基于区块链技术的种子供应链信息溯源系统设计与研究

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种质资源是农业发展的基础,种子质量的优劣影响着整体种植业的生产规模和潜力,是我国农业领域重点关注的问题,更是我国农业的卡脖子工程,长期受到国外高科技农业公司的制约。农作物种子信息管理与溯源问题在很大程度上影响着种子质量监管,区块链应用的快速发展为种子信息安全溯源提供了合适的平台。本文对种子信息溯源进行深入研究并建立了分布式种子供应链信息溯源模型,优化区块链共识算法;根据建立的模型,对基于开源区块链平台的种子供应链信息溯源进行了系统结构设计;遵循系统设计,利用区块链平台并结合前端平台,搭建区块链种子供应链信息溯源系统,模拟实现种子信息的分布式管理。本文在参阅大量种子供应链信息追溯、区块链核心机制和区块链在农业信息溯源领域发展现状的国内外相关文献,总结在实际生产中传统种子信息管理所面临的数据存储中心化严重、多方信息不对称、系统数据信用度低等存在的问题,并对Hash算法、Merkle树、非对称加密等密码学原理和共识算法进行详细研究后,建立基于分布式数据库种子供应链信息溯源的总模型和适用于种子供应链各环节业务流程与信息的E-R模型。分析了 PBFT算法共识的过程与问题,结合分级制度进行算法优化,并验证优化后的算法可提高共识效率,减少生成恶意节点,发布虚假消息的概率;在此基础上构建基于区块链种子供应链信息溯源系统,设计具有用户应用层、智能合约层、核心基础层和数据存储层的四层系统架构,设计系统的注册、登录模块、种子供应链各环节数据上传模块与种子信息查询、监管模块;在Linux系统开发环境下,通过区块链开源项目Hyperledger Fabric与前端框架Layuimini对区块链种子信息溯源系统进行实现,经过系统测试,系统具备高度去中心化、信息不可篡改、对用户公开透明的特点,测试系统主要功能,并对用户平台功能界面进行展示,验证了区块链技术与种子信息溯源相结合的信息系统可有效应用于种子信息溯源领域。本文研究结果表明,区块链的数据防篡改、信息公开透明、系统可追溯性高等特性满足种子信息溯源需求。基于区块链的种子信息溯源系统涉及育种、种植、加工、运输和交易环节,系统的分布式账本存储种子的全产业链主要信息,能够保证所存储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。系统内设定地址明确、完全透明的节点、组织、用户信息发布机制,信息溯源可直击种子数据源头,保证用户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,为信息查询者提供真实数据支持并辅助供应链上人员做出有效决策。区块链技术与传统种子信息溯源的结合保证种子数据安全,提高农业生产的种子质量,进而推动农业发展。
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