伴随着农业产业链信息化的发展和人们生活水平的日益提高,人们对于农产品溯源系统中信息的安全性和真实性愈发重视。目前部分农产品溯源系统中心化严重、信息易被篡改、信息不透明等突出问题逐渐呈现在人们眼前,不断蚕食着人们对农产品溯源系统的信任,如何提高农产品溯源信息的安全性和可信性,已经成为当前亟待解决的问题。区块链去中心化、不可篡改、公开透明等天然特性,使其在农产品溯源中具有广泛的应用前景,为解决传统溯源系统的中心化严重、信任危机等问题提供了解决方案。本文针对传统农产品溯源的弊端,提出基于区块链的农产品可信溯源系统研究,主要研究内容如下:(1)基于区块链的溯源方案设计及模型构建。针对传统农产品溯源系统存在的中心化严重、信息易被篡改、信息不透明等问题,对基于区块链的农产品产业链流程、数据存储与关联、智能合约等区块链溯源方案进行了设计,确保产业链信息的无缝连接和公开透明;构建了基于区块链的农产品溯源模型和优化查询模型,确保了产品信息的安全性和真实性,同时提高了系统查询的效率;设计出适用于农产品的可分支溯源码,使系统在产业链出现分支时能够进行产品信息的溯源。方案的设计和模型的构建,为接下来区块链溯源系统的研发奠定了理论基础。(2)针对PBFT算法在农产品溯源领域存在的时延高、效率低等问题,提出一种基于备选投票机制的低时延共识算法IPBFT。该算法增设了候补节点集合,使其能支持节点的动态变化;对视图切换协议进行优化,视图切换时不保存未完成的提案消息,切换完成后对视图的编号进行初始化,省去了共识过程中的确认阶段,降低了达成共识的时延;将主节点的选取方式改进为基于投票的选举机制,在节点进行共识的同时实现候补主节点的选举,不仅减少了视图切换所需的通信开销,还能避免拜占庭节点再次当选主节点现象的发生。对比实验证明,IPBFT算法具有更低的共识时延和更高的吞吐量,能够降低系统的网络通信开销,节省系统的传输能耗。(3)设计并实现了基于区块链的农产品可信溯源系统。结合产业链的实际需求,对系统的模块和架构等进行了详细设计,利用超级账本作为开发平台对系统进行了实现。该系统将区块链可信溯源的设计方案、区块链溯源模型和低时延IPBFT共识算法进行有机融合,实现了农产品的可信溯源,保障了农产品溯源信息的安全性和真实性。