基于区块链的水产品交易溯源系统研究与实现

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水产养殖业在我国农业经济社会发展中占有重要地位,水产养殖规模和产量也在逐年扩大。在目前的水产品交易中,数据多采用中心化的存储方式。在这种模式下,数据容易被篡改、共享能力低且追溯困难。当出现水产品质量安全问题时,无法根据订单信息进行水产品养殖信息的有效追溯。除此之外,交易数据对于养殖厂的经济效益和整个水产品供应链的良性运转也有着重要作用。区块链技术具有去中心化、数据公开透明、不可篡改和信息可追溯的特性,为实现水产品交易数据存储和可信溯源提供了技术支持。将区块链技术应用到水产品交易溯源模型中,数据存储后不能被篡改,并且可以根据交易流程快速跟踪、准确定位交易方,精准追溯水产品养殖信息、交易信息和流通信息,确保信息的透明性和共享性。解决了传统水产品交易数据存储中存在的中心化问题之后,将区块链技术直接应用于水产品交易数据存储中也会存在问题。当产生的数据量较大时,如果将这些数据直接存储在区块链网络上,会给区块链存储容量造成压力。因此,本文对数据存储模型进行优化,将原始数据存储在星际文件系统(Inter Planetary File System,IPFS)中,区块链网络中只存储IPFS的地址Hash。主要研究内容如下:(1)在现有联盟链平台的基础上,提出了一种基于Hyper Ledger Fabric的水产品交易溯源系统模型。通过水产品交易流程分析,提出基于IPFS的数据存储模型,设计系统模型的逻辑架构。(2)针对大文件可能会增加区块链链上存储压力的问题,本文提出将区块链和分布式文件系统IPFS相结合的双存储模式设计。IPFS中保存完整的原始数据,而区块链中只需要存储IPFS文件的地址Hash,从而可以有效的降低Fabric区块链上的数据存储压力,加快数据查找效率。(3)针对数据的隐私安全性问题,提出了系统的访问权限控制方案。一方面在Fabric网络中进行多通道划分,保证通道之间的数据隔离,用户只能访问通道内的数据。另一方面采用AES加密算法对IPFS文件地址Hash进行加密以后再上传至区块链网络中存储,使得IPFS地址明文不能被直接获取,保证了水产品交易数据的安全性。(4)在Hyper Ledger Fabric平台上实现该系统模型。根据模型中的组织节点数搭建和部署区块链网络环境,对共识算法和Fabric系统交易流程做了详细介绍。根据业务需求进行智能合约开发实现模型中各个模块的功能,以自动执行系统的逻辑实现溯源数据的信息化管理,并且设计系统界面最终实现整个水产品交易溯源系统。最后对系统的功能进行测试满足设计需求,使用Hyper Ledger项目中的测试框架Caliper对性能进行测试,系统吞吐量可达到预期设计目标。本文从水产品交易流程出发,提出了一种基于区块链的水产品交易溯源模型,同时结合分布式文件系统IPFS对数据存储进行优化。基于联盟链平台Hyperledger Fabric实现了该系统的模型,设计系统访问权限控制方案,提出适用于该系统的智能合约,保证水产品交易数据的安全可靠存储。
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