基于区块链+物联网的产品供应链追溯系统设计

频繁出现的产品质量问题严重影响到了消费者的生活质量，因此，为了保证消费者权益，研究提出了基于区块链+物联网的产品供应链追溯系统，利用改进PBFT算法优化区块链系统，利用物联网技术实现信息采集和展示。在算法的性能分析中显示，改进PBFT算法具有较大的信息吞吐量，并且其计算时延在700 ms以下，显著低于其余算法。在产品追溯系统的测试结果中显示，提出的追溯系统响应时间在2.0 s以下。以上结果表明，基于区块链+物联网的产品供应链追溯系统能够有效对产品信息进行溯源，为消费者辨别产品真伪提供了技术支持。     

基于区块链技术的工业产品信息追溯方法仿真

为了有效解决工业产品信息追溯困难以及耗时比较长等问题,提出一种区块链技术下工业产品信息追溯方法。分析区块链技术的组成架构,改进区块链中的共识算法,通过改进共识算法降低区块链系统对节点容纳数量的限制,提升系统数据吞吐能力。通过优化处理后的区块链技术,设计基于区块链技术下的工业产品信息追溯方案,并给出详细了的工业产品信息追溯流程。通过仿真分析可知,采用所提方法能够获取更加准确的工业产品信息追溯结果,且耗时较短,可以有效保证产业信息的安全性,适用于工业产品信息追溯研究。     

基于云计算的物流区块链共识算法研究

为解决物流企业供应链的商流、物流、资金流、信息流、服务流等信息的不可篡改性、物品可溯源性、公证防伪不可抵赖性、资金的安全性等日益迫切的问题,提出了基于云计算的物流区块链模型及区块链共识算法。分析传统物流交易流程及其交易模型存在的问题,提出利用云计算与区块链解决其存在不足的思路;根据云计算与区块链的技术特点,融合各自的优势,给出物流区块链和云物流区块链的定义,提出基于云计算的物流区块链模型。根据实用拜占庭共识算法的基本原理和云物流区块链模型,结合去中心化和不可抵赖性的要求,对物流区块链共识算法进行设计,并与原始实用拜占庭共识算法、优化MinBFT算法进行分析比较。该算法与PBFT、MinBFT、CloudPBFT等算法进行对比实验,实验结果表明该算法在节点大于3f+1时,节点越多,吞吐量越大,其吞吐量以及网络延迟时间皆优于PBFT、MinBFT、CloudPBFT等算法。因此,该算法是一种可靠而有效的,具有去中心化和不可抵赖性的物流区块链共识算法。     

基于双区块链及物联网技术的防伪溯源系统

在产品安全日益重要的今天,传统的产品溯源系统依旧存在着中心化存储、数据可信度低、数据易窜改及责任人定位困难等问题。区块链技术凭借其分布式存储、链式结构、不可窜改和高容错性等特点,能在信息的搜集、存储和共享等过程中实现数据溯源功能,并借助物联网技术保证区块链源头数据的真实可靠,以实现对产品信息的实时跟踪。基于此,提出了使用双区块链和物联网技术的产品防伪溯源系统,分析了该溯源系统的安全性并通过仿真实验验证了该系统的可行性,对区块链技术和产品安全领域的进一步结合提供了参考和借鉴。     

应用于食品追溯体系的区块链架构设计

在互联网+、大数据等冲击下,传统的食品安全监管手段面临着产品信息来源广、产品数据可靠性差、可用数据鉴别困难等问题,急需新的信息化手段为有效监管提供技术支撑。重点研究区块链技术在构建食品安全监管追溯体系中的应用。利用区块链网络的特点,有效整合涉及食品安全的各个参与主体数据,为监管机构提供实时、可靠、不可篡改的产品信息。针对食品追溯体系的特点,具体分析用户层、应用系统层、接入层以及区块链平台技术特点,探讨全量数据与上链数据、数据一致性维护机制、接入层监听和轮询机制、区块链共识算法和智能合约等问题。最后对当前技术条件下在食品追溯体系中推广应用区块链存在的问题进行了探讨。     

基于录制重放的区块链交易执行追溯方法

区块链上运行的智能合约具有一经部署难以修改、调用执行需经过共识等特点, 现有的需要修改智能合约代码或打断其执行过程的调试方法难以直接应用到智能合约上. 由于智能合约的运行过程由区块链交易顺序执行过程组成, 实现对区块链交易执行过程的追溯是提升智能合约可调试性的一个有效途径. 对区块链交易执行过程进行追溯主要目标是找出一条已经出块的区块链交易是如何得到当前的执行结果的. 区块链交易的执行依赖于区块链内部状态, 且该状态取决于之前区块链交易的执行结果, 因此存在着传递性依赖. 区块链交易的依赖性和区块链所提供的执行环境的特点给区块链交易执行追溯带来了挑战. 区块链交易执行追溯面临的挑战主要有3方面, 即如何从智能合约部署的生产环境中获取足够追溯的信息、如何获取区块链交易之间的依赖关系, 以及如何保证追溯结果与实际在线执行过程一致. 提出了一种基于录制重放的区块链交易执行追溯方法, 在合约容器中建立录制重放机制, 无需修改合约代码即可支持交易执行中对状态读写操作的录制, 并且不会打断智能合约运行; 提出了基于状态读写的交易依赖分析算法, 支持对存在依赖关系的前序交易进行按需回溯; 此外, 设计了录制读写操作记录的验证机制, 确保重放的执行过程与真实执行过程之间的一致性可被验证. 所提出的方法能够追溯区块链交易调用智能合约的执行过程, 可用于智能合约调试, 并且当智能合约异常造成损失时可用于举证. 在实验中对比了将录制的读写操作记录存储于链上和存储于链下之间的性能差异, 通过案例研究展示了所提方法在追溯区块链交易执行方面的有效性和优点.     

基于区块链的汽车供应链产品追溯系统

区块链作为新兴的分布式数据库技术,具有公开透明、不可篡改和易于追溯等特征,与供应链产品溯源具有良好的契合度。针对汽车供应链面临的缺乏信任、溯源难度大及信息共享效率低等问题,运用区块链技术,设计了基于区块链的汽车供应链产品追溯系统。选用以太坊作为系统的开发平台,设计了授权管理、信息录入、溯源转移和链上查询等功能模块,根据功能需求设计了智能合约,增加了对敏感数据的处理环节。系统中配置了原材料供应商、零部件供应商、整车厂以及分销商4个参与主体,提供了监管部门与消费者的溯源接口。通过实例对溯源系统进行展示。研究表明：区块链溯源系统与传统的溯源方式相比,产品数据的安全性和溯源效率等方面具有明显优势。     

基于区块链的RFID大数据安全溯源模型

近年来,区块链技术不断发展,受到了广泛重视,被普遍视为解决数据安全问题的重要工具。RFID大数据是物联网中重要数据的来源,对数据的安全性要求也非常高。数据溯源追踪是RFID物联网技术的重要应用领域之一,目前广泛应用于农牧产品原产地追溯、工业生产的原材料和零配件追溯,以及消费品防伪等方面。区块链在改善大数据溯源安全性方面 发挥着重要作用。文中提出了一种基于区块链技术的RFID大数据溯源安全模型,并在RFID大数据的追踪溯源过程中应用区块链技术,形成了多方参与且信息透明、共享、保真的溯源链;在RFID溯源物品的生产、加工、销售等多个环节建立区块链账本,建立起RFID大数据的溯源全程链式路径,路径直达终端使用者,从而实现RFID大数据的溯源安全管理。     

基于区块链技术和综合评价的医疗器械追溯系统研究

为进一步提高医疗器械追溯系统的性能，基于区块链技术，提出一种医疗器械追溯系统。该系统通过对区块链技术的PBFT共识算法进行优化，进一步提升了算法的运行效率，将优化得到的OPBFT共识算法应用于医疗器械追溯系统，能够有效提高系统的运行效率和安全性；同时，通过从生产商、经销商和使用者三个角度对医疗器械的质量进行综合评价，为医疗器械的质量问题追溯提供了可靠依据。仿真结果表明，相较于改进前的PBFT算法，本研究提出的OPBFT算法在吞吐量和系统时延上均表现出了更加优秀的性能，吞吐量最多提升了800 Tx/s,系统时间稳定在2 s以下；将OPBFT算法应用于医疗器械追溯系统中时，系统的吞吐量保持在350 Tx/s左右，系统时延稳定在2 s～3 s,在满足系统运行的基本需求的基础上有效优化了时延。以上结果表明，通过对区块链技术进行优化，结合对医疗器械质量的综合评价，能够有效提升医疗器械追溯系统的性能。     

基于区块链的医药防伪溯源系统研究

为了解决目前医药防伪溯源系统中存在的中心化易篡改、存储信息不全面以及信息私密性等问题,提出了一种基于区块链的医药防伪溯源系统。此系统在超级账本（Hyperledger）的Fabric区块链平台上开发,系统环境配置有医药厂、经销商、医院3个组织,通过Go语言开发链码,采用Node.js来编写客户端程序,并结合链码中的药品溯源功能发起查询请求。最终,通过证书认证的用户账号可以实现药品信息在网页的查询,且查询响应时间的平均值为22?ms。区块链所具有的数据难以篡改、时间戳以及交易可追溯的特性能很好地应用于医药防伪溯源系统,使系统溯源功能更加完善,且消费者能得到包括药品生产信息、物流信息及使用信息在内的全部溯源信息。     

基于双层架构的溯源许可链共识机制

区块链中的区块按照时间历史顺序进行排列,同时通过数据加密技术以及共识机制使区块链具有不可篡改性,这使产品溯源成为区块链的重要应用场景。选择产品信息追溯技术要考虑技术的可行性同时要考虑产品以及生产者的市场属性,这使许可链代替公有链成为产品信息溯源的重要部署方式。现有研究成果中对溯源许可链的研究多停留在机制设计和框架建构上,少有对适用于产品信息溯源的共识算法进行研究。在技术工程实践过程中,联盟链中多选用实用拜占庭容错（PBFT,practical byzantine fault tolerance）作为溯源链的共识机制（如超级账本项目 Hyperledger）,但随着参与节点数量的增加,溯源链的运行效率明显下降,延迟时间明显提高,致使多数项目依然处于实验阶段。基于此,提出基于双层架构的溯源许可链共识机制（DLPCM）。首先将参与者在垂直维度上化分为两层,其次在不同层次上根据区块链的不同部署方式采用不同的共识机制,最后对该共识机制下的溯源信息查询机制进行介绍,为基于许可链的溯源系统的开发和设计提供了重要借鉴。     

面向区块链溯源的链下扩展存储方案

在基于区块链的供应链管理溯源系统中,由于区块链技术是一种基于分布式的系统,对于区块链中存储的数据所有节点都会进行备份,如果直接把溯源数据存储在链上,这会导致数据占用大量内存,增加溯源系统维护成本和降低系统响应速度的问题。因此提出一种链下扩展存储方案,该方案首先利用SHA-256哈希算法的单向性对明文数据进行哈希运算得到哈希值,然后采用SM2加密算法产生的私钥对哈希值进行签名,保证信息上传者身份的可靠,最后把哈希值和签名值通过智能合约保存在区块链中,明文数据和其哈希值与签名值在区块链上存储的地址则存储在数据库中。通过结合中心化存储和区块链技术各自的优势,既可以保证溯源数据不可被篡改又可以有效减少区块链网络中溯源数据所占内存的大小。最后,在所提方案的基础上,对溯源系统进行详细设计并采用以太坊区块链平台对其进行实现。     

基于区块链的食品溯源系统设计

传统食品溯源系统数据层均由核心企业维护的关系型数据库组成,无法保证数据的安全性,且效率低、维护成本高。食品供应链参与主体众多,消费者购买到有质量问题食品往往维权困难,食品的问题来源难以界定,不能及时精准追溯到具体责任人。针对这些问题,设计了一种基于区块链的食品溯源系统,该系统在Ethereum（以太坊）平台中开发,除了实现去中心化、防篡改、可追溯等功能外,还在区块链系统中引入食品药品监督局节点,实现了数据变更服务和食品召回功能。消费者不仅能查询食品的全流程溯源信息,还能在该溯源系统中进行维权投诉。     

区块链+物联网在农产品溯源中的应用研究

近年来,农产品安全问题日益严峻,传统的农产品追溯体系面临公信力缺失、监管困境和扩展性问题,农产品质量安全追溯迫在眉睫。随着区块链技术不断发展,其具有的分布式、去中心化、不可篡改、可追溯等特性在改善农产品溯源系统数据安全性、透明性等方面发挥着重要作用,并受到了各个行业的广泛关注。在简述可追溯性和追溯系统概念的基础上,介绍物联网和区块链技术,并探讨了当前国内外学者将区块链和物联网框架融合应用到农产品溯源中的一些相关研究,同时阐述了溯源系统在物联网与区块链结合下带来的安全、可靠、透明等好处及面临可扩展性、效率问题、资源浪费等挑战,最后对当前农产品溯源体系建设提出建议以及未来的研究方向。     

基于信誉的二阶段溯源区块链共识策略

基于区块链技术的产品溯源系统在现代供应链系统中被广泛应用,溯源区块链适合采用联盟链来构建,其参与利益方多、共识网络差异化高的特性影响了此类区块链系统的性能和安全性。对区块链共识过程进行分析,构建模拟溯源区块链的系统模型和信誉模型,以排除拜占庭故障节点。在此基础上,设计包含代表选择和代表共识两个阶段的共识过程,并提出一种基于信誉的二阶段溯源区块链共识策略RTsBFT。实验结果表明,在相同的配置环境和条件下,相比CSBFT和PBFT策略,RTsBFT可取得更高的系统吞吐量、更短的延迟和更低的故障节点率,能够有效提高联盟链场景下溯源系统的性能和安全性。     

基于渔船监测系统的近海捕捞水产品溯源

通过对渔船监测系统的船位、航向、航速等信息挖掘,可以进行水产品溯源,保障海洋水产品的食品安全。基于渔船监测系统数据,结合渔场、沿海区划等信息,构建近海捕捞水产品溯源模型,研究渔船溯源、渔区和渔场溯源、渔获溯源,为水产品安全保障提供参考依据。     

分级安全二维码下区块链溯源方案设计

食品安全溯源体系对食品安全保障以及食品行业自我约束具有重要的意义。现有各类结合区块链的溯源方案,存在各通信节点间的数据存储和验证安全强度不够的问题。部分方案虽然在节点间使用RFID实现访问控制,可防止信息被篡改,但成本过高且缺少节点间的身份验证。另一些方案在节点间使用二维码技术记录溯源信息。该类措施虽然可降低成本,但普通二维码具有信息公开性,不能存储机密数据。针对食品安全溯源,提出了基于区块链技术和二级二维码的新型溯源方案。设计了一个安全的二级二维码,用于解决节点间的数据通信安全问题,进而提出了一种分级安全的二维码下基于区块链的溯源方案。在该方案中,管理者通过溯源成员上传的身份签名来验证其合法性。只有合法成员可上传二维码信息,其他系统参与者可提取合法成员上传的群签名来确认二维码中存储信息的完整性。相较于使用RFID和普通二维码的溯源方案,在节点间实现了信息防篡改和身份认证的功能,以解决节点交易过程中的信息安全问题。