[發明專利]一種基于區塊鏈技術的大型農產品溯源管理系統

在審

• 申請號: 201910836447.5
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN112464253A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 李美瓊;李佩龍
• 申請（專利權）人: 云南天質弘耕科技有限公司
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06F21/62;G06F21/64;G06F16/27;G06F16/28;G06F16/955;G06K17/00;G06Q30/00;G06Q50/02
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• 代理人: 暫無信息

1.一種基于區塊鏈技術的農產品溯源管理系統，包括：管理節點、農產品利益相關方節點、區塊鏈管理子系統、區塊鏈溯源子系統構成一個整體；管理節點服務器部署區塊鏈管理子系統，農產品利益相關方節點的計算機或APP上部署區塊鏈溯源子系統。

2.所述管理節點為平臺根節點，是系統的核心管理者；所述農產品利益相關方節點為種植戶節點、農資廠商節點、檢測機構節點、經銷商節點、物流倉儲節點和消費者節點，是系統的協作者；管理節點和農產品利益相關方節點通過P2P網絡連接在一起，即節點和節點之間采用點對點方式連接。

3.所述區塊鏈管理子系統又包括：密鑰管理模塊、新增節點模塊、數據上傳模塊、數據檢索模塊、區塊鏈數據庫、關系數據庫；所述區塊鏈溯源子系統包括：數據上傳模塊、生成二維碼模塊、數據檢索模塊、區塊鏈數據庫、關系數據庫。

4.所述密鑰模塊為非對稱密鑰管理體系，它負責為新增節點產生一對密鑰，即公鑰和私鑰，公鑰加密的數據只有私鑰能解開，私鑰數字簽名的文件只有公鑰能驗簽。公鑰存在于節點的計算機中，可以公開，用于加密數據和驗證簽名；私鑰存在于usbkey中，不能公開，用于解密數據和個人簽名，該模塊用于保障系統數據的安全性和不可抵賴性。

5.所述新增節點模塊包括如下步驟：新的農產品利益相關方節點向管理節點申請加入農產品溯源管理區塊鏈網絡，填寫節點資料并提交資質證明文件；管理節點審核新節點信息通過后，將新節點信息保存到關系數據庫中，并向新節點分配一對非對稱密鑰，包括一把加密密鑰即公鑰和一把簽名密鑰即私鑰。公鑰用于加密和校驗簽名；私鑰標識節點身份，用于解密和數字簽名；私鑰放入usbkey中，被新增的農產品利益相關方節點領走，并自行保管。

6.所述數據上傳模塊包括如下步驟：

a.任意一個節點需要上傳數據時，首先該節點生成一個新的區塊，該區塊包括區塊頭和區塊體；區塊頭包括：上一區塊的哈希值、本區塊標識、Merkle根、隨機數和時間戳；區塊體包括：農產品ID、原始數據、使用該節點的私鑰對原始數據進行簽名產生的交易簽名、該節點的公鑰；Merkle根通過對區塊體的原始數據執行Merkle Tree算法生成，它使數據不能被篡改；本區塊標識由上一區塊的哈希值、Merkle根、隨機數和時間戳計算哈希值產生，它使區塊被唯一標識；

b.所述的原始數據由農產品利益相關方節點采集，主要包括：農產品生產者身份信息、產地地理信息、環境檢測數據、農資使用數據、農資檢測數據、種植全程管理數據、采收加工管理數據、包裝材料質檢數據、農產品質檢數據、倉儲管理數據和物流信息等；農產品ID使用UUID算法生成，農產品ID是一種全局ID，它使區塊鏈分布式系統中的所有農產品元素，都能有唯一的辨識信息；

c.上述節點將新區塊廣播到區塊鏈網絡，其他節點接受到新區塊后使用該區塊體的公鑰對區塊體的交易簽名進行驗簽，如果驗簽通過，再驗證Merkle根，如果Merkle根驗證通過，再驗證區塊標識，如果都通過則將該區塊寫入節點自己的緩存區；如果驗簽失敗，表示產生該區塊的節點身份不正確，則將新區塊丟棄；如果驗證Merkle根失敗，表示該區塊體的數據被篡改過，則將新區塊丟棄；如果驗證區塊標識失敗，表示該區塊頭的數據被篡改過，則將新區塊丟棄；

d.區塊鏈網絡節點將新區塊成功寫入自己緩存區后，接著執行pbft共識算法流程，如果所有節點達成共識，則將新區塊從緩存區中取出，每個節點使用自己的公鑰對新區塊的區塊體進行加密后存儲到本節點的區塊鏈數據庫中，同時將區塊頭的區塊標識、農產品ID和原始數據的摘要信息建立映射關系存儲到關系數據庫中。如果不能達成共識，則所有節點將新區塊從自己的緩存區中刪除。

7.所述的生成二維碼模塊步驟如下：節點從關系數據庫中取出農產品ID，利用二維碼生成算法將農產品ID生成二維碼圖片，將圖片地址返回節點，節點工作人員獲取二維碼圖片并將二維碼圖片打印在農產品包裝上。

8.所述的數據檢索模塊包括如下步驟：

a.在任一節點PC端輸入檢索主題(或者通過APP掃描二維碼，解析出農產品ID，APP連接到管理節點，使用農產品ID作為主題進行檢索)，先在本節點的關系數據庫中通過主題找到原始數據摘要信息，再通過原始數據摘要信息找到對應的農產品ID，再通過農產品ID找到對應的所有區塊標識，再通過區塊標識從區塊鏈數據庫中找到區塊；

b.從區塊里取出加密的區塊體，節點再使用自己的私鑰解密區塊體，得到區塊體的明文，從明文里取出原始數據，返回請求端。如果請求節點沒有私鑰或者私鑰不正確，則返回節點身份驗證失敗提示信息。