CN113379428B - 一种瓶装酒流转溯源方法和系统 - Google Patents

一种瓶装酒流转溯源方法和系统 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种瓶装酒流转溯源方法和系统，该方法应用于瓶装酒流转溯源系统，系统包括由酒厂节点群、申诉节点群和销售节点群组成的酒溯源联盟；酒厂、监管机构和销售机构上传位置信息至酒溯源联盟，经过共识算法上链完成注册，然后通过在瓶装酒的生产阶段、销售阶段和申诉阶段分别采用目前应用广泛的NFC移动设备、RFID标签和区块链技术，结合节点位置信息及加密算法保证对溯源信息上链过程中的实时性、正确性和保密性，解决了酒类溯源困难、难以进行防伪安全追溯问题。

Description

一种瓶装酒流转溯源方法和系统
技术领域
本申请涉及区块链技术领域，尤其涉及一种瓶装酒流转溯源方法和系统。
背景技术
传统的防伪溯源技术没有解决溯源信息安全传递和共享的问题，其中有的溯源技术没有解决大型中心化溯源信息数据库存在的单点突破问题、有的溯源技术没有解决溯源信息传输过程中安全保密的问题、有的防伪技术存在易仿造和易复制等问题，因此构建酒类质量的安全追溯系统及方法是提高酒类质量安全的重要方式和手段。
区块链作为具有去中心化、公开可验证和可追溯等特性的共享数据库技术，被视为继蒸汽机、电力、互联网之后的下一代颠覆性新核技术，能够为数据溯源提供强有力的帮助，其去中心化可以解决中心数据库的存储安全和效率，公开可验证实现了对于上链数据的高效认证，可追溯是通过区块链中时间戳服务器和散列函数的单向性来保证。
因此，如何设计一种基于区块链的酒类流转溯源方法，解决酒类溯源困难、难以进行防伪安全追溯问题，是本领域技术人员需要研究的方向。
发明内容
本申请实施例提供了一种瓶装酒流转溯源方法和系统，解决了酒类溯源困难、难以进行防伪安全追溯问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种瓶装酒流转溯源方法，应用于瓶装酒流转溯源系统，所述系统包括由酒厂节点群、申诉节点群和销售节点群组成的酒溯源联盟；
酒厂、监管机构和销售机构上传位置信息至所述酒溯源联盟，经过共识算法上链完成注册；
所述方法包括生产阶段、销售阶段和申诉阶段：
其中生产阶段包括：
当完成瓶装酒装罐后，在所述瓶装酒上嵌入第一RFID标签，使用NFC设备识别所述第一RFID标签并写入瓶装酒信息，所述瓶装酒信息包括名称、生产日期、瓶装酒标识号和酒厂的位置信息；
将所述瓶装酒信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链；
其中销售阶段包括：
获取从NFC设备识别所述第一RFID标签得到所述瓶装酒信息，并与酒溯源联盟上的相应信息进行比对，若比对通过，则进行售卖操作；
对瓶装酒生成售卖信息写入所述第一RFID标签，所述销售信息包括名称、瓶装酒识别号、售卖时间、对象经销商的位置信息和经销商的位置信息；
将所述销售信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链；
其中申诉阶段包括：
当消费者向监管机构发起申诉时，监管机构向酒溯源联盟发起对应的申诉请求，所述申诉请求包括名称、瓶装酒识别号、申诉时间、申诉内容；
查询区块链中所述瓶装酒信息和销售信息完成对所述瓶装酒的溯源；
若所述瓶装酒的溯源源头与所述第一RFID标签中的内容不一致，则查找首次出现不一致的阶段，并找出对应实体。
优选的，所述生产阶段中，在将所述瓶装酒信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链之后，还包括：
将所述瓶装酒装箱，在酒箱上嵌入第二RFID标签，使用NFC设备识别所述第二RFID标签并写入酒箱信息，所述酒箱信息包括名称、封箱时间、酒箱识别号、每瓶瓶装酒识别号、生产批次和厂的位置信息；
将所述酒箱信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链。
优选的，所述生产阶段中，在将所述酒箱信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链之后，还包括：
将所述酒箱入库，使用NFC设备识别所述第二RFID标签并写入入库信息，所述入库信息包括：名称、生产批次、酒箱识别号和入库时间；
将所述入库信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链。
优选的，所述销售机构包括物流站点，所述销售阶段还包括：
使用NFC设备识别所述第一RFID标签并写入所述物流站点的物流信息，所述物流信息包括：名称、生产批次、瓶装酒识别号和/或酒箱识别号、物流时间、站点编号和所述物流站点的位置信息；
将所述物流信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链。
优选的，所述售卖信息还包括：生产批次和酒箱识别号。
优选的，在所述销售阶段中，若所述瓶装酒已销售，则将销售状态信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链；其中，销售状态信息包括名称、生产批次、瓶装酒识别号和/或酒箱识别号、销售时间和状态记录。
优选的，所述共识算法具体为RP-BFT(基于信誉值和权利均衡的拜占庭容错算法)共识算法，包括：
系统初始化：初始化节点信誉值为预设的信誉阈值以及初始化节点权利份额；
共识节点选取：首轮共识时，根据客户端发起交易请求的位置信息，分别从3个节点群中随机选取1个节点作为主节点；非首轮共识时，根据节点信誉值，在各节点群中选取具有最高信誉值的节点作为主节点；
共识过程：客户端广播交易操作请求包给主节点；主节点接收所述交易操作请求包并进行验证，验证通过后则打包区块并广播预准备共识包给副本节点，所述主节点的权利份额为节点群中其他权利份额之和；副本节点在验证所述预准备共识包中区块的有效性后，广播准备共识包给其余共识节点；所述主节点在验证所述准备共识包中区块的有效性后，提交共识包给其余共识节点；所述共识节点共识结果返回至所述客户端；
信誉更新：当有新区块产生时，增加所述主节点的信誉值；当发送与其他节点相同的消息且结果一致时，增加所述副本节点的信誉值。
优选的，所述加密算法为SM7算法。
本申请第二方面提供一种瓶装酒流转溯源系统，包括由酒厂节点群、申诉节点群和销售节点群组成的酒溯源联盟，还包括：
注册模块，用于接收酒厂、监管机构和销售机构上传的位置信息至所述酒溯源联盟，经过共识算法上链完成注册；
生产模块，用于当完成瓶装酒装罐后，在所述瓶装酒上嵌入第一RFID标签，使用NFC设备识别所述第一RFID标签并写入瓶装酒信息，所述瓶装酒信息包括名称、生产日期、瓶装酒标识号和酒厂的位置信息；还用于将所述瓶装酒信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链；
销售模块，用于获取从NFC设备识别所述第一RFID标签得到所述瓶装酒信息，并与酒溯源联盟上的相应信息进行比对，若比对通过，则进行售卖操作；还用于对瓶装酒生成售卖信息写入所述第一RFID标签，所述销售信息包括名称、瓶装酒识别号、售卖时间、对象经销商的位置信息和经销商的位置信息；还用于将所述销售信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链；
申诉模块，用于当消费者向监管机构发起申诉时，监管机构向酒溯源联盟发起对应的申诉请求，所述申诉请求包括名称、瓶装酒识别号、申诉时间、申诉内容；还用于查询区块链中所述瓶装酒信息和销售信息完成对所述瓶装酒的溯源；还用于若所述瓶装酒的溯源源头与所述第一RFID标签中的内容不一致，则查找首次出现不一致的阶段，并找出对应实体。
优选的，所述共识算法具体为RP-BFT(基于信誉值和权利均衡的拜占庭容错算法)共识算法，包括：
系统初始化：初始化节点信誉值为预设的信誉阈值以及初始化节点权利份额；
共识节点选取：首轮共识时，根据客户端发起交易请求的位置信息，分别从3个节点群中随机选取1个节点作为主节点；非首轮共识时，根据节点信誉值，在各节点群中选取具有最高信誉值的节点作为主节点；
共识过程：客户端广播交易操作请求包给主节点；主节点接收所述交易操作请求包并进行验证，验证通过后则打包区块并广播预准备共识包给副本节点，所述主节点的权利份额为节点群中其他权利份额之和；副本节点在验证所述预准备共识包中区块的有效性后，广播准备共识包给其余共识节点；所述主节点在验证所述准备共识包中区块的有效性后，提交共识包给其余共识节点；所述共识节点共识结果返回至所述客户端；
信誉更新：当有新区块产生时，增加所述主节点的信誉值；当发送与其他节点相同的消息且结果一致时，增加所述副本节点的信誉值。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请实施例中，提供了一种瓶装酒流转溯源方法，应用于瓶装酒流转溯源系统，系统包括由酒厂节点群、申诉节点群和销售节点群组成的酒溯源联盟；酒厂、监管机构和销售机构上传位置信息至酒溯源联盟，经过共识算法上链完成注册，然后通过在瓶装酒的生产阶段、销售阶段和申诉阶段分别采用目前应用广泛的NFC移动设备、RFID标签和区块链技术，结合节点位置信息及加密算法保证对溯源信息上链过程中的实时性、正确性和保密性，解决了酒类溯源困难、难以进行防伪安全追溯问题。
附图说明
图1为本申请第一实施例中瓶装酒流转溯源方法的方法流程图；
图2为本申请中瓶装酒流转溯源系统的系统架构图；
图3为本申请中RP-BFT共识算法的运行图；
图4为本申请第二实施例所提供的瓶装酒流转溯源方法的方法流程图；
图5为本申请中溯源信息上链结构示意图。
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，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请设计了一种瓶装酒流转溯源方法和系统。考虑到区块链作为具有去中心化、公开可验证和可追溯等特性的共享数据库技术，能够为数据溯源提供强有力的帮助，因此本申请采用基于区块链和RFID等技术结合实现对酒类产品的溯源应用，并在溯源信息的上链过程中采用加密算法保证溯源信息的安全性，同时在不同的应用场景中涉及不同的共识算法实现对于特定场景中溯源信息的快速上链。
为了便于理解，请参阅图1，图1为本申请第一实施例中瓶装酒流转溯源方法的方法流程图。
本方法应用于瓶装酒流转溯源系统，请参阅图2，图2为本申请中瓶装酒流转溯源系统的系统架构图。
瓶装酒流转溯源系统包括由酒厂节点群、申诉节点群和销售节点群组成的酒溯源联盟，酒厂、监管机构和销售机构上传位置信息至所述酒溯源联盟，经过共识算法上链完成注册。
可以理解的是，注册阶段。酒厂、消费者协会、监管部门、物流公司及其各个站点和各级经销商等实体上传本地北斗地理信息至酒溯源联盟经过共识算法上链完成对各自的认证注册，该系统的联盟链由以上实体组成，其中：酒厂中的节点形成酒厂节点群；消费者协会与监管部门统称为监管机构，其中的节点形成申诉节点群；物流公司与经销商统称为销售机构，其中的节点形成销售节点群。
瓶装酒流转溯源方法包括生产阶段、销售阶段和申诉阶段，具体如下：
生产阶段包括：
步骤111，当完成瓶装酒装罐后，在瓶装酒上嵌入第一RFID标签，使用NFC设备识别第一RFID标签并写入瓶装酒信息，瓶装酒信息包括名称、生产日期、瓶装酒标识号和酒厂的位置信息。溯源信息上链结构示意图请参阅图5。
可以理解的是，当完成瓶装酒装罐之后，生产人员在瓶装酒的瓶盖上嵌入RFID标签，使用具有NFC功能的移动设备识别瓶标签并写入相应瓶装酒的瓶装酒信息WM＝{wn,wt,wid,BDWI}，其中wn为酒的名称，wt为酒的生产日期，wid为瓶装酒的唯一标识号(可由随机函数得出)，BDWI为酒厂的北斗地理位置信息。
步骤112，将瓶装酒信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链。
可以理解的是，计算瓶装酒信息的摘要值HSM3(WM)并将其通过电子标签内置的加密算法加密上传至酒溯源联盟网络经过共识算法完成上链。以加密算法为SM7国密算法为例，加密后的摘要指为ESM7{HSM3(WM)||WM||BDWI}，可以理解的是，上链中主节点的选取可以根据酒厂的位置信息选取。
销售阶段包括：
步骤121，获取从NFC设备识别第一RFID标签得到瓶装酒信息，并与酒溯源联盟上的相应信息进行比对，若比对通过，则进行售卖操作。
可以理解的是，当瓶装酒完成售卖时，各级经销商使用NFC设备识别RFID标签得到该瓶装酒生产信息和物流信息，与区块链上相应的信息完成对比后确认该瓶装酒的详细情况，如果验证通过，则可进行售卖操作。
步骤122，对瓶装酒生成售卖信息写入第一RFID标签，销售信息包括名称、瓶装酒识别号、售卖时间、对象经销商的位置信息和经销商的位置信息。
需要补充的是，本阶段中的售卖指的是经销商与经销商之间的流转。将已售卖的瓶装酒生成售卖信息SAM＝}wn,wid,sat,tcBD,BDSA}写入标签。其中，sat为售卖时间，tcBD为对象经销商的地理位置信息，BDSA为经销商所处的地理位置信息。
步骤123，将销售信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链。
可以理解的是，此处的步骤与生产阶段的步骤112类似，计算售卖信息的摘要值HSM3(SAM)并加密上传至联盟链网络经过共识算法完成瓶装酒在各级经销商之间的售卖信息的记录。
申诉阶段包括：
步骤131，当消费者向监管机构发起申诉时，监管机构向酒溯源联盟发起对应的申诉请求，申诉请求包括名称、瓶装酒识别号、申诉时间、申诉内容。
可以理解的是，当消费者向监管机构中的消费者协会发起对于其购买的瓶装酒申诉时，消费者协会接收其申诉并向联盟链网络发起对于消费者用户的申诉请求CRequest＝{wn,wid,crt,crevent}，其中crt为发起申诉请求的时间，crevent为申诉的事件内容(控诉瓶装酒的真伪)。
步骤132，查询区块链中瓶装酒信息和销售信息完成对瓶装酒的溯源。
可以理解的是，监管机构查询区块链中对应瓶装酒的瓶装酒信息和售卖信息完成对于瓶装酒的溯源，从而验证该瓶装酒的真伪。
步骤133，若瓶装酒的溯源源头与第一RFID标签中的内容不一致，则查找首次出现不一致的阶段，并找出对应实体。
可以理解的是，如果该酒溯源的源头与瓶装酒上RFID标签中的内容不一致，则通过溯源查出该瓶装酒信息首次出现不一致的阶段，找到其对应的实体，从而向联盟链网络发起对该实体的惩罚并记录公示。
本申请实施例所提供的瓶装酒流转溯源方法，应用于瓶装酒流转溯源系统，系统包括由酒厂节点群、申诉节点群和销售节点群组成的酒溯源联盟；酒厂、监管机构和销售机构上传位置信息至酒溯源联盟，经过共识算法上链完成注册，然后通过在瓶装酒的生产阶段、销售阶段和申诉阶段分别采用目前应用广泛的NFC移动设备、RFID标签和区块链技术，结合节点位置信息及加密算法保证对溯源信息上链过程中的实时性、正确性和保密性，解决了酒类溯源困难、难以进行防伪安全追溯问题。
本申请第二实施例提供了一种瓶装酒流转溯源方法，在上述第一实施例的基础上，完善了各个阶段中不同场景的溯源信息上链，还提供了一种基于信誉值和权利均衡的拜占庭容错(RP-BFT)共识算法作为瓶装酒流转溯源方法中的共识算法，请参阅图3，图3为本申请中RP-BFT共识算法的运行图。
其中，RP-BFT共识算法包括：
步骤211，系统初始化：初始化节点信誉值为预设的信誉阈值以及初始化节点权利份额。
具体的，系统初始化包括参数初始化、节点信誉值初始化和节点权利初始化。
参数初始化：令节点i∈{WI,SA,ST}(WI为酒厂节点群，SA为销售节点群，ST为申诉节点群)，其中WI＝{wi1,wi2,...,win}(wij(j∈[1,n]))为酒厂节点群中的节点)，SA＝{sa1,sa2,...san}(saj(j∈[1,n]))为销售节点群中的节点)，ST＝{st1,st2,...stn}(stj(j∈[1,n])为申诉节点群中的节点)。
节点信誉值初始化：预设信誉阈值θ，例如令为θ＝0.5，设Ri(t)为节点i在t轮共识中的信誉值，初始化节点誉值Ri(0)＝0.5(i∈{WI,SA,ST})。定义如果0＜Ri(t)＜θ，则i归为副本节点；如果Ri(t)≥θ，则i能够参与主节点的选取；如果Ri(t)＝0，则视为恶意节点且踢出节点联盟。
节点权利初始化，令Pi(i∈{WI,SA,ST})表示节点i的权利份额，Pi＝k·Pj(k∈(1,2))((i,j∈{WI,SA,ST},i≠j)，i≠j表示不属于同一个节点，k的取值取决于节点i处于哪个阶段)，定义当发生共识时，主节点所代表的权利份额为所在节点联盟节点权利份额之和。如果处于生产阶段，那么WI中主节点的节点权利是其他节点权利份额的两倍，同时其他节点权利份额是一致的；同理，其他两个阶段权利份额分配公式类似。
步骤212，共识节点选取：首轮共识时，根据客户端发起交易请求的位置信息，分别从3个节点群中随机选取1个节点作为主节点；非首轮共识时，根据节点信誉值，在各节点群中选取具有最高信誉值的节点作为主节点。
具体的，共识节点选取包括最初轮(首轮共识时)节点选取和后续轮(非首轮共识时)节点选取。
最初轮节点选取：当本轮为共识节点的第一轮选取时，各个节点群里面的节点信誉值都是0.5，因此从各个节点群随机选取h(h≥1)个节点，则共有3h个共识节点。其中根据交易提议者(即客户端C)发起的交易请求中地理位置信息从相应节点群内随机选取一个节点作为主节点，将其余节点即作为副本节点。
后续轮节点选取：当每轮节点共识完毕之后，根据各个共识节点在共识过程中的行为表现更新其信誉值，从而使得各个节点群中各个节点的信誉值不再一致。因此，根据节点信誉值从高到低在各个节点群选取h(h≥1)个节点，则共有3h个共识节点。其中根据客户端C发起的交易请求中地理信息从相应节点群中选取具有最高信誉值的一个节点作为主节点(如果具有最高信誉值的节点不止一个，那么再从具有最高信誉值的一批节点中随机选取一个节点作为主节点，其中从未被选取为主节点的节点优先)，其余节点作为副本节点。
步骤213，共识过程：客户端广播交易操作请求包给主节点；主节点接收交易操作请求包并进行验证，验证通过后则打包区块并广播预准备共识包给副本节点，主节点的权利份额为节点群中其他权利份额之和；副本节点在验证预准备共识包中区块的有效性后，广播准备共识包给其余共识节点；主节点在验证准备共识包中区块的有效性后，提交共识包给其余共识节点；共识节点共识结果返回至客户端。
可以理解的是，该共识过程跟其他拜占庭容错算法的共识过程类似，均分为5个阶段，分别是分别是请求阶段、预准备阶段、准备阶段、提交阶段和响应阶段。大致共识过程为(请参阅图3，整个共识过程是基于副本节点2恶意的情况下，因此是基于最大拜占庭容错的权利份额，即hP2)：根据节点信誉值完成主节点和副节点的选择之后，客户端C发送交易请求包至主节点；主节点0确认是否该交易由本节点群所在地理区域提交，验证通过则打包区块，并广播预准备共识包给其余副本节点(此时主节点所占权利份额P0＝(i+1)P1or2＝2P1or2+(i-1)P1or2，表示主节点的权利份额等于其所处节点群的权利份额)；副节点1完成预准备共识包的正确性验证之后，广播准备共识包给其余共识节点，在预准备和准备阶段，该算法确保至少有i+1个正确的权利份额副本，即(i+1)P1or2；共识节点完成准备共识包的正确性验证之后，广播提交共识包给其他共识节点，该算法确保在提交阶段每个节点有至少2i+1个正确的权利份额副本，即(2i+1)P1or2；最后将将共识结果返回给客户端C。以下为各个阶段的详细共识过程：
请求阶段：客户端C广播交易操作请求包
Figure GDA0004218410660000101
给主节点0，其中request表示当前所处的共识环节，m表示共识的内容，dm为m的摘要值，tC为发起交易共识的时间戳，BDC为C的北斗地理位置信息(用于判断主节点所属节点群)，σC表示C的签名。
预准备阶段：主节点0接收到交易操作请求包，首先根据σC检查m的有效性，如果无效则删除并终止共识过程，否则将其记录到本地日志；然后将交易操作请求包打包到区块B(i)并形成区块头
Figure GDA0004218410660000102
最后广播预准备共识包
Figure GDA0004218410660000103
给另外两个节点群的所有副节点并记录到本地日志(如：1,2)。其中pre-prepare表示当前所处的共识环节，v表示当前共识过程所处的视图，num∈[h,h+k](k足够大)为主节点为本次区块请求分配的序列号(用于证明视图v中请求request的存在进而减少预准备共识包的数据量)，i为当前区块的高度，dhead表示/>
Figure GDA0004218410660000111
的摘要，tC为交易操作请求发起的时间，t0为区块打包的时间，BD0为主节点的北斗地理位置信息，σ0表示主节点的签名。
准备阶段：副本节点1接收到预准备共识包后，首先验证预准备共识包中新区块的有效性，通过σ0验证来源主节点的真实性、通过dhead和i验证
Figure GDA0004218410660000112
的正确性、通过BD0和BDC的地理偏差小于对应实体(酒厂、销售商、消费者等参与节点)范围的直径长度来判定节点选取结果的正确性、确定当前所处视图v、序列号num、tC和t0等唯一标识交易操作请求，否则不进行任何操作；然后广播准备共识包/>
Figure GDA0004218410660000113
给所有的共识节点(包括主节点)，其中prepare表示当前所处的共识环节，v表示当前共识过程所处的视图，num∈[h,h+k](k足够大)为主节点为本次区块请求分配的序列号，i为当前区块的高度，dhead表示/>
Figure GDA0004218410660000114
的摘要，tC为交易操作请求发起的时间，t0为区块打包的时间，BD1为副本节点1的北斗地理位置信息，σ1表示副本节点1的签名；最后将收到的预准备共识包和构造的准备共识包记录到本地日志。
提交阶段：主节点0收到准备共识包后，首先验证准备共识包中新区块的有效性，通过σ0验证来源主节点的真实性和确定当前所处视图v、序列号num、tC、t0、BDC、BD0和BD1等唯一标识交易操作请求，都否则不进行任何操作；最后共识节点(0和1)广播提交共识包
Figure GDA0004218410660000115
给共识节点(0和1)，其中commit表示当前所处的共识环节，v表示当前共识过程所处的视图，num∈[h,h+k](k足够大)为主节点为本次区块请求分配的序列号，i为当前区块的高度，dhead表示/>
Figure GDA0004218410660000116
的摘要，tC为交易操作请求发起的时间，t0为区块打包的时间，BDj表示主节点0或副本节点1的北斗地理位置信息，σj表示主节点0或副本节点1签名；最后将收到的准备共识包和提交共识包记录到本地日志。
响应阶段：完成提交阶段后，区块链中的共识节点将共识结果返回给客户端C。
步骤214，信誉更新：当有新区块产生时，增加主节点的信誉值；当发送与其他节点相同的消息且结果一致时，增加副本节点的信誉值。
具体的，信誉更新包括主节点信誉更新和副本节点信誉更新。
主节点信誉更新：对于主节点而言，如果有新区块产生，其信誉值将会增加，并且随着共识次数越多，其信誉值将会增加的越多，但是不超过1；相反信誉值将会减少直至为0，则打上恶意节点标签并踢出节点群。设Ri(t)为节点i在t(t＞0)轮共识中的信誉值，则更新后的Ri(t+1)为：①如果发送与其他共识节点不一致的消息，这将主节点的信誉值减少为Ri(t+1)＝0；②如果没有新区块产生，则主节点信誉值保持不变；③如果有新区块产生，则将主节点信誉值为
Figure GDA0004218410660000121
(其中如果Ri(t+1)≥1，则Ri(t+1)＝1)。
副节点信誉更新：对于副节点而言，如果发送与其他节点相同的消息且最终结果一致，则其信誉值将缓慢增加，但不会超过1；相反直至为0；设Ri(t)为节点i在t轮共识中的信誉值，则更新后的Ri(t+1)为：①如果发送不同的消息且最终结果不一致，则其信誉值
Figure GDA0004218410660000122
(其中如果Ri(t+1)≤0，则Ri(t+1)＝0)；②如果没有发送任何消息或者不认同大多数消息，则其信誉值/>
Figure GDA0004218410660000123
(其中如果Ri(t+1)≤0，则Ri(t+1)＝0)；③如果发送与其他节点相同的消息且最终结果一致，则其信誉值/>
Figure GDA0004218410660000124
(其中如果Ri(t+1)≥1，则Ri(t+1)＝1)。
基于上述RP-BFT公式算法，本申请实施例了提供的一种瓶装酒流转溯源方法，请参阅图4，图4为本申请第二实施例所提供的瓶装酒流转溯源方法的方法流程图。该方法应用于瓶装酒流转溯源系统，瓶装酒流转溯源系统包括由酒厂节点群、申诉节点群和销售节点群组成的酒溯源联盟，酒厂、监管机构和销售机构上传位置信息至所述酒溯源联盟，经过RP-BFT共识算法上链完成注册。
瓶装酒流转溯源方法包括：
生产阶段：
步骤311，当完成瓶装酒装罐后，在瓶装酒上嵌入第一RFID标签，使用NFC设备识别第一RFID标签并写入瓶装酒信息，瓶装酒信息包括名称、生产日期、瓶装酒标识号和酒厂的位置信息。
可以理解的是，当完成瓶装酒装罐之后，生产人员在瓶装酒的瓶盖上嵌入RFID标签，使用具有NFC功能的移动设备识别瓶标签并写入相应瓶装酒的瓶装酒信息WM＝{wn,wt,wid,BDWI}，其中wn为酒的名称，wt为酒的生产日期，wid为瓶装酒的唯一标识号(可由随机函数得出)，BDWI为酒厂的北斗地理位置信息。
步骤312，将瓶装酒信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过RP-BFT共识算法完成上链。
可以理解的是，计算瓶装酒信息的摘要值HSM3(WM)并将其通过电子标签内置的加密算法加密上传至酒溯源联盟网络中通过位置信息选取的主节点经过RP-BFT共识算法完成上链。以加密算法为SM7国密算法为例，加密后的摘要指为ESM7{HSM3(WM)||WM||BDWI}。
步骤313，将瓶装酒装箱，在酒箱上嵌入第二RFID标签，使用NFC设备识别第二RFID标签并写入酒箱信息，酒箱信息包括名称、封箱时间、酒箱识别号、每瓶瓶装酒识别号、生产批次和厂的位置信息。
可以理解的是，在完成瓶装酒信息上链之后，将瓶装酒装箱并在外箱封口处打上RFID标签，同理，通过具有NFC功能的移动设备对箱标签进行初始化，写入每箱的信息WBM＝{wn,wbt,wbid,[wid1,wid2,...,widn],ba,BDWI}，其中wbt表示封箱的时间，wbid为箱子的唯一标识号，n表示每箱装的瓶数，ba为该箱酒所处的生产批次
步骤314，将酒箱信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过RP-BFT共识算法完成上链。
可以理解的是，将酒箱消息摘要HSM3(WBM)通过电子标签内置的SM7算法加密上传至酒溯源联盟网络经过RP-BFT共识算法完成上链存储，如ESM7{HSM3(WBM)||WBM||BDWI}。
步骤315，将酒箱入库，使用NFC设备识别第二RFID标签并写入入库信息，入库信息包括：名称、生产批次、酒箱识别号和入库时间。
步骤316，将入库信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过RP-BFT共识算法完成上链。
可以理解的是，搬运工人扫描箱标签完成酒的入库操作，对入库信息S＝{wn,ba,wbid,stime}计算摘要并加密上传至酒溯源联盟网络经过RP-BFT共识算法完成上链，其中stime为入库时间，如ESM7{HSM3(S)||S||BDWI}。
销售阶段：
步骤321，使用NFC设备识别第一RFID标签并写入物流站点的物流信息，物流信息包括：名称、生产批次、瓶装酒识别号和/或酒箱识别号、物流时间、站点编号和物流站点的位置信息。
可以理解的是，当酒厂与销售商完成协商之后，在瓶装酒的流转过程中由物流公司对该酒进行RFID标签读写完成物流信息的上传。当瓶装酒运送至下一个物流站点时，地物流人员使用NFC移动设备完成对瓶装酒的读写认证并写入该站点的物流信息LM＝{wn,ba,wbid,lt,uid,BDL}，其中BDL为该站点的北斗地理位置信息，uid为物流人员的公司站点编号，lt为物流时间。
步骤322，将物流信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链。
可以理解的是，计算物流信息的摘要值HSM3(LM)并将其通过电子标签内置的SM7算法加密上传至联盟链网络经过RP-BFT共识算法完成对物流信息的记录，如ESM7{HSM3(LM)||LM||BDL}。经过以上物流操作完成对于瓶装酒从工厂仓库到各级销售商的物流信息记录。
步骤323，获取从NFC设备识别第一RFID标签得到瓶装酒信息，并与酒溯源联盟上的相应信息进行比对，若比对通过，则进行售卖操作。
可以理解的是，当瓶装酒完成售卖时，各级经销商使用NFC设备识别RFID标签得到该瓶装酒生产信息和物流信息，与区块链上相应的信息完成对比后确认该瓶装酒的详细情况，如果验证通过，则可进行售卖操作。
步骤324，对瓶装酒生成售卖信息写入第一RFID标签，销售信息包括名称、瓶装酒识别号、售卖时间、对象经销商的位置信息和经销商的位置信息。
需要补充的是，本阶段中的售卖指的是经销商与经销商之间的流转。将已售卖的瓶装酒生成售卖信息SAM＝{wn,ba,wbid,{widn},sat,tcBD,BDSA}写入标签。其中，sat为售卖时间，tcBD为对象经销商的地理位置信息，BDSA为经销商所处的地理位置信息。
步骤325，将销售信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过RP-BFT共识算法完成上链。
可以理解的是，计算售卖信息的摘要值HSM3(SAM)并加密上传至联盟链网络经过RP-BFT共识算法完成瓶装酒在各级经销商之间的售卖信息的记录。
步骤326，若瓶装酒已销售，则将销售状态信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过RP-BFT共识算法完成上链；其中，销售状态信息包括名称、生产批次、瓶装酒识别号和/或酒箱识别号、销售时间和状态记录。
可以理解的是，如果瓶装酒已销售，对应的销售商计算摘要值HSM3(SS)并加密上传至联盟链网络经过RP-BFT共识算法完成瓶装酒的销售状态信息SS＝{wn,ba,wbid,wid,sst,ssrecord}的记录并结束瓶装酒酒信息的流转，其中sst为销售给用户的时间，ssrecord为瓶装酒的状态记录(例如：已销售)。
申诉阶段包括：
步骤331，当消费者向监管机构发起申诉时，监管机构向酒溯源联盟发起对应的申诉请求，申诉请求包括名称、瓶装酒识别号、申诉时间、申诉内容。
可以理解的是，当消费者向监管机构中的消费者协会发起对于其购买的瓶装酒申诉时，消费者协会接收其申诉并向联盟链网络发起对于消费者用户的申诉请求CRequest＝{wn,ba,wbid,wid,crt,crevent}，其中crt为发起申诉请求的时间，crevent为申诉的事件内容(控诉瓶装酒的真伪)。
步骤332，查询区块链中瓶装酒信息和销售信息完成对瓶装酒的溯源。
可以理解的是，监管机构查询区块链中对应瓶装酒的瓶装酒信息和售卖信息完成对于瓶装酒的溯源，从而验证该瓶装酒的真伪。
步骤333，若瓶装酒的溯源源头与第一RFID标签中的内容不一致，则查找首次出现不一致的阶段，并找出对应实体。
可以理解的是，如果该酒溯源的源头与瓶装酒上RFID标签中的内容不一致，则通过溯源查出该瓶装酒信息首次出现不一致的阶段，找到其对应的实体，从而向联盟链网络发起对该实体的惩罚并记录公示。
本申请实施例所提供的一种瓶装酒流转溯源方法，在上述第一实施例的基础上完善了各个阶段中不同场景的溯源信息上链，还结合节点位置信息设计了一种基于信誉值和权利均衡的拜占庭容错(RP-BFT)共识算法作为瓶装酒流转溯源方法中的共识算法，均衡化信誉和权利，从而加速溯源信息的上链。
本申请第二方面提供了一种瓶装酒流转溯源系统，包括由酒厂节点群、申诉节点群和销售节点群组成的酒溯源联盟，还包括：
注册模块，用于接收酒厂、监管机构和销售机构上传的位置信息至酒溯源联盟，经过共识算法上链完成注册；
生产模块，用于当完成瓶装酒装罐后，在瓶装酒上嵌入第一RFID标签，使用NFC设备识别第一RFID标签并写入瓶装酒信息，瓶装酒信息包括名称、生产日期、瓶装酒标识号和酒厂的位置信息；还用于将瓶装酒信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链；
销售模块，用于获取从NFC设备识别第一RFID标签得到瓶装酒信息，并与酒溯源联盟上的相应信息进行比对，若比对通过，则进行售卖操作；还用于对瓶装酒生成售卖信息写入第一RFID标签，销售信息包括名称、瓶装酒识别号、售卖时间、对象经销商的位置信息和经销商的位置信息；还用于将销售信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链；
申诉模块，用于当消费者向监管机构发起申诉时，监管机构向酒溯源联盟发起对应的申诉请求，申诉请求包括名称、瓶装酒识别号、申诉时间、申诉内容；还用于查询区块链中瓶装酒信息和销售信息完成对瓶装酒的溯源；还用于若瓶装酒的溯源源头与第一RFID标签中的内容不一致，则查找首次出现不一致的阶段，并找出对应实体。
进一步的，共识算法具体为RP-BFT(基于信誉值和权利均衡的拜占庭容错算法)共识算法，包括：
系统初始化：初始化节点信誉值为预设的信誉阈值以及初始化节点权利份额；
共识节点选取：首轮共识时，根据客户端发起交易请求的位置信息，分别从3个节点群中随机选取1个节点作为主节点；非首轮共识时，根据节点信誉值，在各节点群中选取具有最高信誉值的节点作为主节点；
共识过程：客户端广播交易操作请求包给主节点；主节点接收交易操作请求包并进行验证，验证通过后则打包区块并广播预准备共识包给副本节点，主节点的权利份额为节点群中其他权利份额之和；副本节点在验证预准备共识包中区块的有效性后，广播准备共识包给其余共识节点；主节点在验证准备共识包中区块的有效性后，提交共识包给其余共识节点；共识节点共识结果返回至客户端；
信誉更新：当有新区块产生时，增加主节点的信誉值；当发送与其他节点相同的消息且结果一致时，增加副本节点的信誉值。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)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例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：RandomAccess Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种瓶装酒流转溯源方法，其特征在于，应用于瓶装酒流转溯源系统，所述系统包括由酒厂节点群、申诉节点群和销售节点群组成的酒溯源联盟；
酒厂、监管机构和销售机构上传位置信息至所述酒溯源联盟，经过共识算法上链完成注册；
所述方法包括生产阶段、销售阶段和申诉阶段：
其中生产阶段包括：
当完成瓶装酒装罐后，在所述瓶装酒上嵌入第一RFID标签，使用NFC设备识别所述第一RFID标签并写入瓶装酒信息，所述瓶装酒信息包括名称、生产日期、瓶装酒标识号和酒厂的位置信息；
将所述瓶装酒信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链；
其中销售阶段包括：
获取从NFC设备识别所述第一RFID标签得到所述瓶装酒信息，并与酒溯源联盟上的相应信息进行比对，若比对通过，则进行售卖操作；
对瓶装酒生成售卖信息写入所述第一RFID标签，销售信息包括名称、瓶装酒识别号、售卖时间、对象经销商的位置信息和经销商的位置信息；
将所述销售信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链；
其中申诉阶段包括：
当消费者向监管机构发起申诉时，监管机构向酒溯源联盟发起对应的申诉请求，所述申诉请求包括名称、瓶装酒识别号、申诉时间、申诉内容；
查询区块链中所述瓶装酒信息和销售信息完成对所述瓶装酒的溯源；
若所述瓶装酒的溯源源头与所述第一RFID标签中的内容不一致，则查找首次出现不一致的阶段，并找出对应实体；
所述共识算法具体为RP-BFT(基于信誉值和权利均衡的拜占庭容错算法)共识算法，包括：
系统初始化：初始化节点信誉值为预设的信誉阈值以及初始化节点权利份额；
共识节点选取：首轮共识时，根据客户端发起交易请求的位置信息，分别从3个节点群中随机选取1个节点作为主节点；非首轮共识时，根据节点信誉值，在各节点群中选取具有最高信誉值的节点作为主节点；
共识过程：客户端广播交易操作请求包给主节点；主节点接收所述交易操作请求包并进行验证，验证通过后则打包区块并广播预准备共识包给副本节点，所述主节点的权利份额为节点群中其他权利份额之和；副本节点在验证所述预准备共识包中区块的有效性后，广播准备共识包给其余共识节点；所述主节点在验证所述准备共识包中区块的有效性后，提交共识包给其余共识节点；所述共识节点共识结果返回至所述客户端；
信誉更新：当有新区块产生时，增加所述主节点的信誉值；当发送与其他节点相同的消息且结果一致时，增加所述副本节点的信誉值。
2.根据权利要求1所述的瓶装酒流转溯源方法，其特征在于，所述生产阶段中，在将所述瓶装酒信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链之后，还包括：
将所述瓶装酒装箱，在酒箱上嵌入第二RFID标签，使用NFC设备识别所述第二RFID标签并写入酒箱信息，所述酒箱信息包括名称、封箱时间、酒箱识别号、每瓶瓶装酒识别号、生产批次和厂的位置信息；
将所述酒箱信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链。
3.根据权利要求2所述的瓶装酒流转溯源方法，其特征在于，所述生产阶段中，在将所述酒箱信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链之后，还包括：
将所述酒箱入库，使用NFC设备识别所述第二RFID标签并写入入库信息，所述入库信息包括：名称、生产批次、酒箱识别号和入库时间；
将所述入库信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链。
4.根据权利要求3所述的瓶装酒流转溯源方法，其特征在于，所述销售机构包括物流站点，所述销售阶段还包括：
使用NFC设备识别所述第一RFID标签并写入所述物流站点的物流信息，所述物流信息包括：名称、生产批次、瓶装酒识别号和/或酒箱识别号、物流时间、站点编号和所述物流站点的位置信息；
将所述物流信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链。
5.根据权利要求4所述的瓶装酒流转溯源方法，其特征在于，所述销售信息还包括：生产批次和酒箱识别号。
6.根据权利要求5所述的瓶装酒流转溯源方法，其特征在于，在所述销售阶段中，若所述瓶装酒已销售，则将销售状态信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链；其中，销售状态信息包括名称、生产批次、瓶装酒识别号和/或酒箱识别号、销售时间和状态记录。
7.根据权利要求1所述的瓶装酒流转溯源方法，其特征在于，所述加密算法为SM7算法。
8.一种瓶装酒流转溯源系统，其特征在于，包括由酒厂节点群、申诉节点群和销售节点群组成的酒溯源联盟，还包括：
注册模块，用于接收酒厂、监管机构和销售机构上传的位置信息至所述酒溯源联盟，经过共识算法上链完成注册；
生产模块，用于当完成瓶装酒装罐后，在所述瓶装酒上嵌入第一RFID标签，使用NFC设备识别所述第一RFID标签并写入瓶装酒信息，所述瓶装酒信息包括名称、生产日期、瓶装酒标识号和酒厂的位置信息；还用于将所述瓶装酒信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链；
销售模块，用于获取从NFC设备识别所述第一RFID标签得到所述瓶装酒信息，并与酒溯源联盟上的相应信息进行比对，若比对通过，则进行售卖操作；还用于对瓶装酒生成售卖信息写入所述第一RFID标签，销售信息包括名称、瓶装酒识别号、售卖时间、对象经销商的位置信息和经销商的位置信息；还用于将所述销售信息的摘要值通过加密算法上传至酒溯源联盟，经过共识算法完成上链；
申诉模块，用于当消费者向监管机构发起申诉时，监管机构向酒溯源联盟发起对应的申诉请求，所述申诉请求包括名称、瓶装酒识别号、申诉时间、申诉内容；还用于查询区块链中所述瓶装酒信息和销售信息完成对所述瓶装酒的溯源；还用于若所述瓶装酒的溯源源头与所述第一RFID标签中的内容不一致，则查找首次出现不一致的阶段，并找出对应实体；
所述共识算法具体为RP-BFT(基于信誉值和权利均衡的拜占庭容错算法)共识算法，包括：
系统初始化：初始化节点信誉值为预设的信誉阈值以及初始化节点权利份额；
共识节点选取：首轮共识时，根据客户端发起交易请求的位置信息，分别从3个节点群中随机选取1个节点作为主节点；非首轮共识时，根据节点信誉值，在各节点群中选取具有最高信誉值的节点作为主节点；
共识过程：客户端广播交易操作请求包给主节点；主节点接收所述交易操作请求包并进行验证，验证通过后则打包区块并广播预准备共识包给副本节点，所述主节点的权利份额为节点群中其他权利份额之和；副本节点在验证所述预准备共识包中区块的有效性后，广播准备共识包给其余共识节点；所述主节点在验证所述准备共识包中区块的有效性后，提交共识包给其余共识节点；所述共识节点共识结果返回至所述客户端；
信誉更新：当有新区块产生时，增加所述主节点的信誉值；当发送与其他节点相同的消息且结果一致时，增加所述副本节点的信誉值。
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