解决传统农产品溯源系统由于其数据中心化管理带来的信息共享效率低、信息易篡改、安全问题追责难等方面的问题,在农产品溯源系统中应用区块链技术。将各环节的溯源数据和信息上链,通过私有链进行区块链化,进而能够最大程度地规避在农产品溯源信息管理过程中可能出现的数据篡改以及“信息孤岛”等问题,促进在有机农产品全供应链体系中的各方更好地参与到溯源信息管理体系中,同时实现来源信息快速可查、产品去向快捷追踪、责任问题迅速定位,进而提高溯源信息管理的效率和质量。在研究过程中完成的主要研究成果包括主要工作包括:(1)面向有机农产品溯源问题,重构并确定有机农产品溯源流程。首先从有机农产品溯源的实际需求出发,分析有机农产品溯源信息链,对传统有机农产品溯源体系的应用效果进行分析。基于应用效果中的不足和缺陷,针对有机农产品溯源问题的主体、范围、目标,进一步细化有机农产品溯源问题的内在机理和研究目标。针对农贸市场流通模式、农超对接流通模式、基地直送流通模式等目前有机农产品的主要流通模式中涉及的关键业务流程及其中需要重点关注的信息进行研究。并基于研究结论,确定有机农产品供应链信息流及溯源指标,进而形成关于有机农产品溯源问题的完整描述,为下文的研究奠定理论基础。(2)对在有机农产品溯源过程中应用区块链过程中共识机制设计中的关键算法PBFT算法进行了分析优化。针对传统区块链技术应用于有机农产品溯源问题中暴露出的扩展性不足、数据吞吐量欠佳等方面问题,对其共识机制PBFT算法优化问题进行研究。研究中首先对共识算法原理进行了介绍,对比了主流共识算法的优缺点,并基于联盟链提出PBFT共识算法改进方案,而后通过搭建仿真实验环境,对提出的算法改进方案的性能进行了实验和验证。从实验结果来看,本文提出的算法优化方案能够显著降低原有PBFT共识算法的复杂度,同时引入信用的节点管理机制,能够大幅提升有机农产品溯源过程的可靠性以及溯源信息系统抵抗拜占庭攻击的防御能力。(3)设计实现了有机农产品溯源系统原型。根据本文提出的设计实现有机农产品溯源系统这一目标,以农产品溯源业务实际需求为牵引,运用软件工程有关理论和工具分析系统需求,完成了溯源数据模型设计、概要设计、智能合约层、数据存储等具体的设计工作。在系统设计的基础上,综合运用区块链技术、java web技术,基于B/S模式对有机农产品溯源系统原型进行实现,将实现的系统原型部署到服务器上,而后基于软件测试理论对系统的测试方案进行设计,并运用软件测试方法和工具对原型系统完成了测试。从测试的结果来看,实现的原型系统从私有链性能到系统的总体功能及性能表现可以达到系统的设计需求,系统是可用的。经过系统测试和运用,本文研究的有机农产品溯源系统可以在一定程度上满足有机农产品生产、加工、运输、销售、消费、监管等各方关于有机农产品质量把控和溯源的业务需求。本文的研究具有一定的创新性,能够从消费和监管的角度提高有机农产品溯源的精准度、私密性和运行效率。

基于区块链技术的有机农产品溯源系统的设计与实现

这是一篇关于区块链,有机农产品,溯源系统,Hyperledger Fabric,信誉值模型的论文, 主要内容为近年来我国社会生产力的不断提高,人们的生活水平和消费理念也随之不断提升,对于有机农产品的需求也逐渐增加。然而食品安全问题频发,有机农产品供销链的不完善,供销过程存在一些虚假销售的情况,导致消费者对于有机农产品信任度不够,产品的销路不能完全打开。此时就体现出一套完善的溯源体系的重要性,而传统的溯源体系例如电子标签、二维码等,虽然在实际应用中取得一定成效,但是由于溯源标准和体系未完全建立,行业内依然是一个个信息孤岛。因此,致力于解决传统有机农产品溯源系统中在工程上存在的数据中心化程度严重、供应链数据共享程度低、信息易被篡改等问题,本文结合区块链技术,进行主要研究以及创新如下:1.通过对于传统农产品溯源模型进行研究,针对于其存在的问题,本文结合区块链去中心化信息存储、账本信息不易被篡改以及信息可溯源等特性进行深入研究,完成技术选型,选择Hyperledger Fabric作为基础框架,对基于区块链技术的有机农产品溯源方案进行设计。2.数据层面,针对Hyperledger Fabric随着时间推移,账本数据库将逐渐变得冗余臃肿,并影响系统运行效率,浪费存储资源,本文设计了一种“链上索引,链下数据”,结合IPFS(星际文件系统)的存储方案,通过将链上数据分布式存储到IPFS中,极大地减少了系统数据账本的压力,同时针对于Hyperledger Fabric事务流程中存在对某些区块重复读写解码的问题,本文加入区块缓存方案。此方案解决对溯源数据进行去中心化存储的同时,也一定程度上减少了溯源数据在存储上的压力,提高了系统的运行效率。3.系统层面,首先针对Hyperledger Fabric中背书节点公开透明,易受攻击的问题,本文分析了其中的原因,然后提出了一种引用信誉值评估的背书节点选择方案,结合系统节点动态的性能以及创新性地将用户的反馈评价作为节点信誉值的评估标准,动态地生成背书节点候选集合,并加入可验证随机函数对背书节点进行选择,动态地、随机地生成背书节点,以提高系统的安全性能;然后对于Hyperledger Fabric的PBFT共识机制中引入一种优化后的Schnorr算法,在共识过程中进行聚合签名,减少系统共识过程中的通信次数,优化系统运行效率。最终完成整个区块链网络的搭建,解决信息可溯源问题的同时保证了系统的安全性并提高了运行效率。4.应用层面,本文完成了一套包含供应商、商超、消费者以及系统管理员各角色,并基于Hyperledger Fabric框架的有机农产品溯源系统,详细对系统需求进行分析,然后对系统架构和功能模块进行了设计,最终完成系统的开发部署以及测试。在系统中除了溯源系统的基础功能外还增加了商品二维码的功能设计,对于消费者还开放了评价和投诉的功能,投诉和差评将直接引入到系统信誉值体系,对不良商家的行为进行约束,对消费者的权益进行保护,使得系统应用更加的便利和人性化。简要地设计了行业内部的数据标准,使得有机农产品的数据信息可以在不同的角色之间完成共享。综合以上的改进以及最终测试,系统在解决了传统有机农产品溯源系统的工程问题的同时还拥有完善的功能和较好的性能。