基于EPCIS标准和区块链技术的追溯系统设计
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基于区块链技术的供应链溯源系统设计一、引言随着全球经济的发展和国际贸易的增加,供应链的管理变得越来越复杂。
传统的供应链管理往往缺乏透明度和可信度,对于产品的来源以及质量的控制存在一定的风险。
为了解决这些问题,基于区块链技术的供应链溯源系统成为了一种被广泛关注和探索的解决方案。
二、基于区块链的供应链溯源系统概述基于区块链的供应链溯源系统是通过区块链技术记录和验证整个供应链中的信息,实现对产品全生命周期的可追溯性和透明度。
它对供应链参与方之间的交易和信息共享进行了规范和安全的管理,提高了供应链的效率和可信度。
三、基于区块链技术的供应链溯源系统设计原理1. 区块链技术区块链是一种去中心化的分布式账本技术,通过加密和共识机制确保交易和数据的安全性和一致性。
每一个区块都包含了前一个区块的哈希值,形成了一个不可篡改的链条,可以防止数据被篡改和伪造。
2. 供应链信息记录基于区块链的供应链溯源系统通过将每一个参与方的交易记录和产品信息记录到区块链上,确保了数据的真实性和完整性。
每一个参与方都可以随时查看和验证这些数据,保证了信息的可信度和透明度。
3. 智能合约基于区块链的供应链溯源系统可以通过智能合约自动执行和验证合同条款和交易条件,减少了人为的干预和风险。
智能合约可以确保交易的公平性和合法性,提高了供应链的安全性和效率。
4. 数据共享和隐私保护基于区块链的供应链溯源系统通过权限控制和加密算法,保护了参与方的隐私信息,同时实现了信息的共享和交换。
只有经过授权的参与方才能够查看和操作特定的数据,提高了供应链信息的安全性和保密性。
四、基于区块链技术的供应链溯源系统的应用案例1. 食品安全溯源基于区块链技术的供应链溯源系统可以实现对食品生产、运输、销售等环节的全程监控和追溯。
消费者可以通过手机扫描产品上的二维码,查看产品的原产地、生产过程、质量检测等信息,保障食品安全和健康。
2. 药品溯源基于区块链技术的供应链溯源系统可以记录药品的生产、流通和销售环节的信息,确保药品的质量和来源可靠。
基于区块链的货物供应链追溯系统设计概述:货物供应链追溯系统是指通过技术手段对货物的流向、生产记录等信息进行追溯和记录的系统。
基于区块链的货物供应链追溯系统能够确保追溯信息的不可篡改性和透明性,进一步增强了供应链管理的可信度和效率。
本文将围绕基于区块链的货物供应链追溯系统的设计展开讨论。
一、系统架构设计基于区块链技术的货物供应链追溯系统可以分为以下几个核心组件:1. 区块链网络:货物供应链追溯系统的底层是一个分布式的区块链网络。
该网络由多个节点组成,每个节点都有相同的区块链副本,并通过共识算法确保所有节点上的数据保持一致。
2. 智能合约:智能合约是在区块链上运行的程序代码,用于实现供应链的业务逻辑。
智能合约能够自动执行与供应链相关的交易和操作,并将其记录在区块链上,确保数据的安全性和透明性。
3. 防伪标识:货物在供应链流转过程中,每一环节都会被赋予一个唯一的防伪标识。
这个标识将连同相关信息一起被记录在区块链上,方便对货物的追溯和验证。
4. 数据采集与存储:通过物联网设备、传感器等技术手段,可以将与货物相关的各种数据采集到系统中,例如生产制造信息、运输信息等。
这些数据将被加密并储存在区块链上,确保数据的完整性和可信度。
5. 用户界面:货物供应链追溯系统需要提供用户友好的界面,供参与供应链的各方查看和操作相关信息。
用户可以通过界面查询货物的追溯信息,提交交易请求等。
二、系统功能设计基于区块链的货物供应链追溯系统应具备以下功能:1. 货物追溯与查询:用户可以通过系统界面输入货物的防伪标识,获取货物的完整流程信息。
系统将以图表或数据表格的形式展示该货物的生产、运输等环节的具体信息。
2. 生产管理:生产方可以使用系统界面对生产过程进行管理和监控。
生产信息将被记录在区块链上,确保数据的安全性和可信度。
3. 运输管理:物流公司可以通过系统界面管理和监控货物的物流环节。
运输信息将被记录在区块链上,并通过智能合约实现自动化的物流操作,提高物流的效率和可靠性。
基于区块链技术的商品质量追溯系统的设计与实现第一章:引言在现代的生活中,越来越多的消费者对商品的质量表示出极大的关心。
尤其是食品和药品这类人们生命安全和身体健康相关的商品,因为这些商品的安全问题关系到消费者的生命和身体健康问题。
所以,商品质量的追溯问题已经成为社会经济发展的一项重要任务。
传统的商品质量追溯方法靠繁琐的手工处理,常常发生因为信息不对称,造成质量追溯信息丢失和篡改的情况。
区块链技术因为它不可篡改、透明的特点,逐渐引起大众的关注。
第二章:商品质量追溯系统概述随着市场经济发展的越来越成熟,商品质量安全成为了购买者最为关心的核心问题。
而传统的商品质量追溯方式已经不能满足现代社会的需求。
区块链技术因其安全、去中心化、透明的特点,成为高效解决商品质量追溯的手段,通过使用区块链技术,可以有效地保证商品质量追溯过程的可信性和可靠性。
基于区块链技术的商品质量追溯系统是一种去中心化的信息管理系统,使消费者、生产厂家和经销商在对商品质量状况进行跟踪追溯过程中,不用担心信息篡改的问题。
利用区块链的不可篡改性,可以通过区块链技术建立一个基于分布式账本的商品质量追溯系统,从而实现对商品质量追溯过程的安全性监管和不可逆转性的标准化审查。
第三章:商品质量追溯系统的基本架构基于区块链技术的商品质量追溯系统的基本功能和结构如下:1.分布式注册机制。
基于区块链技术的商品质量追溯系统的建立需要提供分布式注册机制的支持。
因为分散的节点注册的数量较多,所以在分布式注册机制的基础上,可以更好地控制节点的数量和资格。
2.智能合约技术。
智能合约可以定制化,允许各种操作的执行,并记录在区块链上。
因为智能合约可以与信息建立联系,可以记录、付款、交付控制、决策、信任等关键事件,实现全面的质量追溯和安全管理。
3.商品质量追溯数据采集。
基于区块链技术的商品质量追溯系统需要对商品质量的追溯过程进行数据采集。
这可以通过物联网技术、QR Code等方式进行实现。
基于区块链的可信防伪追溯系统设计与实现随着商品市场的发展和消费者对商品质量安全的日益关注,防伪追溯成为了一种应对假冒伪劣商品的重要方式。
传统的防伪追溯系统存在一些问题,例如数据篡改、可信度不高等。
而区块链技术的出现给防伪追溯系统带来了新的解决方案。
本文将详细介绍基于区块链的可信防伪追溯系统的设计与实现。
一、设计思路基于区块链的可信防伪追溯系统的设计思路是通过区块链技术来确保信息的可信性和不可篡改性。
系统将商品的生产、流通和消费等环节中的各类信息以区块的形式存储在链上,并通过智能合约实现信息的验证和追溯功能,从而实现对商品的可信防伪追溯。
设计的核心环节包括:1. 节点管理:系统中的节点分为生产节点、流通节点和消费节点。
每个节点都有一个唯一的身份标识和相应的权限。
节点管理模块负责注册、注销和管理各类节点,并维护节点列表。
2. 信息记录:系统通过生产、流通和消费等环节的节点,记录商品的各类信息,如生产商、生产时间、生产地点、流通记录等。
每条记录通过哈希算法生成唯一的摘要,并将摘要和原始记录存储在区块中。
3. 区块链存储:系统中的区块链由多个区块组成,每个区块保存了一定数量的信息记录,并通过哈希指针连接到前一个区块,形成了链式结构。
区块链存储模块负责区块的生成、存储和验证。
4. 信息验证:系统中的智能合约通过验证区块链上的信息记录和节点的身份信息,来确保信息的可信性。
智能合约会检查每个区块的哈希指针和摘要是否一致,以及节点对信息的篡改是否合法。
只有通过验证的信息才能被认可为有效信息。
5. 追溯功能:系统通过智能合约提供追溯功能,消费者可以通过商品的标识码查询商品的来源信息。
智能合约会根据商品的标识码在区块链中逐个验证区块,以获取相关的信息记录。
二、实现步骤基于设计思路,我们可以按照以下步骤来实现基于区块链的可信防伪追溯系统:1. 系统搭建:搭建一个分布式的区块链网络,部署智能合约,并设置节点管理模块。
2. 节点注册:生产、流通和消费节点通过节点管理模块进行注册,并获取相应的身份标识和权限。
基于区块链的追溯系统设计与实现随着消费者日益关注产品质量和安全问题,产品追溯系统成为行业学术研究和业界实践的热点之一。
而基于区块链技术的追溯系统设计和实现具有防篡改、安全高效、可溯源等优点,吸引着更多企业和专业人士关注和投入,以期利用这一技术探索产品溯源的新方法和路径。
本文将从追溯系统的设计和实现方面进行探讨,特别是如何利用区块链技术实现追溯系统的完整性和可靠性。
一、基于区块链追溯系统的概念及特点追溯系统是指通过对产品生产、流通、销售等环节进行全方位、全过程的记录和监控,以实现对产品质量和安全的控制和监测。
基于区块链的追溯系统则是指通过利用分布式账本技术,保证数据的完整性和可靠性,并在此基础上建立一套追溯体系,实现对产品的全面追溯与溯源。
与传统的追溯系统相比,基于区块链技术的追溯系统具有如下特点:1. 数据防篡改:区块链技术基于分布式账本,其去中心化的特点和加密算法的保护,能够有效避免数据被篡改,确保数据的安全性和可靠性;2. 溯源全面性:基于区块链技术的追溯系统可以记录从产品产生一直到最终消费的全过程,可以实时追溯产品的来源、质量、流转和使用情况,真正实现从头到尾的严密监控;3. 信息透明化:区块链技术通过公开账本和去中心化的共识机制,实现产品信息的透明化和公开化,让消费者更有信心购买产品,提高产品的信誉度和市场竞争力。
二、基于区块链追溯系统的架构设计基于区块链的追溯系统设计的核心在于如何利用分布式账本技术实现数据的完整性和可靠性。
下面简要介绍一下基于区块链的追溯系统的架构设计思路。
1. 建立公共区块链:首先,建立一个开放的、公共的区块链网络,一般采用比特币、以太坊等公有链网络,在此基础上搭建一个完整的追溯体系。
2. 数据上链:企业通过将产品的相关数据,如生产时间、生产厂家、商品信息、物流轨迹等信息,通过节点在网络上将数据上链。
3. 安全验证:数据上链后通过安全验证,确保数据的准确性和真实性。
基于区块链的供应链追溯系统设计与应用随着全球化的发展,供应链的管理变得愈发复杂。
消费者对产品的质量、安全和可追溯性的要求也越来越高。
基于区块链的供应链追溯系统为解决这一问题提供了一种创新的解决方案。
本文将介绍基于区块链的供应链追溯系统的设计原理和应用场景,并探讨其在实践中的潜力与挑战。
设计原理基于区块链的供应链追溯系统的设计原理是利用区块链技术的去中心化和不可篡改性来确保供应链信息的透明和可信度。
该系统的核心是一个分布式的账本,记录了供应链上每一笔交易的细节和参与者的身份验证信息。
以下是该系统的设计原理的几个关键要素:1. 去中心化:传统的供应链系统通常依赖于中心化的第三方机构来管理和验证交易。
基于区块链的供应链追溯系统通过去中心化的方式,消除了中间环节,提高了安全性和效率。
2. 不可篡改性:每一笔交易将被记录在区块链上,并得到其他节点的验证。
一旦被验证,交易将被写入区块链,不可被篡改。
这种不可篡改性确保了数据的真实性和可信度。
3. 透明性:区块链上的信息是公开可见的,任何参与者都可以查看和验证数据。
这种透明性使得供应链中的每个参与者都能了解产品的来源和过程,提高了消费者的信任度。
应用场景基于区块链的供应链追溯系统在许多领域都有广泛的应用潜力。
以下是一些具体的应用场景:1. 食品安全:在食品供应链中,区块链技术可以记录每个食品的生产、运输和销售信息。
消费者可以通过扫描产品上的二维码或输入产品编码来查看这些信息,确保食品的安全和质量。
2. 物流管理:区块链技术可以用于物流管理中的货物跟踪和验证。
每一步的运输和交付都可以被记录在区块链上,确保货物的安全和完整性。
3. 药品溯源:在医药行业,区块链可以用于记录药品的制造和分发过程。
这有助于防止药品的伪造和过期问题,确保患者的安全。
4. 奢侈品溯源:对于奢侈品行业,区块链可以记录商品的生产和流通过程,防止奢侈品的伪造和劣质产品的流入市场。
潜力与挑战基于区块链的供应链追溯系统具有巨大的潜力,但也面临一些挑战。
基于区块链技术的溯源系统设计与应用研究区块链技术,作为一种分布式、去中心化的数据库技术,已经在许多领域得到了广泛的应用。
其中,溯源系统是区块链技术在供应链管理和产品追溯领域的一种重要应用方式。
本文将对基于区块链技术的溯源系统进行设计与应用研究。
一、溯源系统的背景与意义随着消费者对产品质量和安全问题的关注度提高,如何确保产品的真实可靠性和来源一直是一个全球性课题。
产品溯源的要义在于通过追溯产品整个生产、流通过程中的各个环节信息,使消费者能够了解到产品的生产、加工、运输和销售情况,提高产品的透明度和可信度。
传统的溯源方式存在着信息管理不完善、易篡改、成本高昂等问题。
而区块链技术的特点,如去中心化、数据不可篡改、信息分享等,为溯源系统的设计与应用提供了有力的支持。
基于区块链技术的溯源系统能够确保产品信息的可信度和真实性,消除信息不对称以及信息篡改等问题,提升消费者对产品的信任度,增加企业的竞争优势。
二、基于区块链技术的溯源系统设计1. 数据结构设计基于区块链技术的溯源系统需要设计适合的数据结构来存储各个环节的产品信息。
一种常见的设计方式是使用链表结构,每个区块包含了上一个区块的哈希值和当前区块的数据。
2. 节点验证机制溯源系统中的节点可以是供应商、生产商、物流企业、零售商等各个环节的参与者。
为了确保信息的准确性和完整性,可以引入节点验证机制,让各个参与者对数据进行验证并记录在区块链上。
只有通过验证的数据才能够被写入区块链,确保数据的真实性和可信度。
3. 智能合约应用智能合约是区块链技术的重要组成部分,可以实现自动化的业务逻辑和条件执行。
在溯源系统中,可以通过智能合约来制定产品追溯的规则和条件,并自动触发相应的数据记录和更新操作。
4. 隐私保护和权限控制溯源系统涉及到各个参与者的商业敏感信息,为了保护隐私和确保数据的安全性,可以采用加密算法和权限控制机制,限制不同参与者对数据的访问和修改权限。
三、基于区块链技术的溯源系统应用研究1. 农产品溯源系统农产品的安全问题一直备受关注,通过基于区块链技术的溯源系统,可以实现从农田到餐桌的全程记录和追溯,确保农产品的质量和安全。
基于区块链的溯源系统的设计与实现随着现代社会对产品质量和食品安全等问题的关注度不断提高,溯源系统成为了一个重要的环节。
区块链作为一种分布式账本技术,其不可篡改和去中心化的特点,使其成为设计和实现溯源系统的新一代解决方案。
本文将讨论基于区块链的溯源系统的设计与实现。
一、引言目前的溯源系统往往依赖于中心化的数据库,容易造成数据篡改和信任问题。
而区块链技术通过将数据存储在分布式网络中,保证了数据的不可篡改性和透明性,能够提供更加可靠的溯源信息。
二、设计原则设计基于区块链的溯源系统需要考虑以下原则:1. 去中心化:区块链系统将数据存储在网络中的多个节点上,避免了单一点失效的问题,确保系统的可靠性和健壮性。
2. 透明性:区块链中的所有交易记录都是公开可查的,任何人都可以验证数据的真实性,确保数据的透明和公正。
3. 不可篡改性:区块链中的数据是通过密码学算法保护的,任何人都无法篡改已经写入区块链的数据,确保数据的完整性和可信性。
4. 可扩展性:基于区块链的溯源系统需要能够支持大规模数据的存储和交易,同时保证系统的高性能和低延迟。
三、系统架构基于上述设计原则,基于区块链的溯源系统可以采用如下的系统架构:1. 区块链网络:搭建一个分布式的区块链网络,通过共识算法确保网络中所有节点的数据一致性和完整性。
2. 数据采集:利用物联网、传感器等技术,将产品和食品的相关信息实时采集到区块链网络中,包括生产环境、物流信息、销售通路等。
3. 信息存储和管理:将采集到的数据存储在区块链上,通过智能合约和去中心化的数据库进行管理和查询,确保数据的安全性和可用性。
4. 数据共享和验证:在区块链网络中,任何人都可以验证数据的真实性和完整性,同时也可以通过共识算法协商数据共享的权限和方式,保护数据的隐私性。
5. 用户接口:为用户提供方便易用的接口,使其能够方便地查询和验证产品的溯源信息,增加用户对产品质量和安全的信任。
四、系统实现基于上述的系统架构,基于区块链的溯源系统的实现主要包括以下方面:1. 区块链平台选择:选择合适的区块链平台,如以太坊、超级账本等,根据系统需求和性能要求进行选择。
《基于区块链和访问控制的溯源系统设计与实现》篇一一、引言在信息化高速发展的时代,溯源系统的设计及实现已成为各类产业质量管理的重要一环。
尤其在食品、药品等涉及人类健康和生命安全的行业,其产品追溯成为保障消费者权益的刚性需求。
而区块链技术和访问控制技术的融合应用,为构建高效、安全、可信赖的溯源系统提供了强有力的技术支撑。
本文将就基于区块链和访问控制的溯源系统的设计与实现进行详细阐述。
二、系统设计(一)设计目标本溯源系统旨在通过结合区块链和访问控制技术,实现产品的全流程追溯,确保产品质量与安全,提高消费者对产品的信任度,同时降低企业运营成本。
(二)系统架构本系统采用分布式架构,主要由数据层、区块链层、访问控制层和应用层组成。
数据层负责存储原始数据;区块链层利用区块链技术实现数据的不可篡改和可追溯;访问控制层通过权限管理,确保数据的安全访问;应用层则提供用户界面及各类应用功能。
(三)关键技术1. 区块链技术:采用分布式存储和加密算法,确保数据的安全性和可靠性。
2. 访问控制技术:通过身份验证和权限管理,确保只有授权用户才能访问相关数据。
3. 智能合约:实现数据自动上链和追溯流程的自动化。
三、功能模块(一)产品信息录入模块该模块负责录入产品的基本信息,如生产日期、生产批次、生产厂家等。
录入的信息将通过智能合约自动上链,形成不可篡改的数字凭证。
(二)溯源查询模块消费者可通过扫描产品上的二维码或输入产品信息,查询产品的全流程信息,包括生产、流通、销售等环节。
(三)权限管理模块该模块负责管理用户的权限,包括用户注册、登录、权限分配等功能。
只有经过授权的用户才能访问系统的核心功能。
(四)数据分析与报表生成模块该模块对系统中的数据进行统计分析,生成各类报表,如销售报表、质量报表等,为企业决策提供数据支持。
四、系统实现(一)实施步骤1. 确定系统需求和目标。
2. 设计系统架构和功能模块。
3. 选择合适的区块链平台和访问控制技术。
基于区块链技术的货物溯源系统设计货物溯源是指通过相关技术手段,对商品的生产、加工、运输等环节进行追溯,以确保商品的质量安全和可信度。
而区块链技术,作为一种去中心化、不可篡改的分布式账本技术,具有很好的可信度和数据安全性。
基于区块链技术的货物溯源系统设计,可以实现对商品的全生命周期跟踪和信息共享,从而提升商品质量控制和消费者信任度。
一、背景介绍在全球化经济的背景下,商品的生产与流通环节更加复杂。
虽然各个环节都有一系列的监管措施,但仍然存在着一些问题,如供应链信息不对称、质量信息不透明等。
这些问题导致了消费者在购买商品时的信息不对称,无法真正了解商品的来源、加工过程和质量安全状况。
因此,建立可信赖的货物溯源系统对于提升商品质量和消费者信任度具有重要意义。
二、区块链技术在货物溯源中的应用1.分布式账本:区块链技术采用分布式账本的数据存储方式,每个参与者都可以拥有同样的信息副本,实现信息共享和透明度。
2.不可篡改性:区块链上的数据一旦写入,便无法修改或删除,确保了货物溯源数据的真实性和可信度。
3.智能合约:通过智能合约,可以实现对溯源节点之间的协作与自治,提高系统的自动化程度。
三、基于区块链技术的货物溯源系统设计1.系统架构设计(1)参与主体:系统的参与主体包括生产商、加工商、运输商、零售商、消费者等,每个主体都可以通过注册获得自己唯一的身份标识。
(2)数据存储:采用分布式账本存储方式,保证数据的共享和安全。
每个参与主体都有自己的账户,可以在账户中记录相关数据。
(3)智能合约:根据需求,编写智能合约,定义参与主体间的业务规则和流程,自动执行合同条件,确保交易的可靠性和效率。
2.数据标识与溯源流程设计(1)数据标识:对每个物品进行唯一标识,可以采用二维码、RFID等技术,记录物品的基本信息,如批次、生产日期、产地等。
(2)溯源流程:从物品的生产开始, 每个环节都应记录相应的信息,如生产环节的加工过程、运输环节的路径和时间等。
供应链是一个多方参与的复杂结构,通过参与方之间的有效合作,建立低成本、响应性好、敏捷度高的经营机制,具有点多、线长、面广、交互等特点,在为企业协作带来便利的同时,也存在着缺乏信任、监管追溯困难、数据透明和隐私保护难以平衡、自动化程度低等问题。
2017年,世界经济论坛白皮书分析指出,新兴的区块链技术将为供应链管理带来变革,Capgemini 、Deloitte 等权威咨询机构也均对商业区块链技术应用于供应链管理的前景做出了积极的展望。
目前,已有研究表明,区块链技术可以缩短响应时间、降低成员间交易成本、提高信息共享效率,从而达到提高供应链整体利润的作用。
从实际应用的角度看,该技术在供应链追溯领域的应用仍停留于情景分析和理论构建阶段,对于技术实现的资料和成功案例甚少。
针对以上问题,本文设计了一种用基于GS1EPCIS (Electron⁃ic Product Code Information Services )(ISO 19987)标准进行开发设计的区块链追溯系统,构造一个系统通用、可操作性强的追溯系统原型,并进行了模型验证,为区块基于EPCIS 标准和区块链技术的追溯系统设计贾建华邓惠朋李军梅/文物联网事INTERNET OF THINGS链应用于供应链管理提供技术层面的理论支持。
技术概述该系统为三层应用框架,分为表示层、业务逻辑层和数据访问层。
表示层是界面交互的接口,业务逻辑层负责处理用户的业务请求,数据访问层负责传输和处理数据。
每一层为上一层的服务提供者,为下一层的服务消费者,经过层层封装,保证系统的简洁稳定。
按照时间和逻辑顺序,系统的框架如下:表示层是使用者与系统直接进行交互的接口,有Web网站、监控中心、手机app等形式。
业务逻辑层是整个系统的核心,包含领域实体、业务规则、业务流程等。
采用Facade模式提供了统一接口,将所有业务统一封装,减少供外部系统调用,提高系统复用率。
领域实体中包含系统的目标对象供应链追溯中的关键元素——追溯对象、追溯步骤、追溯事件、EPCIS对应区块链以及Hyperledger fabric三个主要元素(参与方、资产与交易)。
数据访问层是为便于系统的隔离与复用,在业务逻辑发生后进行数据访问业务;访问形式多样,包括证书访问、sql访问、Nosql访问、区块链访问等,相应对应底层数据库为证书服务器、关系型数据库、非关系型数据库、区块链账簿。
GS1EPCIS标准GS1是国际统一的编码标识系统,在供应链管理标准体系方面具有权威性、全球通用性和高度实用性,其中最有代表性的是商品条码标识体系,在全球范围内为标识货物、服务、资产和位置提供了准确的编码,使货物跨越国家、厂商、组织界限,提高了国内外贸易效率。
本文使用的EPCIS标准同时也是ISO19987标准,为目前国际上最为广泛采用追溯标准,被用于不同应用程序之间实现可视化数据信息的采集和共享的商业数据,实现物理对象和虚拟对象在业务流程中的全程可视化。
它将复杂的供应链内部关系抽象为四个事件和四个维度,为供应链各方建立了简单易用可操作性强的标准流程。
商业区块链网络区块链技术,又名分布式记账技术。
区块链可理解为在网络上一个个“存储区块”所组成的一根链条,每个区块中包含一定时间内的网络全部信息交流数据,是一种在整个业务网络上共享的分布式账本。
以公有链为代表的区块链1.0注重加密货币相关的应用,作为一种现实场景中的工具表现出能力不足,例如比特币处理速度每秒7笔,每个区块记录交易约58万条,而现在正在使用的网联平台跨机构交易处理峰值超过9.2万笔/秒,相比之下性能优越许多。
区块链2.0则使分布式记账技术脱离公有链范畴,构建了围绕业务场景展开的商业区块链网络,成为资产流转的价值表述。
商业区块链网络是一个集体共享的对等网络,由一组可识别且可验证的参与者运营。
它由指定业务网络中的参与者形成,且参与者只允许查看自己相关的交易,在提高贸易效率的同时有效保护了商业隐私。
本文使用IBM公司的Hyperledger Fabric和Hy⁃perledger Composer作为追溯系统的区块链底层技术架构和开发工具,相比于POW和POS,PBFT算法具有吞吐量高,交易确认时间短,节点数量固定的特点。
相比于炙手可热的以太坊,这套工具允许开发者仅关注于业务实现和参与方的交互,更适用于区块链在商业场景中的落地,且较为成熟稳定,文本方法具有很强的可操作性和可复制性,见表1,Hyperledger平台优势对比。
在Fabric区块链网络中主要概念有资产、交易、渠道、智能合约等。
任何可被拥有或控制来产生价值的事表1类型基于虚拟货币节点授权模块性共识机制适合场景以太坊是无无PoW/PoS公有链/联盟链Hyperledger否有有PBFT为主联盟链物都是资产。
资产可以是有形的(比如工业产品、农产品等)或无形的(比如抵押或租赁)。
交易是指资产转移,将资产转移到账本或从账本将资产转移出去。
在Hy⁃perledger Fabric 区块链中,资产表示为一组二进制和/或JSON 形式的键值对(比如vehicleOwner=Daisy )。
渠道是两个或多个特定网络成员之间的通信的私有“子集”,旨在执行私有且机密的交易。
如果两个参与者形成一条渠道,那么这些参与者(不是任何其他参与者)必须经过验证和授权,才能在该渠道上进行交易并共享针对该渠道的账本副本。
需要执行私有和机密交易的网络成员可与他们的业务竞争者和其他受限成员共存于同一个区块链网络中。
智能合约通过账本管理交易,允许网络参与者自动执行交易的某些方面。
例如,智能合约可以规定运输商品的成本,运输成本会依据商品到达时间而变化。
双方对条款达成一致并将其写入账本后,会在商品到达时自动执行适当的资金调整。
供应链追溯关键设计供应链追溯系统涉及的业务流程复杂交错,但根据GS1追溯标准,可围绕以下两个关键点开展,制定追溯流程首先对关键事件梳理,然后定义每个事件的关键数据元素,具体流程如图1和2(见下页)。
关键追溯事件(CTE )指追溯对象在其生命周期中发生的实际事件,如接收、转化、包装、装运、运输等。
关键数据元素(KDE )描述实际关键追溯事件实例的数据。
追溯数据可以通过五个维度(参与方、对象、位置、时间和事件)来描述。
图1EPCIS 的区块链追溯系统基础框架表示层业务逻辑层数据访问层Cross-Cutting 证书服务器关系型数据库Nosql 数据库区块链账簿物联网事INTERNET OF THINGS系统开发演示程序主要参考了EPCIS 标准搭建区块链追溯系统的基本架构,实现了一个对象事件的处理。
因为是基于EPCIS 标准的通用设计,如果切换业务场景,系统不需要重新设计,只要新增相关资产就可以满足新业务的需要。
对于通用需求之前的业务,也可以按照EPCIS 标准增加扩展字段和属性,保证系统的灵活性。
开发框架本文使用Hyperledger Composer 作为Fabric 区块链的开发工具。
Hyperledger Composer 是The Linux Foundation 主办的一个Hyperledger 项目,它是一组让构建区块链应用程序变得更容易的工具,由以下几部分组成:一种名为CTO 的建模语言(对原始项目名称Con⁃certo 的致敬);一个名为Hyperledger Composer Playground 的用户界面,用于快速配置、部署和测试业务网络;命令行接口(CLI)工具,用于使用Hyperledger Composer 建模的业务网络与一个正在运行的Hy⁃perledger Fabric 区块链业务网络实例相集成;业务网络是一组协同实现特定目标的实体。
主要包括资产、参与者、访问控制、交易、事件;资产是可以在业务协议中的各方间交换的任何有价值的物品。
这意味着资产可以是任何物品(如一艘船、一些股票、一栋房子、一箱香蕉等);参与者是业务网络的成员。
在业务网络中,不是所有参与者都能访问所有信息。
例如,只有建立了贸易关系的企业才能访问对方的数据。
访问控制用于限制谁(在哪些条件下)能访问哪些信息;交易“涉及”资产时,这种交互可能影响区块链账本的状态。
交互在Hyperledger Composer 中建模为交易。
交易是系统的业务逻辑(或智能合约);图2供应链间的追溯数据事件是一种通知,它由区块链应用程序生成,并以发布/订阅方式由外部实体(比如应用程序)使用。
需求分析业务概览追溯系统是记录组织内的各种业务流程生成的追溯数据的信息化系统,如图3。
在任何组织中执行追溯相关过程时,都会生成追溯数据。
追溯数据包含五个重要维度的信息:参与方、追溯对象、位置、时间和事件。
参与方:供应链各个追溯节点上的责任主体。
追溯对象:供应链中需要被追踪的某个批次或者单个货物。
位置:产生追溯数据的物理或者逻辑位置。
时间:发生追溯事件的时间。
事件:追溯事件的详情。
对于整个供应链来说,各组织都将管理自己的追溯数据。
为实现端到端的供应链追溯,需要访问和组合来自多个组织的数据,如图4。
Composer 开发系统分析区块链的实施关键在于智能合约的定义,通常需要完全了解业务后才能编写代码,但是业务复杂各异,如果需要为每个追溯场景编制代码,一是工作量大,二是后期难以维护。
需要一种简洁的设计方法,以便能够满足追溯业务通用需求和个性需求。
通过对前述追溯业务的基本分析,可以参考EPCIS 标准的抽象设计理念来开发区块链追溯系统。
映射图,如图5(见下页)。
参与方设计:使用全球位置码(GLN )作为参与方的唯一标识,此标识不仅在区块链中唯一,也在全球任何一个商业应用中保持唯一,如图6(见下页)。
资产设计:主要包括货物、事件、库存三类资产。
货物按照EPCIS 标准分为EPC 和EPCClass 两类。
EPC 用于标识单品,如SGTIN (GTIN +序列号)、SSCC (托盘标识)、GDTI 等;EPCClass 用于表示某个批次的一批产品,如LGTIN (GTIN +批号)。
为了记录两类货物的流通情输入接收加工装运组织内流程输出货物数据参与方、追溯对象、位置、时间、事件图3追溯数据生成—单个公司信息图4追溯数据生成一个供应链组织A 组织B 组织C 货物数据物联网事INTERNET OF THINGS图5系统映射GLN 全球位置码stepaccepting arrivingassembling …ObjectEvent AggregationEvent TransactionEventTransformationEventDispositionsdamageddestroyed …ObjectEvent AggregationEventTransformationEventTransactionEventGTINLGTINSGTINSSCCGIAI…参与方资产交易况,设计了库存类资产,包括epcTracking 和epc⁃ClassTracking 。