CN114612117A - 一种基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法，该方法包括：溯源数据生成，使用探针和传感器来实时监控用户的交互活动，收集和记录用户对数据的每项操作，从而生成溯源数据；溯源数据上链，在区块链中以区块的形式存储所有散列的数据操作记录；用户身份隐藏，对用户的ID进行哈希处理，以便区块链网络和溯源审核员确定用户身份和数据操作；验证溯源数据，溯源审核员通过使用包含区块和交易信息的区块链收据，从区块链网络中检索交易来验证溯源数据。本方法提供了一个去中心化的高效、高性价比、高安全性、高透明度的供应链溯源机制体系，实现从危化品的生产、仓储和运输等环节上资源的高效利用，提高溯源平台的可靠与安全。

Description

一种基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法
技术领域
本发明属于区块链安全领域，特别是一种基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法。
背景技术
危险化学品安全问题一直是社会重点关注的问题，而危险化学品的监管，特别是危险化学品生产与流通的溯源一直是危化品流通领域的痛点与难点。近年区块链技术发展迅速，区块链具有去中心化、信息安全可信等特点，将区块链技术应用于整个危险化学品生产与流通的各个环节，形成全过程可追溯的数据记录。搭建去中心化的区块链危险化学品全流程溯源信息系统，可有效解决危险化学品流通溯源过程中存在的重要问题，大大增强危险化学品的监管力度。
现有区块链模型多为协议层，扩展层，应用层所构成的三层模型，其中协议层又分为存储层和网络层。其中，存储层使用基于哈希和数字签名的数据结构进行对信息摘要的可溯源，防篡改，不可抵赖的信息存储，而网络层则使用星际文件系统或者分布式存储系统和点对点网络，对称加密和公钥加密等技术进行分布式的信息交互和存储。在扩展层中，通过共识机制和智能合约进行对底层存储数据结构和网络的自动化、智能化管理和维护。应用层则通过前端后端技术进行系统与用户之间的界面交互，方便用户直观方便的管理系统。但是，区块链中广泛使用的智能合约强调去中心化和双方平等的思想。例如FileCoin的智能合约，其为最终用户提供了两个基本命令：Get和Put，通过这两个基本命令使的最终用户双方以规定的价格进行存储空间的分配和已存在于某一存储空间的数据的查询，这款智能合约是交易双方共同遵守，不可违背的。而这在危化品运输管理的应用背景下，除了危化品的提供接收方和承运方两种角色外，还存在监管部门这个第三方的存在，同时监管部门相对于被监管部门存在一种高层次地位，这是现有的智能合约存在的问题，这并不利于监管部门进行顶层的、全局的、实时的监管。
发明内容
本发明的目的在于针对传统的危化品集中式供应链溯源机制使用成本高、负载过高、透明性不高等问题，提出一种基于溯源区块链的区块链供应链溯源框架，该框架在溯源区块链三层标准结构—数据存储层、区块链层、数据来源层的基础上，增加应用层结构，为生产者和消费者提供相应的溯源查询接口，并为企业用户提供数据的访问控制策略。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，溯源数据生成和管理；
步骤2，溯源数据上链；
步骤3，用户身份隐藏；
步骤4，验证溯源数据。
进一步地，步骤1所述溯源数据生成和管理，具体包括：
步骤1-1，使用探针和传感器实时监控用户的交互活动，收集和记录用户对数据的每项操作，生成溯源数据；
步骤1-2，利用溯源平台进行溯源数据的可视化管理，溯源数据分为业户信息、车辆信息、从业人员信息、危货电子运单；其中，业户信息包含业户名称、法人姓名、经营范围、联系人、联系电话以及地址；车辆信息包括车牌号、车型、品牌、发证机关、运营范围；从业人员信息包括姓名、性别、联系方式、出生日期以及从业资格名称。
进一步地，步骤2所述溯源数据上链，具体包括：
步骤2.1，随机选出一些结点作为验证者，并选择其中一个验证者作为提议者节点；
步骤2.2，所述提议者节点监听并收集全网所有交易，即提议区块，并广播区块；
步骤2.3，全网验证者收到提议区块后，进行验证，并发出预投票；
步骤2.4，所述提议者节点收集预投票，若同意票数超过2/3，则发出预提交；
步骤2.5，所述验证者收到预提交后进行投票；
步骤2.6，所述提议者节点收集投票，若同意票数超过2/3，将区块加入溯源区块链。
进一步地，步骤3所述用户身份隐藏具体为：在发布危化品运输可溯源数据时对用户的ID进行哈希处理，以使区块链网络确定用户身份和数据操作。
进一步地，步骤4所述验证溯源数据具体为：通过使用包含区块和交易信息的区块链收据，从区块链网络中检索验证危化品运输可溯源数据。
基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源系统，所述系统包括：
第一模块，用于实现溯源数据生成和管理；
第二模块，用于实现溯源数据上链；
第三模块，用于实现用户身份隐藏；
第四模块，用于实现验证溯源数据。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
步骤1，溯源数据生成和管理；
步骤2，溯源数据上链；
步骤3，用户身份隐藏；
步骤4，验证溯源数据。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
步骤1，溯源数据生成和管理；
步骤2，溯源数据上链；
步骤3，用户身份隐藏；
步骤4，验证溯源数据。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
(1)提出了一种基于溯源区块链的危化品供应链溯源机制，进而提供了一个去中心化的高效、高性价比、高安全性、高透明度的供应链溯源机制体系架构。
(2)采用去中心化的共识算法，提高了本发明算法的整体性能，新增领导者节点，在保证安全性的前提下，适应更大规模的节点数量集。
(3)利用溯源区块链进行收集、云存储和验证在供应链中产生的数据源，提高用户的可用性并对其隐私进行保护；溯源区块链则为整个供应链所产生的数据源的云存储提供了安全性保障，并能够有效的防止篡改、保障个体隐私以及减小成本，具备更高的透明性、可靠性。
(4)提出了基于多重代理加密的智能合约协议。多重代理加密可以有效地解决监管部门对于危化品运输过程中监管的审批操作。在本智能合约协议之中，监管部门角色通过多重代理加密技术对相关信息进行加密，其及确保除监管部门之外的其他访问角色无法获取相关明文信息，同时，也通过多重代理加密技术将跨部门之间的审核流程统一，极大的减小了各监管部门之间的审批过程的冗余。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为基于溯源区块链的区块链供应链溯源流程图。
图2为基于Tendermint共识算法的溯源数据上链流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
在一个实施例中，结合图1，本发明提出了一种基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法，包括以下步骤：
100溯源数据生成和管理
共分为两个部分，一个是运输者端，要面向提供产品的商家以及供应链上的物流商来保障商品的真实性。另一个是监管者端，主要面向者，用于提供相应的溯源查询接口。
具体地，使用探针和传感器来实时监控用户的交互活动，收集和记录用户对数据的每项操作，从而生成溯源数据；利用溯源平台进行溯源数据的可视化管理，溯源数据分为业户信息、车辆信息、从业人员信息、危货电子运单等。其中，业户信息包含业户名称、法人姓名、经营范围、联系人、联系电话以及地址。车辆信息包括车牌号、车型、品牌、发证机关、运营范围。从业人员信息包括姓名、性别、联系方式、出生日期以及从业资格名称。
200溯源数据上链
主要分为两个部分：提议者和验证者
在区块链中以区块的形式存储所有散列的数据操作记录。区块链上的每个节点都可以通过挖掘区块来验证这些操作记录，从而使数据来源是真实未被防篡改的；
Figure BDA0003543193950000041
Figure BDA0003543193950000051
结合图2，具体地：
201随机选出提议者
Tendermint算法先随机选出一些节点作为验证者，然后选择其中一个验证者作为提议者节点。
202发送提议区块
提议者节点开始监听并收集全网的所有交易，几分钟后，组装一个新块，并向全网广播，这个即为提议区块。
203预投票
全网所有验证者节点收到这个提议区块后，开始读取这个区块里的所有交易，一一进行验证，如果没有问题，就发出一条预投票消息，表示同意这个区块，投一个肯定票，如果发现区块里有非法交易，则投一个反对票；
Figure BDA0003543193950000052
Figure BDA0003543193950000061
其中T为时间戳，Cy为预投票，C′y为与投票验证，C和
Figure BDA0003543193950000063
构成验证者身份验证。
204提议者收集预投票
上述投票消息会被广播到提议者节点，所以每个提议者节点既会发出一个投票消息，又可收集其他节点的投票消息；
205提议者发出预提交
当发现收集到的同意投票数量超过2/3时，发出一个预提交信息；
Figure BDA0003543193950000062
206验证者预提交投票
每个节点监听并收集预提交的投票信息。
207提议者收集预提交投票
当一个提议者节点收集到的预提交同意票数超过2/3时，说明这个区块得到了大多数人的统一。
208区块加入溯源区块链
超过2/3节点同意后，将区块加入溯源区块链。
209区块无法加入溯源区块链
未达到2/3节点同意，区块无法加入溯源区块链。
300用户身份隐藏
产生一个公/私钥对(PKDS，PRDS)。通常情况下，所有者使用私钥对数据进行数字签名，而公钥则被其他人用来验证数据的所有权。云用户通过使用加密密钥KDE对云服务提供者进行数据访问，查看到有应用层接口的查询请求，将数据信息通过使用数据共享密钥(PKDS,PRDS)发送给应用层接口，最后由应用层接口解密后发送给消费者端，最后发送给对应的消费者。
Figure BDA0003543193950000071
400验证溯源数据
对于每个溯源文件，本发明可以记录其活动，例如文件创建、修改、复制、共享和删除。用户A创建了一个文件X，A为文件X的来源。如果用户A为了备份或其他原因把文件X复制到另一个地方，则用户A对文件X的读和写操作也可以被记录下来。如果用户B请求从用户A那里共享文件X，那么在用户A和用户B身上都会有记录。用户A在预先定义的位置共享文件X，用户B从共享的文件X创建一个新文件Y。如果用户B删除了文件，将会有一条删除记录。如果用户A决定将文件X公开，这样文件的访问就改变了。任何访问它的人也会在他们自己的位置上创建一个新文件。可以备份不同版本发明件的历史记录，以备将来使用时查看和调用。
Figure BDA0003543193950000072
Figure BDA0003543193950000081
在一个实施例中，提供了一种基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源系统，所述系统包括：
第一模块，用于实现溯源数据生成和管理；
第二模块，用于实现溯源数据上链；
第三模块，用于实现用户身份隐藏；
第四模块，用于实现验证溯源数据。
关于基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源系统的具体限定可以参见上文中对于基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法的限定，在此不再赘述。上述基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
步骤1，溯源数据生成和管理；
步骤2，溯源数据上链；
步骤3，用户身份隐藏；
步骤4，验证溯源数据。
关于每一步的具体限定可以参见上文中对于基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
步骤1，溯源数据生成和管理；
步骤2，溯源数据上链；
步骤3，用户身份隐藏；
步骤4，验证溯源数据。
关于每一步的具体限定可以参见上文中对于基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法的限定，在此不再赘述。
本方法提供了一个去中心化的高效、高性价比、高安全性、高透明度的供应链溯源机制体系，实现从危化品的生产、仓储和运输等环节上资源的高效利用，并利用区块链技术与溯源系统进行结合，实现溯源平台的可靠与安全。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (9)

1.一种基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，溯源数据生成和管理；
步骤2，溯源数据上链；
步骤3，用户身份隐藏；
步骤4，验证溯源数据。
2.根据权利要求1所述的基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法，其特征在于，步骤1所述溯源数据生成和管理，具体包括：
步骤1-1，使用探针和传感器实时监控用户的交互活动，收集和记录用户对数据的每项操作，生成溯源数据；
步骤1-2，利用溯源平台进行溯源数据的可视化管理，溯源数据分为业户信息、车辆信息、从业人员信息、危货电子运单；其中，业户信息包含业户名称、法人姓名、经营范围、联系人、联系电话以及地址；车辆信息包括车牌号、车型、品牌、发证机关、运营范围；从业人员信息包括姓名、性别、联系方式、出生日期以及从业资格名称。
3.根据权利要求1所述的基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法，其特征在于，步骤2所述溯源数据上链，具体包括：
步骤2.1，随机选出一些结点作为验证者，并选择其中一个验证者作为提议者节点；
步骤2.2，所述提议者节点监听并收集全网所有交易，即提议区块，并广播区块；
步骤2.3，全网验证者收到提议区块后，进行验证，并发出预投票；
步骤2.4，所述提议者节点收集预投票，若同意票数超过2/3，则发出预提交；
步骤2.5，所述验证者收到预提交后进行投票；
步骤2.6，所述提议者节点收集投票，若同意票数超过2/3，将区块加入溯源区块链。
4.根据权利要求3所述的基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法，其特征在于，步骤2.1具体通过Tendermint算法随机选出一些结点作为验证者。
5.根据权利要求1所述的基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法，其特征在于，步骤3所述用户身份隐藏具体为：在发布危化品运输可溯源数据时对用户的ID进行哈希处理，以使区块链网络确定用户身份和数据操作。
6.根据权利要求1所述的基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源方法，其特征在于，步骤4所述验证溯源数据具体为：通过使用包含区块和交易信息的区块链收据，从区块链网络中检索验证危化品运输可溯源数据。
7.基于权利要求1至6任意一项所述方法的基于溯源区块链的危险化学品供应链溯源系统，其特征在于，所述系统包括：
第一模块，用于实现溯源数据生成和管理；
第二模块，用于实现溯源数据上链；
第三模块，用于实现用户身份隐藏；
第四模块，用于实现验证溯源数据。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。
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