CN110427376B - 区块链的溯源系统、方法、计算机设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

一种区块链溯源系统、方法、计算机设备及计算机可读存储介质，所述区块链溯源系统包括：基础链系统；共识模块；链上数据；链下数据；多协议接口；加密模块。与现有技术相比，本申请提供的区块链溯源系统使用状态链+链下数据的区块链系统，缩减了链上数据规模，降低系统数据冗余度；改进POA共识，发明了动态POA共识，提高了共识的灵活性和安全性以及处理效率；提出链上数据验证概念，将溯源体系中的完全数据上链变为验证数据上链；可支持多种数据协议接口的集成模块，便于接入各种独立溯源参与者原有的溯源系统，提高了资源复用率；保持了区块链不可/难篡改，具备高度透明性的基本特点。

Description

区块链的溯源系统、方法、计算机设备及计算机可读存储介质
技术领域
本申请涉及区块链领域，具体涉及一种区块链的溯源方法。
背景技术
目前区块链溯源体系的建设方案主要是将供应链中多个产业、行业就某一领域的商品共建一个跨产业、行业的新区块链溯源系统，这在实际落地中存在较多问题：
1)是资源浪费，原有的系统功能将被新系统替代，原系统可能被废除，或者新系统作为原系统的辅助功能，同时使用两种系统，造成录入和运行成本上的浪费；
2)多行业协同使用一套系统存在着较大的沟通联系协同难度；
3)由于商业竞争中保护自己商业机密的考虑，各参与者一般不会将相关数据完全透明公开，形成相对的信息孤岛；
4)基于某个领域建立的区块链溯源系统将只能用于单一领域，如果某公司存在多种商品，则需要重复参与多个区块链溯源系统的建设和维护，对企业的建设成本以及运营成本都是相对较大的负担。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种区块链溯源系统，包括：
基础链系统，用于实现授权链基础功能，由溯源体系各个参与个体作为节点，共同运行维护；
共识模块，使用动态权限证明共识POA，成员按照权限进行分级；
链上数据，使用多个MPT结构，用于储存链状态、成员提交的溯源数据的MPT数据以及其他系统决策数据；
链下数据，各个节点独立维护自身数据，成员按照时间、领域、地域等维度将各自系统的更新数据进行hash计算，形成MPT树存入区块链系统中；
多协议接口，提供包括RPC，API等多种数据接口，以便于接入不同参与个体已有的溯源系统；
加密模块，集成crypto和国密算法，支持各成员对自己提交的数据进行加密保护。
可选地，上述的区块链溯源系统，所述共识模块包括：
代表节点，所述代表节点为全功能节点，所述代表节点承担系统数据打包任务，各所述代表节点按照约定轮流打包数据。
可选地，上述的区块链溯源系统，所述共识模块包括：
验证节点，所述验证节点承担数据验证，对异常数据发起审计。
可选地，上述的区块链溯源系统，所述共识模块包括：
普通节点，所述普通节点需要指定验证节点，所述普通节点可以参与系统能决策投票，对系统异常数据或决策存在异议可以向其对应的验证节点提出决策申请，获得验证节点通过后由验证节点发起。
可选地，上述的区块链溯源系统，所述共识模块包括：
监督节点，所述监督节点监督所述验证节点对数据的验证，并发起投票决策，同时对系统各种决策监督，在一定周期对已作出的决策提出重新审计，审计如果通过群体决策则可以进行回滚。
可选地，上述的区块链溯源系统，所述监督节点决策审计过程包括：
监督节点全量保存所有链上数据；
参与所有决策，当监督节点中超过一定比例的节点投反对票时，该决策宣布无效；
监督节点对链上数据回滚操作；
针对在一定时限内发布的链上数据可提出回滚撤销要求，并发起投票；
投票参与范围包括全体代表节点、验证节点和监督节点，仅监督节点有投票权，其他节点为见证节点；
当超过一定比率的监督节点同意撤回操作时，由当前节点执行回滚撤回操作。
本申请还提供了一种区块链溯源方法，包括：
基础链系统实现授权链基础功能，由溯源体系各个参与个体作为节点，共同运行维护；
共识模块使用动态权限证明共识POA，成员按照权限进行分级，所述共识模块包括：代表节点、验证节点、普通节点以及监督节点；所述代表节点为全功能节点，所述代表节点承担系统数据打包任务，各所述代表节点按照约定轮流打包数据；所述验证节点承担数据验证，对异常数据发起审计；所述普通节点需要指定验证节点，所述普通节点可以参与系统能决策投票，对系统异常数据或决策存在异议可以向其对应的验证节点提出决策申请，获得验证节点通过后由验证节点发起；所述监督节点监督所述验证节点对数据的验证，并发起投票决策，同时对系统各种决策监督，在一定周期对已作出的决策提出重新审计，审计如果通过群体决策则可以进行回滚；
通过多个MPT结构储存链状态、成员提交的溯源数据的MPT数据以及其他系统决策数据；
各个节点独立维护自身数据，成员按照时间、领域、地域等维度将各自系统的更新数据进行hash计算，形成MPT树存入区块链系统中；
提供包括RPC，API等多种数据接口，以便于接入不同参与个体已有的溯源系统。
集成crypto和国密算法，支持各成员对自己提交的数据进行加密保护。
本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器内并能由所述处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，非易失性可读存储介质，其内存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时实现上述的方法。
本申请还提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，当所述计算机可读代码由计算机设备执行时，导致所述计算机设备执行上述的方法。
与现有技术相比，本申请提供的区块链溯源系统具有如下优点：
1.使用状态链+链下数据的区块链系统，缩减了链上数据规模，降低系统数据冗余度；
2.改进POA共识，发明了动态POA共识，提高了共识的灵活性和安全性以及处理效率；
3.提出链上数据验证概念，将溯源体系中的完全数据上链变为验证数据上链；
4.可支持多种数据协议接口的集成模块，便于接入各种独立溯源参与者原有的溯源系统，提高了资源复用率；
5.保持了区块链不可/难篡改，具备高度透明性的基本特点；
6.增加了包括crypto和国密标准的支持，可以选择多种加密方式，确保了企业商业信息的保密。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请一实施例的区块链的溯源系统的系统示意图；
图2是根据本申请一实施例的区块链的溯源方法的流程示意图；
图3是根据本申请一个实施例的计算机设备的示意图；以及
图4是根据本申请一个实施例的计算机可读存储介质的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，本申请涉及一种区块链溯源系统，包括：
基础链系统，用于实现授权链基础功能，由溯源体系各个参与个体作为节点，共同运行维护；
共识模块，使用动态权限证明共识POA，成员按照权限进行分级；
链上数据，使用多个MPT结构，用于储存链状态、成员提交的溯源数据的MPT数据以及其他系统决策数据；
链下数据，各个节点独立维护自身数据，成员按照时间、领域、地域等维度将各自系统的更新数据进行hash计算，形成MPT树存入区块链系统中；
多协议接口，提供包括RPC，API等多种数据接口，以便于接入不同参与个体已有的溯源系统；
加密模块，集成crypto和国密算法，支持各成员对自己提交的数据进行加密保护。
在本申请一实施例中，所述共识模块包括：代表节点，所述代表节点为全功能节点，所述代表节点承担系统数据打包任务，各所述代表节点按照约定轮流打包数据。
在本申请一实施例中，所述共识模块包括：验证节点，所述验证节点承担数据验证，对异常数据发起审计。
在本申请一实施例中，所述共识模块包括：普通节点，所述普通节点需要指定验证节点，所述普通节点可以参与系统能决策投票，对系统异常数据或决策存在异议可以向其对应的验证节点提出决策申请，获得验证节点通过后由验证节点发起。
在本申请一实施例中，所述共识模块包括：监督节点，所述监督节点监督所述验证节点对数据的验证，并发起投票决策，同时对系统各种决策监督，在一定周期对已作出的决策提出重新审计，审计如果通过群体决策则可以进行回滚。
在本申请一实施例中，所述监督节点决策审计过程包括：监督节点全量保存所有链上数据；参与所有决策，当监督节点中超过一定比例的节点投反对票时，该决策宣布无效；监督节点对链上数据回滚操作；针对在一定时限内发布的链上数据可提出回滚撤销要求，并发起投票；投票参与范围包括全体代表节点、验证节点和监督节点，仅监督节点有投票权，其他节点为见证节点；当超过一定比率的监督节点同意撤回操作时，由当前节点执行回滚撤回操作。
请参照图2，本申请一实施例还提供了一种区块链溯源方法，包括：
S101：基础链系统实现授权链基础功能，由溯源体系各个参与个体作为节点，共同运行维护；
S102：共识模块使用动态权限证明共识POA，成员按照权限进行分级，所述共识模块包括：代表节点、验证节点、普通节点以及监督节点；所述代表节点为全功能节点，所述代表节点承担系统数据打包任务，各所述代表节点按照约定轮流打包数据；所述验证节点承担数据验证，对异常数据发起审计；所述普通节点需要指定验证节点，所述普通节点可以参与系统能决策投票，对系统异常数据或决策存在异议可以向其对应的验证节点提出决策申请，获得验证节点通过后由验证节点发起；所述监督节点监督所述验证节点对数据的验证，并发起投票决策，同时对系统各种决策监督，在一定周期对已作出的决策提出重新审计，审计如果通过群体决策则可以进行回滚；
S103：通过多个MPT结构储存链状态、成员提交的溯源数据的MPT数据以及其他系统决策数据；
S104：各个节点独立维护自身数据，成员按照时间、领域、地域等维度将各自系统的更新数据进行hash计算，形成MPT树存入区块链系统中；
S105：提供包括RPC，API等多种数据接口，以便于接入不同参与个体已有的溯源系统。
S106：集成crypto和国密算法，支持各成员对自己提交的数据进行加密保护。
在本申请一实施例中，各溯源行业参与者均可申请成为系统节点，申请普通节点需要由三个普通节点推荐以及一个验证节点通过。
本申请一实施例中，验证节点由各溯源行业核心成员以及具有公信力的协会机构担任，普通节点在不断参与系统决策后获得权限积累，积累到相应限值后也可以申请成为验证节点。
本申请一实施例中，代表节点初始由系统指定，在后期通过全体代表节点和监督节点的投票或者担保，验证节点可以提升为代表节点。
本申请一实施例中，监督节点为第三方机构参与，主要负责监督检查系统中的各种策略、决策，系统内其他节点不可申请成为监督节点。
本申请一实施例中，成员节点将各自的溯源系统内溯源数据按照日期、种类、批次等维度进行梳理，通过hash算法计算出数据包哈希值，形成MPT结构，发布到区块链系统
本申请一实施例中，各成员节点对上传数据进行验证，验证通过则由当前打包入区块；
本申请一实施例中，如果验证不通过则作为无效数据废弃；
本申请一实施例中，验证节点对系统运行存在异议如数据验证结果不一致、其他异常信息等可以发布异议表决，要求包括普通节点在内的链上节点进行投票决策，投票权重按照各个节点的权重值进行计算，权重值设定为常量+变量，每一次决策投票中，参与者的投票按照最终结果的一致匹配程度相应增加或减少其决策权重。
本申请一实施例中，溯源查询过程为：
S201：系统提供用户查询接口，用户可以直接使用系统上查询，具体过程如下：
用户登录系统；
录入溯源标识代码；
系统识别代码，查询溯源信息路径；
通过成员节点的数据接口查询详细溯源数据；
向用户提供完整溯源信息；
S202：用户可以就某一环节直接使用成员节点独立溯源系统查询特定环节信息并使用系统进行验证，具体过程如下：
用户进入具体溯源环节成员的溯源系统；
使用商品标识进行相关环节溯源信息查询并获取对应验证码(hash)；
进入本系统，输入验证码；
系统识别验证码并与链上数据进行验证；
反馈验证结果，确认溯源数据是否未经篡改。
如图3所示，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器内并能由所述处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
如图4所示，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，非易失性可读存储介质，其内存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时实现上述方法。
本申请还提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，当所述计算机可读代码由计算机设备执行时，导致所述计算机设备执行上述方法。
本申请提供的区块链溯源系统使用授权的状态链搭建的多领域普适性溯源验证链，本系统不再局限于某种商品的单一溯源，而具备普适性，适用于多种商品不同产业领域的溯源数据。
另外，提出了通过MPT树对数据验证的新型区块链溯源概念，区块链本身不作为商品溯源的全部依据，而是对溯源环节中各类数据提供防篡改和可追溯验证。
同时，发现并提出了复用溯源参与成员各自原有溯源系统的方式和方法；提出了适用于溯源行业的多级动态POA共识体系；提出了国际加密标准和国内加密标准的集成。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种区块链溯源系统，其特征在于，包括：
基础链系统，用于实现授权链基础功能，由溯源体系各个参与个体作为节点，共同运行维护；
共识模块，使用动态权限证明共识POA，成员按照权限进行分级，其中所述共识模块包括代表节点、验证节点、普通节点、监督节点；
链上数据，使用多个MPT结构，用于储存链状态、成员提交的溯源数据的MPT数据以及其他系统决策数据；
链下数据，各个节点独立维护自身数据，成员按照时间、领域、地域维度将各自系统的更新数据进行hash计算，形成MPT树存入区块链系统中；
多协议接口，提供包括RPC，API多种数据接口，以便于接入不同参与个体已有的溯源系统；
加密模块，集成crypto和国密算法，支持各成员对自己提交的数据进行加密保护。
2.根据权利要求1所述的区块链溯源系统，其特征在于，所述代表节点为全功能节点，所述代表节点承担系统数据打包任务，各所述代表节点按照约定轮流打包数据。
3.根据权利要求2所述的区块链溯源系统，其特征在于，所述验证节点承担数据验证，对异常数据发起审计。
4.根据权利要求3所述的区块链溯源系统，其特征在于，所述普通节点需要指定验证节点，所述普通节点可以参与系统决策投票，对系统异常数据或决策存在异议可以向其对应的验证节点提出决策申请，获得验证节点通过后由验证节点发起。
5.根据权利要求4所述的区块链溯源系统，其特征在于，所述共识模块包括：
监督节点，所述监督节点监督所述验证节点对数据的验证，并发起投票决策，同时对系统各种决策监督，在一定周期对已作出的决策提出重新审计，审计如果通过群体决策则可以进行回滚。
6.根据权利要求5所述的区块链溯源系统，其特征在于，所述监督节点决策审计过程包括：
监督节点全量保存所有链上数据；
参与所有决策，当监督节点中超过一定比例的节点投反对票时，该决策宣布无效；
监督节点对链上数据回滚操作，包括：
针对在一定时限内发布的链上数据可提出回滚撤销要求，并发起投票；
投票参与范围包括全体代表节点、验证节点和监督节点，仅监督节点有投票权，其他节点为见证节点；
当超过一定比率的监督节点同意撤回操作时，由当前节点执行回滚撤回操作。
7.一种区块链溯源方法，其特征在于，包括：
基础链系统实现授权链基础功能，由溯源体系各个参与个体作为节点，共同运行维护；
共识模块使用动态权限证明共识POA，成员按照权限进行分级，所述共识模块包括：代表节点、验证节点、普通节点以及监督节点；所述代表节点为全功能节点，所述代表节点承担系统数据打包任务，各所述代表节点按照约定轮流打包数据；所述验证节点承担数据验证，对异常数据发起审计；所述普通节点需要指定验证节点，所述普通节点可以参与系统决策投票，对系统异常数据或决策存在异议可以向其对应的验证节点提出决策申请，获得验证节点通过后由验证节点发起；所述监督节点监督所述验证节点对数据的验证，并发起投票决策，同时对系统各种决策监督，在一定周期对已作出的决策提出重新审计，审计如果通过群体决策则可以进行回滚；
通过多个MPT结构储存链状态、成员提交的溯源数据的MPT数据以及其他系统决策数据；
各个节点独立维护自身数据，成员按照时间、领域、地域维度将各自系统的更新数据进行hash计算，形成MPT树存入区块链系统中；
提供包括RPC，API多种数据接口，以便于接入不同参与个体已有的溯源系统；
集成crypto和国密算法，支持各成员对自己提交的数据进行加密保护。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器内并能由所述处理器运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求7所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，非易失性可读存储介质，其内存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在由处理器执行时实现如权利要求7中所述的方法。
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