【摘要】：近年來,各類食品安全問題的爆出,引起了消費(fèi)者、監(jiān)管部門和企業(yè)對食品質(zhì)量監(jiān)控的重視。食品供應(yīng)鏈溯源作為對食品信息的全方位展現(xiàn),是實(shí)現(xiàn)食品質(zhì)量監(jiān)管的有效手段。目前大部分食品溯源系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)存儲中心化的問題,一方面,中心化存儲的數(shù)據(jù)存在被人為篡改和因被攻擊或意外情況丟失的可能,使得溯源數(shù)據(jù)缺乏可靠性和安全性,導(dǎo)致整個(gè)供應(yīng)鏈溯源系統(tǒng)失去監(jiān)管功能;另一方面,中心化存儲系統(tǒng)應(yīng)用于整個(gè)食品供應(yīng)鏈溯源存在較大困難。近些年受到廣泛關(guān)注的區(qū)塊鏈技術(shù)以其去中心化、數(shù)據(jù)不可篡改、數(shù)據(jù)可溯源等特性,配合由“圖靈完備”語言編寫的智能合約,能有效解決傳統(tǒng)食品供應(yīng)鏈溯源系統(tǒng)因中心化存儲而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不可信與不安全問題。本文首先對傳統(tǒng)食品安全溯源系統(tǒng)及區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行分析,針對目前溯源系統(tǒng)存在的數(shù)據(jù)存儲中心化問題,提出使用去中心化的區(qū)塊鏈技術(shù)作為技術(shù)解決方法,并設(shè)計(jì)適用于一般食品供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)需求的溯源系統(tǒng)方案,包括數(shù)據(jù)接入層、數(shù)據(jù)核心層、應(yīng)用表示層的三層溯源系統(tǒng)架構(gòu)。本溯源方案通過數(shù)據(jù)接入層的App掃描二維碼獲取食品信息,通過傳感器獲取環(huán)境信息;在數(shù)據(jù)核心層采用區(qū)塊鏈和數(shù)據(jù)庫存儲溯源數(shù)據(jù),基于智能合約完成存儲和查詢操作功能;在應(yīng)用表示層以DApp(分布式應(yīng)用,包括微信小程序與網(wǎng)頁)的形式進(jìn)行人機(jī)交互操作,實(shí)現(xiàn)食品信息的可信溯源查詢;此外,針對系統(tǒng)的邏輯安全性,采用VaaS平臺對智能合約進(jìn)行了安全性驗(yàn)證。其次,依據(jù)設(shè)計(jì)完成的系統(tǒng)方案進(jìn)行軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)接入層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、表現(xiàn)層的四層軟件系統(tǒng)架構(gòu)�；谑称饭⿷�(yīng)鏈溯源場景需求和溯源軟件的體系架構(gòu),選用Ethereum作為區(qū)塊鏈開發(fā)平臺,將其用于食品溯源數(shù)據(jù)的去中心化存儲,并使用Solidity作為智能合約開發(fā)語言。在食品信息溯源軟件系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)過程中,本文完成了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的建立、智能合約的編寫與調(diào)用和接口程序的編寫與部署等多方面工作,并配套開發(fā)了用于溯源數(shù)據(jù)獲取的數(shù)據(jù)上傳App以及用于溯源查詢的網(wǎng)頁和微信小程序,實(shí)現(xiàn)食品供應(yīng)鏈信息的存儲與溯源查詢。通過對系統(tǒng)的功能驗(yàn)證,本文設(shè)計(jì)的基于區(qū)塊鏈的食品供應(yīng)鏈溯源系統(tǒng)能夠從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層面解決傳統(tǒng)溯源系統(tǒng)具有的數(shù)據(jù)存儲中心化的問題,實(shí)現(xiàn)食品在整個(gè)供應(yīng)鏈環(huán)境下的可信、安全的溯源查詢。
【圖文】：

將區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)對比，最大的不同之處在與區(qū)塊鏈在傳遞時(shí)還能實(shí)現(xiàn)價(jià)值的轉(zhuǎn)移。而將區(qū)塊鏈單純看作一種信息存儲的媒介時(shí)，統(tǒng)集中式數(shù)據(jù)庫，區(qū)塊鏈分布式的概念保證了數(shù)據(jù)不可被篡改，大大增的可信度，能夠在和其他各類傳統(tǒng)行業(yè)結(jié)合應(yīng)用中，逐步提高數(shù)據(jù)和算系統(tǒng)中的地位，，將世界從集中信任模式轉(zhuǎn)變?yōu)槿ブ行幕男磐兄贫取?.2.2 區(qū)塊鏈工作原理從區(qū)塊鏈技術(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)看，對于目前大多數(shù)主流區(qū)塊鏈系統(tǒng)，其分層結(jié)-1 所示。不同區(qū)塊鏈系統(tǒng)各層采用的技術(shù)方法不同，如比特幣、以太坊使用 PoW 而 EOS 則使用 DPoS，比特幣在合約層使用腳本而以太坊使約。區(qū)塊鏈技術(shù)并不是一個(gè)完全獨(dú)立全新的技術(shù)，它是將多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的新時(shí)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。區(qū)塊鏈主要通過交易實(shí)現(xiàn)信息和價(jià)值的轉(zhuǎn)移幣網(wǎng)絡(luò)為例，交易在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的步驟如下：

北京工業(yè)大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文（1） 節(jié)點(diǎn)將新生成的交易向全網(wǎng)廣播；（2） 所有活躍節(jié)點(diǎn)將交易整合進(jìn)區(qū)塊；（3） 每一個(gè)節(jié)點(diǎn)通過計(jì)算，解出區(qū)塊鏈提供數(shù)學(xué)難題，作為工作量證明；（4） 當(dāng)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)完成工作量證明后，它就向全網(wǎng)廣播它的區(qū)塊；（5） 該區(qū)塊中的所有交易都是有效的且之前未存在過的，其他節(jié)點(diǎn)才認(rèn)同該區(qū)塊的有效性；（6） 其他節(jié)點(diǎn)表示他們接受該區(qū)塊，而表示接受的方法，則是將該區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈的末尾。在交易確認(rèn)過程中，主要涉及有加密算法生成的數(shù)字簽名驗(yàn)證和共識機(jī)制驗(yàn)證，圖 2-2 為交易確認(rèn)流程。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：F203;TP311.52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2591345