面向供應(yīng)鏈溯源的區(qū)塊鏈系統(tǒng)研究與優(yōu)化

發(fā)布時間：2020-09-23 10:00

　　近年來,隨著食品安全問題不斷增加,如何有效地完成產(chǎn)品在供應(yīng)鏈上的溯源過程,引起了國家和各行業(yè)的高度重視。傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈溯源系統(tǒng)一般都采用中心化的管理模式,但中心化的系統(tǒng)監(jiān)控存在著數(shù)據(jù)造假和篡改等問題,溯源數(shù)據(jù)的真實性沒有從根本上得到解決;并且供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€多方參與的體系,存在多個信息系統(tǒng),這導(dǎo)致各方掌握的溯源信息不對稱,增加了產(chǎn)品追責(zé)的難度。區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€去中心化的分布式系統(tǒng),不需要第三方機構(gòu)來監(jiān)控,并且系統(tǒng)中的所有節(jié)點可以獲取全部數(shù)據(jù),保證了存儲數(shù)據(jù)的透明性。同時區(qū)塊鏈?zhǔn)褂枚喾N加密算法,使得存儲數(shù)據(jù)不可篡改,保證了數(shù)據(jù)的真實性。因此,本文將區(qū)塊鏈技術(shù)與供應(yīng)鏈溯源系統(tǒng)相結(jié)合,利用區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢解決供應(yīng)鏈溯源系統(tǒng)中存在的諸多問題,設(shè)計了一種面向供應(yīng)鏈溯源的區(qū)塊鏈系統(tǒng),并針對系統(tǒng)存在的性能問題,設(shè)計實現(xiàn)了一種優(yōu)化的共識算法。本文的主要工作如下:一、設(shè)計了一個支持移動終端設(shè)備訪問的區(qū)塊鏈系統(tǒng)架構(gòu)。與目前只支持Web端訪問區(qū)塊鏈系統(tǒng)的架構(gòu)不同,此架構(gòu)將用戶使用移動終端設(shè)備添加溯源數(shù)據(jù)的習(xí)慣與區(qū)塊鏈系統(tǒng)集成,實現(xiàn)了移動終端設(shè)備向區(qū)塊鏈中寫入溯源數(shù)據(jù)的功能。設(shè)計了一個移動端應(yīng)用程序,通過掃描二維碼的方式,能夠快速準(zhǔn)確地生成產(chǎn)品的溯源數(shù)據(jù),完成產(chǎn)品的注冊、跟蹤以及溯源功能,并將溯源數(shù)據(jù)上傳到區(qū)塊鏈中。二、為完成移動終端設(shè)備在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中讀寫數(shù)據(jù)的功能,本文設(shè)計了一個用于供應(yīng)鏈溯源系統(tǒng)的智能合約。智能合約中定義了供移動終端調(diào)用的接口,移動終端通過調(diào)用接口與區(qū)塊鏈系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互,將溯源數(shù)據(jù)寫入到區(qū)塊鏈系統(tǒng)中�？紤]到修改智能合約會造成溯源數(shù)據(jù)丟失的問題,本文設(shè)計了一種可升級的智能合約,將邏輯合約與數(shù)據(jù)合約分離,在合約完成升級后,保證溯源數(shù)據(jù)不會丟失,并增加入口合約來增強合約的安全性。三、通過測試本文提出的溯源系統(tǒng)的性能,發(fā)現(xiàn)其所用共識算法共識效率不高,吞吐量較低。針對此問題,提出了一種新的共識算法,此算法基于PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)算法的思想,進行了如下改進:一是在不存在拜占庭節(jié)點的情況下,設(shè)計了一個優(yōu)化的一致性協(xié)議,減少了共識過程中節(jié)點間的通信量;二是引入了積分機制,通過節(jié)點的積分將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點進行分類,將節(jié)點分成共識節(jié)點和候選節(jié)點兩類,只有共識節(jié)點會參與共識過程,進一步降低了節(jié)點間的通信量;三是引入升降級機制,動態(tài)的更新參與共識的節(jié)點,降低共識節(jié)點中出現(xiàn)拜占庭節(jié)點的可能性,以保證算法在大部分時間內(nèi)都執(zhí)行優(yōu)化一致性協(xié)議。實驗結(jié)果表明該算法能夠降低節(jié)點間的通信量,增加系統(tǒng)的吞吐量以及提高共識效率。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP311.13;F274
【部分圖文】：