CN115271765A - 一种基于内容寻址的产品可信标识及溯源方法 - Google Patents

Abstract

一种基于内容标识寻址算法的制造业可信溯源方法。其包括系统初始化、产品标识生成、产品溯源和数据标识解析等步骤。本发明提供的基于内容标识寻址算法的制造业可信溯源方法的有益效果是：1、产品全生命周期仅存在唯一标识，该标识兼容工业领域各现存数据标识体系，兼容各异构数据存储格式。2、产品全生命周期数据分层存储，通过迭代查询及标识解析可精确获取目标数据，溯源流程连贯可信。3、数据编码，溯源操作全程链上记录，产品设计、生产、运输、销售后全生命周期数据查询可信。

Description

一种基于内容寻址的产品可信标识及溯源方法

技术领域

本发明属于产品溯源技术领域，尤其涉及一种基于内容寻址的产品可信标识及溯源方法。

背景技术

近年来随着互联网技术的飞速发展，传统产业形态正在经历变革，以工业互联网为代表的新兴信息技术正在从各方面改善传统工业体系。产品溯源作为工业互联网中的典型应用场景，可从产品设计、制造、流通等多个环节全生命周期追溯产品状态、生产工艺、原材料等信息，用以帮助用户与企业、企业上下游间数据互通互信，以此来提高智能化水平。其中，标识及解析体系是实现产品溯源的关键，标识技术是指给予产品、原材料，甚至设备唯一的可识别编码，用于管理资源。解析技术是指通过解析标识获取标识对应的存放地址或直接获取数据本身。虽然我国标识解析体系已初具雏形，实际应用也在逐步展开，但仍存在如下问题：首先存在多套国内外标识解析体系并存的现象，如国外的Handle，OID等，国内的Ecode、NIOT、地方搭建和企业内部标识等，且各体系孤立，缺少互通机制。其次，各体系数据采集、存储、解析规范不同造成的数据异构，形成了数据孤岛。最后，由产品生产方运营的溯源平台缺乏统一查询接口，真伪难辨，可信追溯技术发展不足。

内容寻址技术

与现存互联网上广泛使用的地址寻址不同，内容寻址技术中用于定位数据的“地址”是由数据本身派生出的，而不仅仅由固定的“域名”地址解析取得。内容寻址技术具有数据完整性校验、数据分布式存储、数据并行获取、仅与内容相关等特性。此外，为了解决采用内容寻址算法后数据更新困难的问题，类似于现有基于DNS的互联网域名系统的命名系统应运而生。其通过给内容寻址标识指定”域名”，并由数据存储节点自行维护“域名”与内容寻址标识间的映射关系，可实现内容可更新的内容寻址。但目前产品溯源技术领域尚不存在完整实用方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于内容寻址的产品可信标识及溯源方法。

为了达到上述目的，本发明提供的基于内容寻址的产品可信标识及溯源方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)系统初始化：

各参与方运行区块链节点，生成operator地址；由系统管理员组织运行联盟链，各节点向系统管理员注册身份；由系统管理员部署智能合约，并广播合约地址；各节点调用智能合约中的Operatorregister函数完成注册；

2)产品标识生成：

产品生产方确定产品数据PD，然后使用内容寻址标识算法生成产品数据PD对应的数据标识符PDI；之后给数据标识符PDI命名，指定唯一不可变的域名作为产品标识符PDIN；最后将产品标识符PDIN、产品生产阶段名称和数据标识符PDI作为参数，调用智能合约SC记录在联盟链上；非产品生产方仅产生相应阶段的数据，然后生成对应的数据标识符PDI，之后以上述产品标识符PDIN、相应阶段名称和数据标识符PDI作为参数，调用智能合约SC记录在联盟链上；

3)产品溯源：

用户购买产品后获取产品标识符PDIN；想要发起溯源时，向系统管理员提出溯源请求；系统管理员依据额外权限管理机制判断是否同意该请求，同意后将用户地址Account存储在智能合约SC中；用户以产品标识符PDIN和产品阶段stage作为参数调用智能合约SC，返回值即为所需的数据标识符PDI；

4)数据标识解析：

用户获取所需的数据标识符PDI后，向联盟链中任一节点发出数据解析请求，然后该节点解析数据标识符PDI确定出产品数据碎片的存储地址，进而获取产品数据碎片，之后将产品数据碎片拼接成产品数据PD并返回给用户，至此产品溯源完成。

在步骤1)中，所述系统初始化的具体方法如下：

101)由包括产品生产方和非产品生产方在内的各参与方运行区块链节点，生成operator地址；其中，非产品生产方包括产品销售方、产品运输方和产品设计方；

102)由系统管理员组织运行联盟链，各节点向系统管理员发送实名制身份以及上述operator地址，系统管理员将上述所有信息直接写入联盟链区块中；

103)系统管理员部署智能合约SC，并广播合约地址给各节点；

104)各节点以步骤101)中生成的operator地址作为参数，调用智能合约SC中的Operatorregister函数完成注册，以方便日后溯源。

在步骤2)中，所述产品标识生成的具体方法如下：

201)在产品生产阶段，产品生产方每生产一件需要被溯源的产品，首先确定产品数据PD；所述产品数据PD包括生产原材料、生产工艺、产品生产时间、产地，其中生产原材料中可能包括其他产品生产方的产品；产品数据PD的存储、维护及更新均由产品生产方执行；

202)产品生产方使用内容寻址标识算法将产品数据PD碎片化后进行哈希运算，生成产品数据PD对应的数据标识符PDI，并将产品数据碎片自行保存在存储地址中；

203)产品生产方通过自定义命名规则给数据标识符PDI命名，指定唯一不可变的域名作为产品标识符PDIN；

204)产品生产方使用步骤104)中注册的operator地址，调用智能合约SC中的AddData函数，该函数将产品标识符PDIN、产品生产阶段名称和数据标识符PDI三者的映射关系记录在联盟链的PDIN2Stage2PDI变量中；

205)非产品生产方仅产生相应阶段的数据，然后生成对应的数据标识符PDI，之后以上述产品标识符PDIN、相应产品阶段名称和数据标识符PDI作为参数，调用智能合约SC记录在联盟链的PDIN2Stage2PDI变量中。

在步骤3)中，所述产品溯源的具体方法如下：

301)用户购买产品后，获取唯一的产品标识符PDIN，并确定想要溯源的产品阶段stage；

302)用户向系统管理员发出产品溯源请求，请求内容包括产品标识符PDIN、产品阶段stage和用户地址Account；

303)系统管理员依据额外权限管理机制确认该用户是否具有溯源权限，如有，则调用智能合约SC中的Approveaccount函数，将用户地址account记录在联盟链的Reader2PDINStage2Bool变量中；

304)用户调用智能合约SC中的ReturnData函数，该函数会依据Reader2PDINStage2Bool变量中的值，校验发起溯源的用户地址Account是否有权限读取产品数据PD，如有，返回所需的数据标识符PDI。

在步骤4)中，所述数据标识解析的具体方法如下：

401)用户以步骤304)中获取的数据标识符PDI作为参数，向联盟链中任一节点node1发出数据解析请求；

402)该节点node1查询步骤303)中记录的Reader2PDINStage2Bool变量，以确认该用户是否具有溯源权限；

403)如有，该节点node1将解析数据标识符PDI，确定出产品数据碎片的存储地址，进而获取产品数据碎片，之后将产品数据碎片拼接成可阅读格式的产品数据PD；

404)该节点node1通过安全信道返回产品数据PD给用户，至此产品溯源完成。

本发明提供的基于内容标识寻址算法的制造业可信溯源方法的有益效果是：

1、产品全生命周期仅存在唯一标识，该标识兼容工业领域各现存数据标识体系，兼容各异构数据存储格式。

2、产品全生命周期数据分层存储，通过迭代查询及标识解析可精确获取目标数据，溯源流程连贯可信。

3、数据编码，溯源操作全程链上记录，产品设计、生产、运输、销售后全生命周期数据查询可信。

附图说明

图1为本发明提供的基于内容寻址的产品可信标识及溯源方法流程图。

具体实施方式

本发明中涉及的主要角色有以下三类：

产品生产方，作为产品生产阶段参与方，负责维护产品数据并为每件产品生成唯一的产品标识符。随后以产品标识符作为参数调用智能合约，公布给所有参与方。

非产品生产方，包括产品销售、产品运输、产品设计等其他产品阶段参与方，利用产品生产方提供的产品标识符，添加和更新各产品阶段的产品数据。

用户，作为溯源请求发起方，输入产品标识符，调用智能合约，获取产品数据。

本发明涉及的智能合约SmartContract中主要存储变量有四个，一个是PDIN2Stage2PDI变量，类型为双重映射，即mapping(string＝>mapping(string＝>string))。由唯一的产品标识符PDIN映射到产品生命周期阶段如生产、运输、销售等，再映射到该产品阶段的数据标识符PDI。另一个是PDIN2Stage2Operators变量，类型为双重映射，即mapping(string＝>mapping(string＝>address[]))。从产品标识符PDIN映射到产品生命周期阶段，再映射到该阶段参与方操作员地址数组，仅在该数组内的地址才能添加和更新数据。此外，Reader2PDINStage2Bool变量，类型为双重映射，即mapping(address＝>mapping(string＝>boo l))，记录某个地址有资格获取的产品数据。最后由变量Admin记录系统管理员地址，该系统管理员通常由监管机构担任。

主要函数有：AddData(Account，PDIN，stage，PDI)，该函数由各参与方操作员调用。首先该函数查询PDIN2Stage2Operators变量，判断发起溯源的地址是否为合法操作员地址，然后将产品标识符PDIN、产品阶段以及该阶段的数据标识符PDI间的映射关系存入PDIN2Stage2PDI变量。

Approveaccount(Account，PDIN，stage)，该函数由系统管理员调用，表示给用户地址Account读取产品标识符PDIN对应产品在产品阶段stage的数据。

ReturnData(Account,PDIN，stage)，该函数由溯源用户调用，通过输入产品标识符及想要获取的产品阶段，返回值为该产品在这一阶段的数据标识符PDI。溯源用户在调用智能合约前，需向系统管理员发出请求，系统管理员依据权限管理机制同意或拒绝用户的溯源请求。随后通过Approveaccount函数将用户地址存入Reader2PDINStage2Bool变量，即Account＝>PDIN+Stage＝>True。该函数通过查询此变量，判断为真后返回相应产品数据。

UpdateData(Account,PDIN，stage，PDI),该函数由各参与方操作员调用，与AddData函数相似，首先判断发起溯源的用户地址是否具有更新产品数据的权力，然后直接更新产品数据。相同键值的产品标识符PDIN对应的旧产品数据将会被覆盖。

RegisterOperators(Account,PDIN，stage)，该函数由各参与方操作员调用，各方操作员在调用AddData及UpdateData时需要先调用本函数完成注册。将自己的地址Account写入PDIN2Stage2Operators变量。该变量一旦写入，无法更改，只能由系统管理员将其导出后删除。由此保证所有添加更新数据的地址都被完整记录，方便日后溯源。

FreshOperators(Account，PDIN，stage)，该函数首先会验证溯源发起者身份是否合法，只能由系统管理员调用。随后将产品标识符PDIN对应产品阶段stage的所有历史操作地址返回。最后初始化该变量，清除历史地址。该函数主要用以防止历史记录过多，导致区块链状态爆炸。

如图1所示，本发明提供的基于内容寻址的产品可信标识及溯源方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)系统初始化：

各参与方运行区块链节点，生成operator地址；由系统管理员组织运行联盟链，各节点向系统管理员注册身份；由系统管理员部署智能合约，并广播合约地址；各节点调用智能合约中的Operatorregister函数完成注册；

具体方法如下：

101)由包括产品生产方和非产品生产方在内的各参与方运行区块链节点，生成operator地址；其中，非产品生产方包括产品销售方、产品运输方和产品设计方；

102)由系统管理员组织运行联盟链，各节点向系统管理员发送实名制身份以及上述operator地址，系统管理员将上述所有信息直接写入联盟链区块中；

103)系统管理员部署智能合约SC(Smartcontract)，并广播合约地址给各节点；

104)各节点以步骤101)中生成的operator地址作为参数，调用智能合约SC中的Operatorregister函数完成注册，以方便日后溯源。

2)产品标识生成：

产品生产方确定产品数据PD(Product data)，然后使用内容寻址标识算法生成产品数据PD对应的数据标识符PDI(Product data identifier)；之后给数据标识符PDI命名，指定唯一不可变的域名作为产品标识符PDIN；最后将产品标识符PDIN、产品生产阶段名称和数据标识符PDI作为参数，调用智能合约SC记录在联盟链上；非产品生产方仅产生相应阶段的数据，然后生成对应的数据标识符PDI，之后以上述产品标识符PDIN、相应阶段名称和数据标识符PDI作为参数，调用智能合约SC记录在联盟链上；

具体方法如下：

201)在产品生产阶段，产品生产方每生产一件需要被溯源的产品，首先确定产品数据PD(Product data)；所述产品数据PD包括生产原材料、生产工艺、产品生产时间、产地等，其中生产原材料中可能包括其他产品生产方的产品；产品数据PD的存储、维护及更新均由产品生产方执行；

202)产品生产方使用内容寻址标识算法将产品数据PD碎片化后进行哈希运算，生成产品数据PD对应的数据标识符PDI，并将产品数据碎片自行保存在存储地址中；

203)产品生产方通过自定义命名规则给数据标识符PDI命名，指定唯一不可变的域名作为产品标识符PDIN；

204)产品生产方使用步骤104)中注册的operator地址，调用智能合约SC中的AddData函数，该函数将产品标识符PDIN、产品生产阶段名称和数据标识符PDI三者的映射关系记录在联盟链的PDIN2Stage2PDI变量中；

205)非产品生产方仅产生相应阶段的数据，然后生成对应的数据标识符PDI，之后以上述产品标识符PDIN、相应产品阶段名称和数据标识符PDI作为参数，调用智能合约SC记录在联盟链的PDIN2Stage2PDI变量中；比如，产品销售方、产品运输方和产品设计方仅产生产品销售阶段、产品运输阶段和产品设计阶段数据，然后生成对应的数据标识符PDI。

3)产品溯源：

用户购买产品后获取产品标识符PDIN；想要发起溯源时，向系统管理员提出溯源请求；系统管理员依据额外权限管理机制判断是否同意该请求，同意后将用户地址Account存储在智能合约SC中；用户以产品标识符PDIN和产品阶段stage作为参数调用智能合约SC，返回值即为所需的数据标识符PDI。

具体方法如下：

301)用户购买产品后，获取唯一的产品标识符PDIN，并确定想要溯源的产品阶段stage，如生产(produce)，运输(ship)等；

302)用户向系统管理员发出产品溯源请求，请求内容包括产品标识符PDIN、产品阶段stage和用户地址Account；

303)系统管理员依据额外权限管理机制确认该用户是否具有溯源权限，如有，则调用智能合约SC中的Approveaccount函数，将用户地址account记录在联盟链的Reader2PDINStage2Bool变量中；

304)用户调用智能合约SC中的ReturnData函数，该函数会依据Reader2PDINStage2Bool变量中的值，校验发起溯源的用户地址Account是否有权限读取产品数据PD，如有，返回所需的数据标识符PDI。

4)数据标识解析：

用户获取所需的数据标识符PDI后，向联盟链中任一节点发出数据解析请求，然后该节点解析数据标识符PDI确定出产品数据碎片的存储地址，进而获取产品数据碎片，之后将产品数据碎片拼接成产品数据PD并返回给用户，至此产品溯源完成。

Claims (5)

1.一种基于内容寻址的产品可信标识及溯源方法，其特征在于：所述基于内容寻址的产品可信标识及溯源方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)系统初始化：

各参与方运行区块链节点，生成operator地址；由系统管理员组织运行联盟链，各节点向系统管理员注册身份；由系统管理员部署智能合约，并广播合约地址；各节点调用智能合约中的Operatorregister函数完成注册；

2)产品标识生成：

产品生产方确定产品数据PD，然后使用内容寻址标识算法生成产品数据PD对应的数据标识符PDI；之后给数据标识符PDI命名，指定唯一不可变的域名作为产品标识符PDIN；最后将产品标识符PDIN、产品生产阶段名称和数据标识符PDI作为参数，调用智能合约SC记录在联盟链上；非产品生产方仅产生相应阶段的数据，然后生成对应的数据标识符PDI，之后以上述产品标识符PDIN、相应阶段名称和数据标识符PDI作为参数，调用智能合约SC记录在联盟链上；

3)产品溯源：

用户购买产品后获取产品标识符PDIN；想要发起溯源时，向系统管理员提出溯源请求；系统管理员依据额外权限管理机制判断是否同意该请求，同意后将用户地址Account存储在智能合约SC中；用户以产品标识符PDIN和产品阶段stage作为参数调用智能合约SC，返回值即为所需的数据标识符PDI；

4)数据标识解析：

用户获取所需的数据标识符PDI后，向联盟链中任一节点发出数据解析请求，然后该节点解析数据标识符PDI确定出产品数据碎片的存储地址，进而获取产品数据碎片，之后将产品数据碎片拼接成产品数据PD并返回给用户，至此产品溯源完成。

2.根据权利要求1所述的基于内容寻址的产品可信标识及溯源方法，其特征在于：在步骤1)中，所述系统初始化的具体方法如下：

101)由包括产品生产方和非产品生产方在内的各参与方运行区块链节点，生成operator地址；其中，非产品生产方包括产品销售方、产品运输方和产品设计方；

102)由系统管理员组织运行联盟链，各节点向系统管理员发送实名制身份以及上述operator地址，系统管理员将上述所有信息直接写入联盟链区块中；

103)系统管理员部署智能合约SC，并广播合约地址给各节点；

104)各节点以步骤101)中生成的operator地址作为参数，调用智能合约SC中的Operatorregister函数完成注册，以方便日后溯源。

3.根据权利要求2所述的基于内容寻址的产品可信标识及溯源方法，其特征在于：在步骤2)中，所述产品标识生成的具体方法如下：

201)在产品生产阶段，产品生产方每生产一件需要被溯源的产品，首先确定产品数据PD；所述产品数据PD包括生产原材料、生产工艺、产品生产时间、产地，其中生产原材料中可能包括其他产品生产方的产品；产品数据PD的存储、维护及更新均由产品生产方执行；

202)产品生产方使用内容寻址标识算法将产品数据PD碎片化后进行哈希运算，生成产品数据PD对应的数据标识符PDI，并将产品数据碎片自行保存在存储地址中；

203)产品生产方通过自定义命名规则给数据标识符PDI命名，指定唯一不可变的域名作为产品标识符PDIN；

204)产品生产方使用步骤104)中注册的operator地址，调用智能合约SC中的AddData函数，该函数将产品标识符PDIN、产品生产阶段名称和数据标识符PDI三者的映射关系记录在联盟链的PDIN2Stage2PDI变量中；

205)非产品生产方仅产生相应阶段的数据，然后生成对应的数据标识符PDI，之后以上述产品标识符PDIN、相应产品阶段名称和数据标识符PDI作为参数，调用智能合约SC记录在联盟链的PDIN2Stage2PDI变量中。

4.根据权利要求1所述的基于内容寻址的产品可信标识及溯源方法，其特征在于：在步骤3)中，所述产品溯源的具体方法如下：

301)用户购买产品后，获取唯一的产品标识符PDIN，并确定想要溯源的产品阶段stage；

302)用户向系统管理员发出产品溯源请求，请求内容包括产品标识符PDIN、产品阶段stage和用户地址Account；

303)系统管理员依据额外权限管理机制确认该用户是否具有溯源权限，如有，则调用智能合约SC中的Approveaccount函数，将用户地址account记录在联盟链的Reader2PDINStage2Bool变量中；

304)用户调用智能合约SC中的ReturnData函数，该函数会依据Reader2PDINStage2Bool变量中的值，校验发起溯源的用户地址Account是否有权限读取产品数据PD，如有，返回所需的数据标识符PDI。

5.根据权利要求4所述的基于内容寻址的产品可信标识及溯源方法，其特征在于：在步骤4)中，所述数据标识解析的具体方法如下：

401)用户以步骤304)中获取的数据标识符PDI作为参数，向联盟链中任一节点node1发出数据解析请求；

402)该节点node1查询步骤303)中记录的Reader2PDINStage2Bool变量，以确认该用户是否具有溯源权限；

403)如有，该节点node1将解析数据标识符PDI，确定出产品数据碎片的存储地址，进而获取产品数据碎片，之后将产品数据碎片拼接成可阅读格式的产品数据PD；

404)该节点node1通过安全信道返回产品数据PD给用户，至此产品溯源完成。

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