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    基于可信區(qū)塊鏈和可信標(biāo)識的糧油質(zhì)量安全溯源研究

    2023-03-09 13:55:08許繼平韓佳琪王小藝趙峙堯孔建磊
    食品科學(xué) 2023年3期
    關(guān)鍵詞:糧油鏈條解析

    許繼平,韓佳琪,張 新, *,王小藝,趙峙堯,孔建磊

    (1.北京工商大學(xué)人工智能學(xué)院,北京 100048;2.北京工商大學(xué) 中國輕工業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)重點實驗室,北京 100048)

    糧油質(zhì)量安全一直是國民最為關(guān)心的問題之一[1]。近年來糧油行業(yè)屢屢出現(xiàn)安全問題,鎘大米、農(nóng)藥殘留超標(biāo)、違規(guī)使用食品添加劑、運輸環(huán)節(jié)污染等事件的發(fā)生嚴(yán)重威脅到消費者的身體健康,損害了企業(yè)信譽,使糧油質(zhì)量受到公眾的質(zhì)疑[2]。保障糧油質(zhì)量安全對國民的健康、社會和諧、國家穩(wěn)定意義重大。目前糧油質(zhì)量安全全鏈條各環(huán)節(jié)存在很多的安全問題[3],糧油質(zhì)量安全溯源過程在以下幾方面存在突出問題,一是在糧油質(zhì)量安全全鏈條方面,一般食品安全溯源是對食品供應(yīng)鏈的一個或者某幾個環(huán)節(jié)進(jìn)行溯源[4],而糧油溯源涉及全鏈條各企業(yè)生產(chǎn)的各種各樣的糧油產(chǎn)品,糧油產(chǎn)品種類數(shù)量繁多[5],其風(fēng)險因素多,且其他鏈條十分復(fù)雜、涉及面廣、周期長[6],導(dǎo)致溯源數(shù)據(jù)量大和數(shù)據(jù)易丟失[7];二是在企業(yè)間溯源信息交互方面,糧油質(zhì)量安全溯源過程中需要全鏈條中各環(huán)節(jié)企業(yè)參與[8]。糧油質(zhì)量安全全鏈條的溯源信息主要來源于企業(yè)的數(shù)據(jù)庫[9],然而企業(yè)間的數(shù)據(jù)因地域、環(huán)節(jié)差異,溯源信息難共享[10],導(dǎo)致糧油質(zhì)量溯源數(shù)據(jù)中心化嚴(yán)重,從而形成了企業(yè)之間的信息孤島[11];三是溯源信息準(zhǔn)確性方面,糧油質(zhì)量安全溯源信息在錄入本地數(shù)據(jù)庫的過程中,公司或者監(jiān)管機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)管理人員可能因某種原因?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行虛構(gòu)、篡改、刪除[12],從而導(dǎo)致溯源數(shù)據(jù)的安全性不能得到保證[13],全鏈條下一環(huán)節(jié)的企業(yè)對上一環(huán)節(jié)企業(yè)提供數(shù)據(jù)的真實性以及可靠性無法驗證[14]。

    區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機(jī)制、加密算法等計算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式[15]。其涉及的對等網(wǎng)絡(luò)、共識算法、哈希加密等使其具有去中心化、信息透明防篡改、可追溯等特點[16],沒有任何機(jī)構(gòu)可以對其絕對控制。采用區(qū)塊鏈技術(shù)可以加速糧油質(zhì)量安全全鏈條信息流轉(zhuǎn)[17],保證全鏈條各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息安全[18]。國內(nèi)外學(xué)者在區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于食品質(zhì)量安全溯源領(lǐng)域進(jìn)行了初步應(yīng)用研究,提出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)業(yè)食品安全追溯體系[19],構(gòu)建追溯信息雙存儲模型[20],構(gòu)建大米全產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)量全息數(shù)據(jù)庫,將以太坊上的智能合約用于食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)等[21]。部分企業(yè)也運用區(qū)塊鏈技術(shù)為供應(yīng)鏈上的產(chǎn)品提供全程溯源[22],將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于追蹤環(huán)節(jié)[23]。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系通過條形碼、二維碼、無線射頻識別標(biāo)簽等方式賦予每一個實體或虛擬對象唯一的身份編碼,同時承載相關(guān)數(shù)據(jù)信息,實現(xiàn)實體和虛擬對象的定位、連接和對話。企業(yè)通過接入國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系,可以打通人機(jī)料法環(huán)各要素,糧油質(zhì)量安全鏈條上的企業(yè)可以縱向連接上下游其他企業(yè),中小型企業(yè)也可以橫向連接成平臺,利用標(biāo)識解析技術(shù)進(jìn)行所需數(shù)據(jù)的共享,實現(xiàn)底層數(shù)據(jù)全面采集、各環(huán)節(jié)企業(yè)間數(shù)據(jù)共享,為開展基于互聯(lián)互通數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)場景打造與推廣應(yīng)用提供數(shù)字底座。一些國內(nèi)學(xué)者和企業(yè)將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析技術(shù)應(yīng)用于食品領(lǐng)域,并進(jìn)行初步的探索和研究,利用標(biāo)識解析技術(shù)建立冷鏈追溯標(biāo)識解析體系,使用標(biāo)識解析技術(shù)建立了食品行業(yè)標(biāo)識解析平臺。通過將分布式、不可篡改的區(qū)塊鏈融合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識,為行業(yè)內(nèi)和跨行業(yè)服務(wù)應(yīng)用提供更加安全可信的標(biāo)識服務(wù),從而打造更加可信的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)[24],提升數(shù)據(jù)共享的安全性和協(xié)作效率[25]。王晨等[26]提出基于區(qū)塊鏈的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識公共服務(wù)應(yīng)用的架構(gòu),通過區(qū)塊鏈管理工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識數(shù)據(jù)的策略,標(biāo)識解析與區(qū)塊鏈技術(shù)在供應(yīng)鏈管理上實現(xiàn)了集成應(yīng)用[27]。

    上述研究有效地解決了目前糧油質(zhì)量安全溯源所面臨的一些問題,通過結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù),建立具有去中心化、數(shù)據(jù)防篡改、安全可靠的糧油質(zhì)量安全溯源體系,可有效地提高供應(yīng)鏈的可追溯性和安全性,并提高糧油質(zhì)量安全全鏈條的透明度,但依然不能解決現(xiàn)存的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)存儲壓力大和查詢效率低等問題。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在各個行業(yè),在數(shù)據(jù)的采集和共享方面取得了不錯的效果,但在與區(qū)塊鏈融合應(yīng)用研究方面目前還只是停留在面向應(yīng)用的模式、架構(gòu)層面,具體的關(guān)鍵技術(shù)還未深入研究,沒有有效的辦法解決鏈網(wǎng)融合難題[28-30]。針對上述問題,在對區(qū)塊鏈技術(shù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析技術(shù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上,本研究將區(qū)塊鏈技術(shù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析技術(shù)相融合,提出了基于區(qū)塊鏈和標(biāo)識解析的糧油質(zhì)量安全可信溯源模型,設(shè)計了小麥質(zhì)量安全可信溯源系統(tǒng),可有效地解決當(dāng)前溯源系統(tǒng)中存在的數(shù)據(jù)無法全面獲取、數(shù)據(jù)安全性低等難題,實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、定位問題發(fā)生的環(huán)節(jié),并找到問題的根源、追蹤問題產(chǎn)品去向,明確責(zé)任企業(yè)并追究責(zé)任,降低糧油安全事故造成的不良影響,為真正實現(xiàn)糧油供應(yīng)鏈質(zhì)量安全溯源提供可行的解決方案,對解決糧油質(zhì)量安全問題具有一定意義。

    1 糧油質(zhì)量安全全鏈條信息流轉(zhuǎn)特性研究

    1.1 糧油質(zhì)量安全全鏈條構(gòu)建

    糧油質(zhì)量安全全鏈條上數(shù)據(jù)所在各個環(huán)節(jié)的完整性是糧油質(zhì)量安全溯源的基礎(chǔ)。在糧油質(zhì)量安全溯源過程中,如果糧油質(zhì)量安全全鏈條環(huán)節(jié)缺少,就不能查詢到相應(yīng)環(huán)節(jié)的溯源數(shù)據(jù)信息,從而不能通過快速溯源到出現(xiàn)問題環(huán)節(jié)以減小安全事故的影響,因此構(gòu)建完整的糧油質(zhì)量安全全鏈條對于糧油質(zhì)量安全溯源非常重要。糧油質(zhì)量安全全鏈條由種植環(huán)節(jié)、收儲環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)、倉儲環(huán)節(jié)、物流環(huán)節(jié)、銷售環(huán)節(jié)6 個大環(huán)節(jié)組成,如圖1所示。

    圖1 糧油質(zhì)量安全全鏈條Fig.1 Whole supply chain of grains and oils

    不同糧/油產(chǎn)品每個大環(huán)節(jié)所包含的具體小環(huán)節(jié)是不同的。本研究將以小麥粉為研究對象,其中全鏈條環(huán)節(jié)具體流程如圖2所示。每個環(huán)節(jié)的信息數(shù)據(jù)由企業(yè)上傳到系統(tǒng),通過系統(tǒng)驗證后即可存入。種植環(huán)節(jié)指對小麥進(jìn)行種植到收獲的過程,收儲環(huán)節(jié)包括收購、除雜、貯藏,加工環(huán)節(jié)包括潤麥、磨粉、配粉、包裝、入庫等過程,倉儲環(huán)節(jié)包括入庫到出庫的過程,物流環(huán)節(jié)包括加工后成品的物流運輸,銷售環(huán)節(jié)包括各商家和零售商對糧油食品進(jìn)行售賣。

    圖2 小麥質(zhì)量安全全鏈條Fig.2 Whole wheat supply chain

    1.2 糧油質(zhì)量安全全鏈條關(guān)鍵信息分類

    由于糧油質(zhì)量安全全鏈條環(huán)節(jié)較多而且復(fù)雜,糧油質(zhì)量安全全鏈條各個環(huán)節(jié)需要記錄的信息相比其他產(chǎn)品全鏈條要多,各個環(huán)節(jié)對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)也不盡相同,尤其生產(chǎn)環(huán)節(jié)和銷售環(huán)節(jié)需要采集、記錄、上傳的數(shù)據(jù)特別多,所以需對所有的關(guān)鍵信息進(jìn)行梳理分類后進(jìn)行數(shù)據(jù)上鏈。以小麥為例,關(guān)鍵信息分類如表1所示,包括小麥從種植到銷售全鏈條6 個環(huán)節(jié)需要溯源的信息,其中每個環(huán)節(jié)信息又分為基本信息、危害物信息、環(huán)境監(jiān)測信息和交易記錄與價格信息4 類,基本覆蓋了小麥質(zhì)量安全的全部關(guān)鍵信息?;谶@些數(shù)據(jù),在糧油質(zhì)量安全溯源過程中就可以通過出現(xiàn)問題的數(shù)據(jù)快速定位到對應(yīng)小環(huán)節(jié)的問題企業(yè),并找到問題原因,從而對快速解決糧油質(zhì)量安全問題起到至關(guān)重要的作用。

    表1 小麥全鏈條關(guān)鍵信息分類Table 1 Classification of key information in wheat supply chain

    在小麥全鏈條溯源過程中,各企業(yè)都存在一定量的敏感、無法完全公開的數(shù)據(jù)信息,如危害物信息、交易記錄和成本信息等,根據(jù)信息的敏感性和優(yōu)先級進(jìn)行設(shè)計,數(shù)據(jù)的敏感性越高則優(yōu)先級越高,基本信息、危害物信息、環(huán)境監(jiān)測信息、交易記錄與價格信息的敏感性和優(yōu)先級依次遞增,企業(yè)依此上傳數(shù)據(jù)時需分為4 類上傳,系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)的敏感性和用戶身份分配訪問權(quán)限,這樣可以保證高效全面監(jiān)管的同時對隱私信息進(jìn)行保護(hù)而不被泄露,同時可以保證數(shù)據(jù)查詢的高效性和隱私性。

    2 基于可信區(qū)塊鏈和可信標(biāo)識的糧油質(zhì)量安全溯源模型研究

    2.1 糧油質(zhì)量安全溯源區(qū)塊結(jié)構(gòu)

    采用哈希算法對區(qū)塊體存儲的糧油各參與主體的交易關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲,數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用非對稱加密和數(shù)字簽名技術(shù)對溯源數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,具體過程為,糧油質(zhì)量安全全鏈條各個環(huán)節(jié)企業(yè)通過Web端系統(tǒng)操作,上傳當(dāng)前環(huán)節(jié)需要上鏈的詳細(xì)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)通過哈希計算加密成不可逆轉(zhuǎn)的Hash值,上傳并廣播至全網(wǎng)的區(qū)塊鏈節(jié)點,全網(wǎng)所有區(qū)塊鏈節(jié)點通過共識過程驗證之后存入最新的數(shù)據(jù)區(qū)塊。通過密鑰生成算法得到上傳數(shù)據(jù)的公鑰和私鑰,用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密,從而保證溯源數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

    以小麥質(zhì)量安全全鏈條為例,設(shè)計了對應(yīng)的區(qū)塊,如圖3所示,將各區(qū)塊頭中父區(qū)塊頭對應(yīng)的Hash值按時序排列,將相鄰區(qū)塊首尾連接組成區(qū)塊鏈。以小麥全鏈條中的倉儲環(huán)節(jié)中的貯藏環(huán)節(jié)為例,區(qū)塊頭中包括當(dāng)前區(qū)塊的生成時間、父級區(qū)塊Hash值、Merkle根等。區(qū)塊體包含種植環(huán)節(jié)全部信息的Hash值、通過驗證簡要摘要信息數(shù)據(jù)、各企業(yè)數(shù)據(jù)摘要的標(biāo)識碼、完整數(shù)據(jù)的Hash值。

    圖3 小麥質(zhì)量安全區(qū)塊結(jié)構(gòu)Fig.3 Traceability blockchain structure of wheat quality and safety

    2.2 糧油質(zhì)量安全可信標(biāo)識模式

    糧油質(zhì)量安全可信標(biāo)識旨在連接糧油質(zhì)量安全全鏈條各環(huán)節(jié)企業(yè)的主體數(shù)據(jù),打通數(shù)據(jù)在糧油質(zhì)量安全全鏈條各環(huán)節(jié)互通的壁壘是提升溯源質(zhì)量和效率的關(guān)鍵基礎(chǔ)。本研究在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析基礎(chǔ)體系上設(shè)計了糧油行業(yè)的標(biāo)識解析體系,如圖4所示,包括國家頂級節(jié)點、糧油行業(yè)的二級節(jié)點,以及糧油企業(yè)參與的企業(yè)節(jié)點。國家頂級節(jié)點是糧油行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系的核心基礎(chǔ),結(jié)合糧油行業(yè)特點設(shè)計的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系二級節(jié)點包括水稻節(jié)點、小麥節(jié)點、玉米節(jié)點等多個糧油種類節(jié)點,是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系的中間環(huán)節(jié),是銜接國家頂級節(jié)點和糧油質(zhì)量安全全鏈條企業(yè)節(jié)點的重要樞紐,是標(biāo)識解析體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。將全鏈條6 個環(huán)節(jié)的企業(yè)節(jié)點分別接入對應(yīng)的二級節(jié)點,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息在標(biāo)識解析體系上企業(yè)間、系統(tǒng)間的無縫傳遞和標(biāo)識數(shù)據(jù)管理與共享。

    圖4 糧油的標(biāo)識體系方案Fig.4 Identification system scheme of grains and oils quality and safety

    工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系采用層次標(biāo)識方案,每個標(biāo)識碼均由前綴和后綴兩部分組成,前綴為其命名機(jī)構(gòu),后綴為命名機(jī)構(gòu)下的唯一本地名稱,兩者由“/”分隔。命名機(jī)構(gòu)為Handle標(biāo)識的創(chuàng)建和管理者,由多個非空的子命名機(jī)構(gòu)組成,子命名機(jī)構(gòu)間由“.”分隔,共同形成樹狀分層結(jié)構(gòu);后綴由命名機(jī)構(gòu)自行定義,只需保證在其本地命名空間內(nèi)唯一,便可確保其在系統(tǒng)中是全局唯一的。一般情況下,企業(yè)如沒有指定后綴則由國家頂級節(jié)點隨機(jī)分配,但企業(yè)也可以根據(jù)自身業(yè)務(wù)需要制定相應(yīng)的后綴生成規(guī)則。

    根據(jù)糧油行業(yè)的特點,結(jié)合基于鏈網(wǎng)融合的溯源業(yè)務(wù)需要,設(shè)計的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識編碼規(guī)則如圖5所示,包括國家代碼、二級節(jié)點代碼、企業(yè)代碼、類別代碼、環(huán)節(jié)代碼、要素代碼、區(qū)塊鏈代碼。其中前綴中的國家代碼、二級節(jié)點代碼和企業(yè)代碼是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系自動分配的,不能進(jìn)行修改,后綴中設(shè)計的類別代碼可以確定到該食品的類型,環(huán)節(jié)代碼的作用是判定該產(chǎn)品在全鏈條的哪個環(huán)節(jié),要素代碼包含此產(chǎn)品的具體信息,按照此方法設(shè)計的標(biāo)識可以完美地將糧油在全鏈條各環(huán)節(jié)的品質(zhì)情況與標(biāo)識結(jié)合。

    圖5 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識編碼Fig.5 Identification code of industry internet

    此標(biāo)識與傳統(tǒng)標(biāo)識不完全相同,在溯源過程中不僅起到索引作用,還可以確認(rèn)數(shù)據(jù)具體存儲在哪條區(qū)塊鏈上,從而防止數(shù)據(jù)被篡改,不同權(quán)限的用戶解析該標(biāo)識可以得到存儲在區(qū)塊鏈上面對應(yīng)權(quán)限可以查詢的數(shù)據(jù),以此設(shè)計的標(biāo)識能夠?qū)⒓Z油品質(zhì)與標(biāo)識一一對應(yīng),通過區(qū)塊鏈技術(shù)達(dá)到防止篡改目。

    標(biāo)識數(shù)據(jù)模板設(shè)計。每個標(biāo)識編碼對應(yīng)的要素通用屬性由數(shù)據(jù)模板決定,根據(jù)基于可信區(qū)塊鏈和可信標(biāo)識的糧油質(zhì)量安全溯源業(yè)務(wù)需求,設(shè)計標(biāo)識編碼所對應(yīng)的數(shù)據(jù)模型如表2所示,其中包含了數(shù)據(jù)所處區(qū)塊鏈名稱、該標(biāo)識碼所在具體區(qū)塊、當(dāng)前標(biāo)識所處環(huán)節(jié)等。

    表2 標(biāo)識碼對應(yīng)的數(shù)據(jù)模型Table 2 Data model corresponding to identification code

    2.3 鏈網(wǎng)連接器設(shè)計

    鏈網(wǎng)連接器旨在連接區(qū)塊鏈系統(tǒng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析系統(tǒng),打通數(shù)據(jù)在區(qū)塊鏈技術(shù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析技術(shù)交互壁壘。鏈網(wǎng)連接器部署在糧油企業(yè)區(qū)塊鏈節(jié)點之中,鏈網(wǎng)連接器應(yīng)用場景如圖6所示,包括三大應(yīng)用場景:鏈外、單鏈內(nèi)和跨鏈。場景一:鏈外用戶數(shù)據(jù)訪問:鏈外用戶是不在任何區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的用戶,該用戶掃描到某區(qū)塊鏈產(chǎn)生的標(biāo)識碼,并從標(biāo)識解析體系解析得到該標(biāo)識碼對應(yīng)的數(shù)據(jù)摘要、完整數(shù)據(jù)Hash值、該數(shù)據(jù)所處區(qū)塊鏈等信息,此時可在區(qū)塊鏈某對外連接節(jié)點上通過配置鏈網(wǎng)連接器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。場景二:單鏈內(nèi)用戶數(shù)據(jù)訪問:單鏈內(nèi)用戶掃描到自身所在區(qū)塊鏈產(chǎn)生的標(biāo)識碼,在數(shù)據(jù)查詢時,可在區(qū)塊鏈某對外連接節(jié)點上通過配置鏈網(wǎng)連接器向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析系統(tǒng)發(fā)出解析請求,并獲得該標(biāo)識碼對應(yīng)的數(shù)據(jù)摘要、完整數(shù)據(jù)Hash值、該標(biāo)識數(shù)據(jù)所處區(qū)塊鏈等信息,由于是單鏈內(nèi)數(shù)據(jù)要素,可以通過智能合約進(jìn)行鏈內(nèi)數(shù)據(jù)處理。場景三:跨鏈用戶數(shù)據(jù)訪問:某區(qū)塊鏈用戶掃描到其他區(qū)塊鏈產(chǎn)生的標(biāo)識碼,通過所在區(qū)塊鏈對外連接節(jié)點上配置的鏈網(wǎng)連接器向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析系統(tǒng)發(fā)出解析請求,并獲得該標(biāo)識碼對應(yīng)的數(shù)據(jù)摘要、完整數(shù)據(jù)Hash值、該標(biāo)識數(shù)據(jù)所處區(qū)塊鏈等信息,由于是跨鏈數(shù)據(jù)交互,需要通過兩個區(qū)塊鏈的鏈網(wǎng)連接器協(xié)調(diào)進(jìn)行跨鏈數(shù)據(jù)處理。

    圖6 鏈網(wǎng)連接器應(yīng)用場景Fig.6 Application scenario of chain network connector

    根據(jù)上述鏈網(wǎng)連接器應(yīng)用場景設(shè)計了鏈網(wǎng)連接器,其原理如圖7所示,鏈網(wǎng)連接器連接了區(qū)塊鏈系統(tǒng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析系統(tǒng),部署在糧油企業(yè)區(qū)塊鏈節(jié)點之中。采用實用拜占庭容錯算法(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)共識機(jī)制,在區(qū)塊鏈節(jié)點上部署智能合約與鏈內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,通過應(yīng)用程序編程接口(application programming interface,API),接口與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。用戶需要注冊或者解析標(biāo)識碼時,在完成身份認(rèn)證基礎(chǔ)上,通過區(qū)塊鏈系統(tǒng)部署智能合約與API接口進(jìn)行標(biāo)識碼的注冊和解析。在鏈網(wǎng)連接器中,API接口設(shè)計了3 類:鏈外用戶接口、跨鏈用戶接口、標(biāo)識解析接口。智能合約設(shè)計了3 類:數(shù)據(jù)上傳智能合約、數(shù)據(jù)查詢智能合約、與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析系統(tǒng)信息交互智能合約。

    圖7 鏈網(wǎng)連接器架構(gòu)圖Fig.7 Architecture diagram of chain network connector

    鏈網(wǎng)連接器部署在糧油企業(yè)區(qū)塊鏈節(jié)點之中,區(qū)塊鏈與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析系統(tǒng)通過鏈網(wǎng)連接器進(jìn)行信息交互。區(qū)塊鏈推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析系統(tǒng)在糧油質(zhì)量安全溯源方面的發(fā)展,通過區(qū)塊鏈技術(shù)的可信、不可篡改特性,使得相關(guān)的數(shù)據(jù)在上鏈過程中實現(xiàn)全程透明、可溯源,從而提高協(xié)作效率。

    2.4 糧油質(zhì)量安全溯源模型總體架構(gòu)

    當(dāng)前糧油質(zhì)量安全全鏈條各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通因地域、主體差異還存在很多亟需解決的難題,特別是異構(gòu)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的可信、高效交互得不到保障。在分析糧油質(zhì)量安全全鏈條特點并搭建完成糧油質(zhì)量安全可信溯源區(qū)塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和糧油行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系后,設(shè)計了糧油質(zhì)量安全可信溯源模型,包括糧油質(zhì)量安全全鏈條節(jié)點、糧油企業(yè)區(qū)塊鏈節(jié)點、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系節(jié)點,總體架構(gòu)如圖8所示。

    圖8 區(qū)塊鏈和標(biāo)識解析的糧油質(zhì)量安全可信溯源模型Fig.8 Reliable traceability model for grain and oil quality and safety based on blockchain and identification analysis

    在該模型中,區(qū)塊鏈技術(shù)和標(biāo)識解析技術(shù)得到了有機(jī)融合。企業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)全部存儲在區(qū)塊鏈上會出現(xiàn)成本高、效率低的問題,所以在數(shù)據(jù)采集時,企業(yè)一般會將溯源數(shù)據(jù)信息的摘要直接上傳到區(qū)塊鏈進(jìn)行存儲,然后再將完整溯源信息進(jìn)行哈希計算將得到的Hash值存儲到區(qū)塊鏈上。針對糧油質(zhì)量安全全鏈條溯源不同環(huán)節(jié)各企業(yè),建立了糧油質(zhì)量安全全鏈條節(jié)點;采用區(qū)塊鏈技術(shù)建立了與糧油質(zhì)量安全全鏈條節(jié)點對應(yīng)的糧油企業(yè)區(qū)塊鏈節(jié)點;采用標(biāo)識解析技術(shù)建立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析節(jié)點。為了使區(qū)塊鏈系統(tǒng)和標(biāo)識解析系統(tǒng)完美融合,設(shè)計了鏈網(wǎng)連接器,實現(xiàn)了鏈外、單鏈內(nèi)和跨鏈三大應(yīng)用場景鏈網(wǎng)數(shù)據(jù)的可信共享。模型的功能包括數(shù)據(jù)上鏈及分類存儲、標(biāo)識注冊及解析、數(shù)據(jù)查詢等,可有效地解決當(dāng)前溯源系統(tǒng)中存在的溯源難,數(shù)據(jù)無法全面獲取和數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,以及區(qū)塊鏈系統(tǒng)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析系統(tǒng)的信息交互的問題,為真正實現(xiàn)糧油質(zhì)量安全全鏈條溯源提供了可行的解決方案。

    2.5 糧油質(zhì)量安全全鏈條信息流轉(zhuǎn)分析

    糧油質(zhì)量安全全鏈條信息流轉(zhuǎn)具體流程如圖9所示,將糧油食品從農(nóng)場生長到工場加工直至消費者食用所包含各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息實時且準(zhǔn)確的記錄,并將企業(yè)區(qū)塊鏈節(jié)點與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系通過標(biāo)識進(jìn)行一一對應(yīng),保證了糧油全鏈條各環(huán)節(jié)糧油品質(zhì)與標(biāo)識綁定,從而確保溯源數(shù)據(jù)不會被篡改。企業(yè)將無法智能輸入的信息,如收購價格、銷售價格等手動輸入。一些動態(tài)數(shù)據(jù)通過主動標(biāo)識載體技術(shù)能夠?qū)?shù)據(jù)傳感、標(biāo)識賦碼與遠(yuǎn)程傳輸融為一體,實現(xiàn)快速采集、自動賦碼和杜絕人為干預(yù),針對不同環(huán)節(jié)和不同場景,標(biāo)簽與食品包裝的結(jié)合形式存在多樣性,小型包裝食品可獨立賦碼,對于大包裝嵌套小包裝的情況,可以采用耦合賦碼方式。此方法能夠保證區(qū)塊鏈系統(tǒng)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)效率,解決糧油企業(yè)上傳數(shù)據(jù)的安全問題,而且也便于企業(yè)查看信息。

    圖9 數(shù)據(jù)的可信流轉(zhuǎn)Fig.9 Trusted flow of data

    在該模型中,數(shù)據(jù)的可信流轉(zhuǎn)在標(biāo)識的流轉(zhuǎn)上予以體現(xiàn)。在溯源信息流轉(zhuǎn)過程中將生產(chǎn)要素分為靜態(tài)生產(chǎn)要素和動態(tài)生產(chǎn)要素兩類,種植環(huán)節(jié)的器械工具、加工環(huán)節(jié)的所有機(jī)器、倉儲環(huán)節(jié)的倉庫以及運輸環(huán)節(jié)的運輸車輛信息以及各環(huán)節(jié)的各種傳感器都為靜態(tài)生產(chǎn)要素;種植環(huán)節(jié)的作物、收儲環(huán)節(jié)的糧食、加工環(huán)節(jié)的原料、倉儲環(huán)節(jié)以及運輸環(huán)節(jié)的糧油成品為生產(chǎn)動態(tài)要素。對靜態(tài)和動態(tài)生產(chǎn)要素都會賦予不同的標(biāo)識,以此進(jìn)行區(qū)別。

    在該模型中,設(shè)計了基于時空交叉判斷依據(jù)的數(shù)據(jù)交互機(jī)制,當(dāng)靜態(tài)和動態(tài)生產(chǎn)要素存在時間和空間的交叉時,通過區(qū)塊鏈技術(shù)將靜態(tài)和動態(tài)生產(chǎn)要素進(jìn)行銜接,糧油溯源數(shù)據(jù)始于種植環(huán)節(jié),標(biāo)識在種植環(huán)節(jié)開始記錄相關(guān)信息,當(dāng)在該環(huán)節(jié)的全部信息采集完成時,對此動態(tài)生產(chǎn)要素的標(biāo)識碼進(jìn)行更新,動態(tài)生產(chǎn)要素進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。通過掃碼設(shè)備將動態(tài)生產(chǎn)要素與靜態(tài)生產(chǎn)要素在新環(huán)節(jié)進(jìn)行綁定,靜態(tài)生產(chǎn)要素本身的信息以及測量的實時信息會對動態(tài)生產(chǎn)要素標(biāo)識所含信息進(jìn)行實時更新。如小麥倉儲環(huán)節(jié),倉庫管理人員拿到面粉,通過溯源系統(tǒng)將該面粉包裝上的標(biāo)識與倉庫基本信息及倉庫內(nèi)的溫濕度傳感器標(biāo)識進(jìn)行匹配,傳感器的實時信息會上傳區(qū)塊鏈中進(jìn)行保存,同時對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系標(biāo)識碼所含信息進(jìn)行實時更新。由于倉儲環(huán)節(jié)和運輸環(huán)節(jié)以及銷售環(huán)節(jié)不進(jìn)行再包裝,所以標(biāo)識碼不進(jìn)行更新,但是標(biāo)識碼所包含的實時信息會動態(tài)更新。實現(xiàn)了區(qū)塊鏈和標(biāo)識所含信息在全鏈條過程中隨糧油產(chǎn)品本身的品質(zhì)變化而變化。

    3 小麥質(zhì)量安全可信溯源系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

    小麥質(zhì)量安全可信溯源系統(tǒng)主要為消費者、監(jiān)管部門和企業(yè)這3 類群體服務(wù),設(shè)計系統(tǒng)功能需要充分考慮這些用戶的不同需求。政府監(jiān)管部門希望能夠?qū)θ湕l各環(huán)節(jié)企業(yè)的身份認(rèn)證進(jìn)行管理,對溯源信息進(jìn)行監(jiān)督,保證溯源信息的準(zhǔn)確性以及驗證信息是否被篡改,所以監(jiān)管部門擁有所有的查詢和管理權(quán)限;企業(yè)希望能夠在平臺上記錄小麥在全鏈條各環(huán)節(jié)的流通信息以及銷售情況,也可以查詢其他公司的一些信息,實現(xiàn)各企業(yè)信息互通,但是企業(yè)間涉及競爭,部分信息不能完全共享,所以系統(tǒng)授予不同的數(shù)據(jù)訪問權(quán)限,例如企業(yè)可以查詢本企業(yè)的收購價格,卻無法查詢未授權(quán)其他企業(yè)的收購價格;消費者希望通過溯源系統(tǒng)查詢自己購買產(chǎn)品的溯源信息來保證食品的安全性,同時還希望查詢危害物信息以及一些其他基本信息。該系統(tǒng)可以確保信息真實可靠以及小麥在全鏈條各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量安全。

    3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

    結(jié)合糧油質(zhì)量安全全鏈條各環(huán)節(jié)企業(yè)、用戶、監(jiān)管部門的不同需求,以糧油質(zhì)量安全全鏈條可信溯源模型為依托,搭建糧油質(zhì)量安全全鏈條可信溯源系統(tǒng)架構(gòu),設(shè)計的系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖10所示。該系統(tǒng)架構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、合約層、應(yīng)用層共5 層。

    圖10 溯源系統(tǒng)架構(gòu)Fig.10 Traceability system architecture

    數(shù)據(jù)層包括標(biāo)識信息、用戶信息、糧油質(zhì)量安全全鏈條信息等;網(wǎng)絡(luò)層定義了區(qū)塊鏈系統(tǒng)節(jié)點的建立方式,由全鏈條上種植、收儲、加工、倉儲、物流、銷售企業(yè)和監(jiān)管部門以及其他相關(guān)機(jī)構(gòu)搭建成的聯(lián)盟區(qū)塊鏈系統(tǒng);共識層選擇合適的算法,建立共識機(jī)制,應(yīng)用更加符合要求的實用拜占庭容錯算法來保證各糧油質(zhì)量安全數(shù)據(jù)的有效性;合約層封裝了系統(tǒng)部署的智能合約腳本代碼、觸發(fā)條件和響應(yīng)操作等;應(yīng)用層包括糧油質(zhì)量安全全鏈條各企業(yè)客戶端以及用戶和監(jiān)管部門進(jìn)行溯源查詢的客戶端等。

    3.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

    系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程主要分為3 個階段:監(jiān)管部門和企業(yè)以及消費者進(jìn)行賬號注冊階段、糧油質(zhì)量安全全鏈條各環(huán)節(jié)的企業(yè)數(shù)據(jù)上鏈階段、監(jiān)管部門和消費者溯源查詢階段。

    監(jiān)管部門和企業(yè)以及消費者注冊階段:系統(tǒng)中糧油生產(chǎn)企業(yè)必須先提交企業(yè)基本信息、企業(yè)相關(guān)信息、企業(yè)法人信息等進(jìn)行注冊申請,然后由系統(tǒng)管理員進(jìn)行審核。通過認(rèn)證并登錄上系統(tǒng)的用戶可以進(jìn)一步管理自己的信息,系統(tǒng)管理員對所有注冊企業(yè)的信息進(jìn)行統(tǒng)一的綜合管理,消費者也需要向系統(tǒng)提交相關(guān)信息經(jīng)過平臺審核通過后,即可得到相應(yīng)的賬號和密碼,查詢相關(guān)數(shù)據(jù)。

    以糧油質(zhì)量安全全鏈條分析和企業(yè)溯源需求為基礎(chǔ)設(shè)計該功能模塊,系統(tǒng)功能模塊如圖11所示。該系統(tǒng)由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、信息錄入、信息查詢、后臺設(shè)置4大功能模塊組成,每個功能模塊又由多個子功能模塊構(gòu)成。

    圖11 糧油溯源系統(tǒng)功能模塊Fig.11 Functional modules of grain and oil traceability system

    3.3 系統(tǒng)實現(xiàn)

    3.3.1 平臺選擇

    Fabric是超級賬本是Linux基金會創(chuàng)立的分布式賬本平臺。它是區(qū)別于傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈開發(fā)平臺,F(xiàn)abric是一個帶有節(jié)點許可管理的聯(lián)盟鏈系統(tǒng)。用戶首先需要通過身份驗證以后才能進(jìn)入。Fabric根據(jù)不同業(yè)務(wù)與用戶類別分配訪問權(quán)限,實現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離來保護(hù)數(shù)據(jù)安全。Fabric支持多種共識算法,常見的有Solo共識、Kafka共識、PBFT等。因此選擇Fabric作為開發(fā)平臺。

    3.3.2 開發(fā)環(huán)境部署

    Fabric的安裝系統(tǒng)為Linux,安裝Ubuntu系統(tǒng)的虛擬機(jī)。計算機(jī)配置參數(shù)具體情況如表3所示。

    表3 計算機(jī)配置參數(shù)Table 3 Computer configuration parameters for Fabric

    在已經(jīng)安裝好的虛擬機(jī)上進(jìn)行實驗環(huán)境的部署,部分配置如圖12所示。

    圖12 溯源系統(tǒng)環(huán)境配置Fig.12 Environment configuration of traceability system

    3.3.3 超級賬本網(wǎng)絡(luò)搭建

    配置好區(qū)塊鏈的運行環(huán)境,在此基礎(chǔ)上建立超級賬本網(wǎng)絡(luò),過程如圖13所示,主要包括生成基礎(chǔ)的配置、容器的應(yīng)用、創(chuàng)建通道、鏈碼的部署。

    圖13 超級賬本網(wǎng)絡(luò)搭建Fig.13 Construction of Hyperledger Fabric network

    在已經(jīng)準(zhǔn)備好服務(wù)器或虛擬機(jī)的前提下,運行環(huán)境配置好以后,F(xiàn)abric平臺安裝部署過程中還需要安裝以下軟件。包括一些基礎(chǔ)工具(Go、Docker、Docket Compose程序等),還需要從Github平臺上拉取fabric的源碼和fabric-samples的源碼。

    該系統(tǒng)由前端網(wǎng)頁、服務(wù)器和區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)組成?;贖yperledger Fabric開源項目搭建區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò),部署安裝7 個組織,進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳和查詢。具體節(jié)點配置如表4所示。

    表4 溯源系統(tǒng)節(jié)點配置Table 4 Node configuration of traceability system

    隨后通過Cryptoge工具生成數(shù)字證書。然后對該系統(tǒng)的節(jié)點、通道、智能合約進(jìn)行配置,配置完成就可以將全鏈條各環(huán)節(jié)企業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行上鏈以及其他的用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)溯源,其配置及查詢?nèi)鐖D14所示。

    圖14 溯源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置Fig.14 Network configuration of traceability system

    3.3.4 系統(tǒng)主要功能模塊的實現(xiàn)

    根據(jù)糧油質(zhì)量安全溯源平臺的實際情況,對平臺的主要功能模塊進(jìn)行實現(xiàn),對全鏈條的各環(huán)節(jié)企業(yè)、消費者、監(jiān)督機(jī)構(gòu)提供不同的訪問界面。糧油質(zhì)量安全溯源用戶需要在進(jìn)行該系統(tǒng)注冊時選擇對應(yīng)的身份,系統(tǒng)審核通過后可以進(jìn)行用戶的登錄、企業(yè)的數(shù)據(jù)上鏈以及消費者和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的溯源查詢等操作,部分界面如圖15所示。

    圖15 溯源系統(tǒng)界面Fig.15 Traceability system interface

    3.4 系統(tǒng)測試及分析

    3.4.1 安全性測試

    數(shù)據(jù)防篡改:傳統(tǒng)的溯源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)由中心企業(yè)的本地數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲,企業(yè)可能因為自身利益對數(shù)據(jù)進(jìn)行篡改或刪除。哈希加密使得數(shù)據(jù)很難進(jìn)行篡改,當(dāng)溯源數(shù)據(jù)被人為刪除及篡改時,Hash值隨之發(fā)生變化,區(qū)塊鏈上的其他用戶就會知道數(shù)據(jù)被篡改。因此數(shù)據(jù)一旦上傳到區(qū)塊鏈就無法被篡改,從而保證在糧油溯源數(shù)據(jù)信息在流通過程中的真實可信。

    數(shù)據(jù)可溯源:糧油溯源的意義在于糧油經(jīng)過多個環(huán)節(jié)的交易流轉(zhuǎn)之后,消費者和監(jiān)管部門仍然可以準(zhǔn)確快速地得到糧油在全鏈條各個環(huán)節(jié)準(zhǔn)確溯源信息。因為區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以存儲糧油質(zhì)量安全全鏈條各個環(huán)節(jié)的信息,如果糧油發(fā)生質(zhì)量安全問題,就對所有流程以及各個環(huán)節(jié)存儲的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行溯源,從而解決數(shù)據(jù)溯源的問題。

    數(shù)據(jù)共享:區(qū)塊鏈?zhǔn)侨ブ行幕模W(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點平等地發(fā)送和接收消息共同維護(hù)賬本。每個節(jié)點都有一個賬本,任何一方出現(xiàn)問題都不影響進(jìn)程,因此糧油質(zhì)量安全全鏈條上用戶可以實現(xiàn)信息共享,從而解決信息共享困難和信息孤島問題。

    3.4.2 系統(tǒng)案例分析

    通過對北京某面粉廠進(jìn)行調(diào)研和實地考察,得到全鏈條各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù),對基于區(qū)塊鏈和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識技術(shù)的糧油溯源模型進(jìn)行分析驗證以確保該模型的實用性。此面粉廠有著完整的全鏈條,包塊從種植到銷售的種植環(huán)節(jié)、收儲環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)、倉儲環(huán)節(jié)、物流環(huán)節(jié)、銷售環(huán)節(jié)六大環(huán)節(jié),涉及種植、收購、除雜、貯藏、潤麥、磨粉、配粉、包裝、入庫、運輸、銷售11 個小環(huán)節(jié)。但由于該工廠監(jiān)管不力、把控不嚴(yán),使得從倉儲到銷售各環(huán)節(jié)出現(xiàn)不同的問題,還有由于全鏈條涉及環(huán)節(jié)較多需要存儲的數(shù)據(jù)量大,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保存方法導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失以及數(shù)據(jù)的篡改及查詢時也比較困難,因此該面粉廠的面粉質(zhì)量得不到保證,一旦出現(xiàn)安全事故無法定位到具體的環(huán)節(jié),也無法精確到責(zé)任主體,造成的損失無法彌補(bǔ)?;趨^(qū)塊鏈和標(biāo)識解析技術(shù)糧油質(zhì)量安全溯源模型,搭建溯源系統(tǒng),為上述問題提供解決方案。

    如在小麥面粉進(jìn)行銷售以后,質(zhì)監(jiān)部門抽查到該批次面粉有質(zhì)量問題或者沒有被抽檢的問題產(chǎn)品被消費者買到,消費者食用后出現(xiàn)安全問題時,可以通過糧油產(chǎn)品包裝上的標(biāo)識碼所對應(yīng)的追溯碼,快速準(zhǔn)確找到全鏈條發(fā)生問題環(huán)節(jié)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息,以盡快發(fā)現(xiàn)問題的原因并召回發(fā)生問題的食品,并對此次出現(xiàn)安全問題的主要負(fù)責(zé)人進(jìn)行追責(zé),同時對發(fā)生問題的環(huán)節(jié)重點監(jiān)控。因此,小麥質(zhì)量安全可信溯源系統(tǒng)能夠?qū)γ娣蹚S全鏈條所有環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督,保證面粉廠生產(chǎn)的面粉的質(zhì)量安全以及對消費者負(fù)責(zé),避免安全事故再次發(fā)生。

    3.4.3 安全溯源性的驗證

    安全溯源性的驗證通過黑盒測試來實現(xiàn),黑盒測試邏輯如圖16所示。

    圖16 黑盒測試邏輯Fig.16 Black-box test logic

    如圖16所示,黑盒測試可以實現(xiàn)對安全溯源的驗證,以下根據(jù)用戶的應(yīng)用場景設(shè)計了3 類安全溯源性驗證。

    1)監(jiān)管部門安全溯源性驗證。表5所示為監(jiān)管部門安全溯源性測試用例。

    表5 監(jiān)管部門安全溯源性測試用例Table 5 Cases of safety traceability test by regulatory authorities

    2)企業(yè)安全溯源性驗證。表6所示為企業(yè)安全溯源性測試用例。

    表6 企業(yè)安全溯源性測試用例Table 6 Cases of safety traceability test by enterprises

    3)消費者安全溯源性驗證。表7所示為消費者安全溯源性測試用例。

    表7 消費者安全溯源性測試用例Table 7 Cases of safety traceability test by consumers

    通過黑盒測試方式對此3 類系統(tǒng)安全溯源性進(jìn)行測試,設(shè)計測試用例都能符合預(yù)期目標(biāo),滿足系統(tǒng)功能需求,說明相對于傳統(tǒng)糧油溯源,該溯源系統(tǒng)可以保證溯源數(shù)據(jù)的安全性、準(zhǔn)確性、防篡改性等,實現(xiàn)糧油溯源數(shù)據(jù)的安全可信任。

    4 結(jié)論

    本實驗開展了全鏈條信息流轉(zhuǎn)特性研究,在對小麥全鏈條業(yè)務(wù)及流程分析基礎(chǔ)上重構(gòu)糧油質(zhì)量安全全鏈條環(huán)節(jié),并對關(guān)鍵信息進(jìn)行提煉和解析,構(gòu)建關(guān)鍵信息分類表。研究區(qū)塊鏈技術(shù)的區(qū)塊結(jié)構(gòu)并設(shè)計工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析的糧油行業(yè)可信標(biāo)識系統(tǒng)方案,基于鏈網(wǎng)融合技術(shù),提出鏈網(wǎng)連接器的概念及架構(gòu),以解決糧油質(zhì)量安全全鏈條各環(huán)節(jié)企業(yè)間的數(shù)據(jù)上鏈困難、數(shù)據(jù)隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)差異化共享,基于此構(gòu)建基于可信區(qū)塊鏈和可信標(biāo)識的糧油質(zhì)量安全溯源模型。在鏈網(wǎng)融合思想的驅(qū)動下,基于超級賬本Fabric平臺建立小麥質(zhì)量安全可信溯源系統(tǒng),對模型進(jìn)行系統(tǒng)實現(xiàn)驗證和案例分析,實現(xiàn)了糧油質(zhì)量安全全鏈條溯源數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)協(xié)同,保證了數(shù)據(jù)的可靠性,使得信息數(shù)據(jù)更加安全,大幅降低了人為篡改的風(fēng)險度,讓糧油從生產(chǎn)、加工到運輸銷售,從產(chǎn)地到消費者手中,全鏈條各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息都安全可信,無論全鏈條哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)安全問題,都能在最短時間內(nèi)找到問題源頭,大幅提升糧油質(zhì)量安全、生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益,對提升糧油質(zhì)量安全起到一定的作用。

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