CN110188243A - 一种农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法及装置，根据本地数据库存储的批次号、ID、环节信息计算出待验证哈希值，再根据本地数据库存储的区块号定位到存储真实哈希值的区块获取真实哈希值；将待验证哈希值与真实哈希值比较，以确定农产品的信息是否被篡改，从而判定其真伪。本发明将待验证农产品的环节信息存储在本地数据库，将真实哈希值存储在区块链的区块中，使得区块中存储的信息减少，降低了区块链的数据存储和处理压力；同时，区块中仅能获得待验证农产品的真实哈希值，保证数据安全；另外，通过本地数据库中存储的区块号直接快速准确地定位到存储真实哈希值的区块，获取真实哈希值，提高了查询效率，实现有效溯源的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及防伪溯源技术领域，尤其涉及一种农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法及装置。
背景技术
近年来，随着屡次被曝光的食品质量安全事件，使得整个食品行业面临着信任危机，导致消费者对食品质量的信任度和满意度受到较大影响。
传统的农产品防伪溯源信息存储与查询方法是通过“向上一步”或“向下一步”的方式将关键节点链接在一起，这种链接方式导致防伪溯源的追溯耗时长、进展缓慢，而且供应链从生产、加工、流通存在较长的时间跨度，极易造成供应链信息断链和信息的不透明，消费者对于追溯信息真实性产生怀疑。
区块链技术作为一种新型的分布式存储技术，具有去中心化、不可篡改和不可伪造的特点，目前有相关研究将区块链技术应用于农产品的防伪溯源过程中，将农产品的产地信息、生长信息和流通信息写入区块中，保证农产品数据的透明性和真实性，但是仍然存在以下缺陷：
一、随着业务节点的增加，数据会越来越多，对区块链的网络负载能力要求更高，这增加了农产品防伪溯源信息存储与查询过程的数据存储和数据处理压力；
二、区块链的整个网络中的所有节点都能读取到其他节点的数据，一些敏感数据可能分发给其他不应该访问这些数据的节点，或者某些节点并不想将自己的数据对其他节点完全透明化，这给农产品防伪溯源信息存储与查询过程带来了数据安全隐患。
三、区块链的查询是通过Key键从最后一个区块的块头追溯到前一个区块，然后前一个区块也继续向前追溯，由此对每一个区块进行查询，直至找到对应的数据位置，最坏的情况下可能需要遍历整条链上的所有区块，这种查询方法的查询速度较慢，使农产品防伪溯源信息存储与查询过程的查询效率十分低效。
因此，目前的农产品防伪溯源信息存储与查询方法存在数据存储和处理压力过大、数据有安全隐患，以及查询效率较低的问题。
发明内容
为了解决目前的农产品防伪溯源信息存储与查询方法存在数据存储和处理压力过大、数据有安全隐患，以及查询效率较低的问题，本发明实施例提供一种农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法及装置。
第一方面，本发明实施例提供一种农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法，该方法包括将待验证农产品的批次号、ID和真实哈希值存储于区块链的区块中，并将待验证农产品的批次号、ID、环节信息和区块链中存储真实哈希值所在区块的的区块号存储于本地数据库中，其中，ID与环节信息对应；从本地数据库中获取待验证农产品的批次号、环节信息、ID和区块号；根据批次号、环节信息和ID，计算出待验证农产品的待验证哈希值；根据区块号定位到区块，并根据批次号和ID获取真实哈希值；将真实哈希值与待验证哈希值进行比较，以确定待验证农产品的真伪性。
第二方面，本发明实施例提供一种农产品防伪溯源信息存储与快速查询装置，该装置包括存储单元，用于将待验证农产品的批次号、ID和真实哈希值存储于区块链的区块中，并将待验证农产品的批次号、ID、环节信息和区块的区块号存储于本地数据库中，其中，ID与环节信息对应；获取单元，用于从本地数据库中获取待验证农产品的批次号、环节信息、ID和区块号；计算单元，用于根据批次号、环节信息和ID，计算出待验证农产品的待验证哈希值；定位单元，用于根据区块号定位到区块，并根据批次号和ID获取真实哈希值；判断单元，用于将真实哈希值与待验证哈希值进行比较，以确定待验证农产品的真伪性。
本发明实施例提供一种农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法及装置，采用索引式存储和查询验证方法，在区块链中存储待验证农产品的批次号、ID和真实哈希值；在本地数据库中存储待验证农产品的批次号、ID、环节信息和区块号，根据本地数据库存储的批次号、ID、环节信息计算出待验证哈希值，再根据本地数据库存储的区块号定位到存储真实哈希值的区块获取真实哈希值，再将待验证哈希值与真实哈希值进行比较，以确定待验证农产品的信息是否被篡改，从而判定待验证农产品的真伪。本发明实施例将待验证农产品的环节信息，只将待验证农产品的环节信息存储在区块链的区块中，使得区块中存储的信息大大减少，降低了区块链的数据存储和数据处理的压力；同时，在任一区块仅能获得待验证农产品的相关信息加密后的哈希值，保证了数据安全；另外，通过存储在本地数据库中的区块号直接快速准确定位到存储真实哈希值的区块，并获取真实哈希值，提高了查询效率，实现了有效溯源的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法的流程示意图；
图2(a)为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法中总交易数量为10k的实验结果对比图；
图2(b)为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法中总交易数量为30k的实验结果对比图；
图2(c)为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法中总交易数量为50k的实验结果对比图；
图2(d)为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法中总交易数量为70k的实验结果对比图；
图2(e)为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法中总交易数量为90k的实验结果对比图；
图2(f)为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法中总交易数量为110k的实验结果对比图；
图3为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前的农产品防伪溯源农产品防伪溯源信息存储与查询方法存在数据存储和处理压力过大、数据有安全隐患，以及查询效率较低的问题。为了解决上述问题，本发明实施例提供一种农产品防伪溯源农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法，图1为本发明实施例的农产品防伪溯源农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
S1、将待验证农产品的批次号、ID和真实哈希值存储于区块链的区块中，并将待验证农产品的批次号、ID、环节信息和区块链中存储真实哈希值所在区块的区块号存储于本地数据库中，其中，ID与环节信息对应。
具体地，步骤S1中，区别于现有的存储方式，将待验证农产品的批次号、环节信息和真实哈希值存储于区块链的区块中，由此获知在区块链中，存储待验证农产品的真实哈希值的区块的区块号，该区块号即为存储在区块链上该待验证农产品的真实哈希值的区块序号。然后，将待验证农产品的批次号、环节信息、ID和区块号存储于本地数据库中。由此，区块链的区块中仅存储待验证农产品的批次号、环节信息和真实哈希值，从而减少了区块链的存储压力和处理压力，且在区块链的区块中仅能获取待验证农产品的部分信息，保证了存储的信息安全。
需要说明的是，真实哈希值是在对待验证农产品进行验证之前，首次根据该农产品的任一批次号、任一环节信息、任一ID计算获得的初始哈希值，将该初始哈希值默认为待验证农产品的真实哈希值。同时应当知道，本地数据库中存储的区块号是在对待测农产品进行验证之前，将农产品信息的初始哈希值传递至区块链上，返回区块链目前已经存在的区块数。
还需要说明的是，ID与环节信息对应，ID为针对待验证农产品的环节信息的操作的编号，将环节信息编号作为ID存储，能大大减少信息存储和查询的压力。
S2、从本地数据库中获取待验证农产品的批次号、环节信息、ID和区块号。
具体地，步骤S2中，本地数据库中存储有待验证农产品的批次号、环节信息、ID和区块号，其中，批次号一般表示待测农产品的生产日期或处理日期等，环节信息一般表示待测农产品的生产、加工、运输和销售点等信息，ID一般表示与环节信息对应的编号，区块号是存储待验证农产品的真实哈希值的区块序号，通过区块号能快速定位到存储真实哈希值的区块，获取存储在区块链上的信息。
S3、根据批次号、环节信息和ID，计算出待验证农产品的待验证哈希值。
具体地，步骤S3中，从本地数据库中获取待测农产品的批次号、环节信息和ID之后，根据批次号、环节信息和ID计算出待验证农产品的待验证哈希值，将待验证哈希值作为后续与真实哈希值进行比较的参考值。
S4、根据区块号定位到获取存储待验证农产品的真实哈希值的区块，并根据批次号和ID获取真实哈希值。
具体地，步骤S4中，由于区块中存储待验证农产品的批次号、ID和真实哈希值，即区块号为存储真实哈希值的所在区块的区块序号，因此根据存储在本地数据库中的区块号定位到区块链中存储真实哈希值的区块，该区块中还存储有与真实哈希值对应的待测农产品的批次号和ID，由此根据待测农产品的批次号和ID获取对应的真实哈希值。
S5、将真实哈希值与待验证哈希值进行比较，以确定待验证农产品的真伪性。
具体地，步骤S5中，将根据本地数据库中待测农产品的批次号、环节信息和ID计算的待验证哈希值，与区块号对应的区块中存储的真实哈希值进行比较，从而确定待验证农产品的信息是否被篡改，由此可知待验证农产品的真伪性。
本发明对上述进行了实验验证，根据Hyperledger Fabric为模型，利用Node SDK进行了实验设计。
该实验中，将两种区块链溯源信息存储查询方案进行对比，传统方案是直接利用Fabric原生模型，直接将批次号、ID、环节信息储存到区块链中，利用CouchDB的富查询根据批次号对农产品溯源信息进行批量查询；本方案是本发明所述的索引存储方案，利用存储在本地数据库的区块号进行批量查询真实哈希值验证。
图2(a)为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法中总交易数量为10k的实验结果对比图，图2(b)为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法中总交易数量为30k的实验结果对比图；图2(c)为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法中总交易数量为50k的实验结果对比图；图2(d)为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法中总交易数量为70k的实验结果对比图；图2(e)为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法中总交易数量为90k的实验结果对比图；图2(f)为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法中总交易数量为110k的实验结果对比图。
如图2(a)—图2(f)所示，将传统方案与本方案两种方案的查询时间进行对比，batch、block分别为传统方案、本方案查询所需要的时间，横坐标为查询数量，分别为1、200、400、600、1000，纵坐标为查询时间。不同表之间对比为区块链中存储的总交易数量，分别为10k、30k、50k、70k、90k、110k。
实验结果表明：一方面，传统方案查询时间与区块链的存储交易数量有关，而本方案的查询时间只与查询数量有关；随着区块链上存储的交易量越来越多，本方案优势愈发突出；以区块链上的总的交易量90k，查询数量为600条为例，本方案查询效率比传统方案提高了76.33％。另一方面，传统方案中数据暴露在整个联盟链网络中，联盟链的所有成员可以访问该链中的所有数据信息。本方案的环节信息存储在本地，同样实现了数据不可篡改，还保证数据隐私问题，减轻区块链存储负载压力，真正实现有效溯源的可靠性。
本发明实施例提供一种农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法及装置，采用索引式存储和快速查询验证方法，在本地数据库中存储待验证农产品的批次号、ID、环节信息和区块号，在区块中存储待验证农产品的批次号、ID和真实哈希值；根据本地数据库存储的批次号、ID、环节信息计算出待验证哈希值，再根据本地数据库存储的区块号定位到存储真实哈希值的区块获取真实哈希值，再将待验证哈希值与真实哈希值进行比较，以确定待验证农产品的信息是否被篡改，从而判定待验证农产品的真伪。本发明实施例将待验证农产品的环节信息，只将待验证农产品的环节信息存储在区块链的区块中，使得区块中存储的信息大大减少，降低了区块链的数据存储和数据处理的压力；同时，在任一区块仅能获得待验证农产品的相关信息加密后的哈希值，保证了数据安全；另外，通过存储在本地数据库中的区块号直接快速准确定位到存储真实哈希值的区块，并获取真实哈希值，提高了查询效率，实现了有效溯源的可靠性。
需要说明的是，通过哈希函数y＝Hash(x)可以将任意长度的字符串转换为特定长度的二进制数字，只要字符串的内容发生改变，其对应的哈希值就一定会发生改变。通过比较前后的哈希值，就可以确定字符串的内容有没有被篡改，同时，哈希函数中很难从y的值反推x的值，哈希函数的不可篡改性在一定程度上保证了数据的安全隐秘性。
因此本发明实施例中，将真实哈希值与待验证哈希值进行比较，以确定待验证农产品的信息是否被篡改，从而确定待验证农产品的真伪性，具体包括：若真实哈希值与待验证哈希值一致，则待验证农产品为真；若真实哈希值与待验证哈希值不一致，则待验证农产品为假。
还需要说明的是，待验证农产品的环节信息具体包括：生长信息、加工信息、储运信息和销售点信息。
进一步地，区块所在的区块链的结构为Merkle树结构，Merkle可信树的数字签名方案在安全性上仅仅依赖于哈希函数的安全性，且不需要太多的理论假设，使得基于Merkle可信树的数字签名更加安全、实用。
进一步地，区块中的数据存储形式为Key-Value，其中，Key键为批次号和ID的组合信息，Value键为真实哈希值；key键与Value键一一对应。
具体地，批次号和ID在区块中是以Key-Value的数据存储形式存储的，其中，将批次号和ID的组合信息作为Key键，将真实哈希值作为Value键，即将批次号和ID的组合信息与真实哈希值对应，可根据批次号和ID的组合信息获取真实哈希值。因此在步骤S3中，根据批次号和ID获取真实哈希值，是依据批次号和ID的组合信息获取真实哈希值。
需要说明的是，在步骤S1之前，还包括：向区块链提供待验证农产品的身份认证信息，使待验证农产品加入区块链中。
图3为本发明实施例的农产品防伪溯源信息存储与快速查询装置的结构示意图，如图3所示，本发明实施例提供一种农产品防伪溯源信息存储与快速查询装置，该装置包括存储单元201、获取单元202、计算单元203、定位单元204和判断单元205，其中：
存储单元201，用于将待验证农产品的批次号、ID和真实哈希值存储于区块链的区块中，并将待验证农产品的批次号、ID、环节信息和区块链中存储真实哈希值所在区块的区块号存储于本地数据库中，其中，ID与环节信息对应。
具体地，通过存储单元201将待验证农产品的批次号、环节信息和真实哈希值存储于区块链的区块中，由此获知在区块链中，存储待验证农产品的真实哈希值的区块的区块号，该区块号即为存储在区块链上该待验证农产品的真实哈希值的区块序号。然后，将待验证农产品的批次号、环节信息、ID和区块的区块号存储于本地数据库中。由此，区块链的区块中仅存储待验证农产品的批次号、环节信息和真实哈希值，从而减少了区块链的存储压力和处理压力，且在区块链的区块中仅能获取待验证农产品的部分信息，保证了存储的信息安全。
获取单元202，用于从本地数据库中获取待验证农产品的批次号、环节信息、ID和区块号。
具体地，通过获取单元201从本地数据库中获取待验证农产品的批次号、环节信息、ID和区块号，其中，批次号一般表示待测农产品的生产日期或处理日期等，环节信息一般表示待测农产品的生产、加工、运输和销售点等信息，ID一般表示与环节信息对应的编号，区块号是存储待验证农产品的真实哈希值的区块序号，通过区块号能定位到存储真实哈希值的区块。
计算单元203，用于根据批次号、环节信息和ID，计算出待验证农产品的待验证哈希值。
具体地，本发明实施例通过计算单元202根据通过获取单元201从本地数据库中获取待测农产品的批次号、环节信息和ID之后，根据批次号、环节信息和ID计算出待验证农产品的待验证哈希值，将待验证哈希值作为后续与真实哈希值进行比较的参考值。
定位单元204，用于根据区块号定位到获取存储待验证农产品的真实哈希值的区块，并根据批次号和ID获取真实哈希值；其中，区块中存储批次号、ID和真实哈希值；
具体地，由于区块号为存储真实哈希值的区块序号，因此通过定位单元203根据本地数据库中的区块号定位到区块链中存储真实哈希值的区块，该区块中还存储有与真实哈希值对应的待测农产品的批次号和ID，因此根据待测农产品的批次号和ID获取对应的真实哈希值。
判断单元205，用于将真实哈希值与待验证哈希值进行比较，以确定待验证农产品的真伪性。
具体地，通过判断单元205将根据本地数据库中待测农产品的批次号、环节信息和ID计算的待验证哈希值，与区块号的区块中存储的真实哈希值进行比较，从而确定待验证农产品的真伪性。
本发明实施例提供一种农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法及装置，采用索引式存储和查询验证方法，在本地数据库中存储待验证农产品的批次号、ID、环节信息和区块号，在区块中存储待验证农产品的批次号、ID和真实哈希值；根据本地数据库存储的批次号、ID、环节信息计算出待验证哈希值，再根据本地数据库存储的区块号定位到存储真实哈希值的区块获取真实哈希值，再将待验证哈希值与真实哈希值进行比较，以确定待验证农产品的信息是否被篡改，从而判定待验证农产品的真伪。本发明实施例将待验证农产品的环节信息，只将待验证农产品的环节信息存储在区块链的区块中，使得区块中存储的信息大大减少，降低了区块链的数据存储和数据处理的压力；同时，在任一区块仅能获得待验证农产品的相关信息加密后的哈希值，保证了数据安全；另外，通过存储在本地数据库中的区块号直接快速准确定位到存储真实哈希值的区块，并获取真实哈希值，提高了查询效率，实现了有效溯源的可靠性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法，其特征在于，包括：
将待验证农产品的批次号、ID和真实哈希值存储于区块链的区块中，并将所述待验证农产品的批次号、ID、环节信息和区块链中存储真实哈希值所在区块的区块号存储于本地数据库中，其中，所述ID与所述环节信息对应；
从所述本地数据库中获取所述待验证农产品的批次号、环节信息、ID和区块号；
根据所述批次号、所述环节信息和所述ID，计算出所述待验证农产品的待验证哈希值；
根据所述区块号定位到所述区块，并根据所述批次号和所述ID获取所述真实哈希值；
将所述真实哈希值与所述待验证哈希值进行比较，以确定所述待验证农产品的真伪性。
2.根据权利要求1所述的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法，其特征在于，所述将所述真实哈希值与所述待验证哈希值进行比较，以确定所述待验证农产品的真伪性，具体包括：
若所述真实哈希值与所述待验证哈希值一致，则所述待验证农产品为真；
若所述真实哈希值与所述待验证哈希值不一致，则所述待验证农产品为假。
3.根据权利要求1所述的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法，其特征在于，所述区块链的区块中的数据存储形式为Key-Value，其中，Key键为所述批次号和所述ID的组合信息，Value键为所述待验证农产品的批次号、环节信息和ID对应的真实哈希值；所述Key键与所述Value键一一对应。
4.根据权利要求1所述的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法，其特征在于，所述区块所在的区块链的结构为Merkle树结构。
5.根据权利要求1-4任一项所述的农产品防伪溯源信息存储与快速查询方法，其特征在于，所述环节信息具体包括：生长信息、加工信息、储运信息和销售点信息。
6.一种农产品防伪溯源信息存储与快速查询装置，其特征在于，包括：
存储单元，用于将待验证农产品的批次号、ID和真实哈希值存储于区块链的区块中，并将所述待验证农产品的批次号、ID、环节信息和区块链中存储真实哈希值所在区块的区块号存储于本地数据库中，其中，所述ID与所述环节信息对应；
获取单元，用于从所述本地数据库中获取所述待验证农产品的批次号、环节信息、ID和区块号；
计算单元，用于根据所述批次号、所述环节信息和所述ID，计算出所述待验证农产品的待验证哈希值；
定位单元，用于根据所述区块号定位到所述区块，并根据所述批次号和所述ID获取所述真实哈希值；
判断单元，用于将所述真实哈希值与所述待验证哈希值进行比较，以确定所述待验证农产品的真伪性。
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Application publication date: 20190830 |