基于区块链的大米可追溯系统研究.pdf
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1、144科技纵横农业开发与装备2023年第9 期基于区块链的大米可追溯系统研究于连军1,于蕴吉,刘啸天,张浩1,陈桂芬3(1.长春市农业信息中心,吉林长春1 3 0 1 1 8;2.农安县动物卫生监督所,吉林农安1 3 0 2 1 6;3.东北师范大学长春人文学院,吉林长春1 3 0 1 1 7)摘要:食品安全问题是目前各界关注的重点,所以研发一套可以有效保证食品安全的追溯系统是非常必要的。选取大米作为追溯对象,以AES算法、区块链技术、RFID技术、二维码技术作为主要技术构建了一套大米可追溯系统。依托于该追溯系统,可以实现大米数据在隐私信息保密的情况下追踪溯源,用户还可通过Web端和手机端自主
2、查询大米信息。结果表明,构建的追溯系统能够实现隐私数据保密、透明信息公开、大米供应链可追溯。关键词:食品安全;大米溯源;AES算法;区块链;RFID技术;二维码技术0引言近几年,因食品质量问题引发的纠纷、事故等屡见不鲜,所以食品安全问题逐渐受到各界的广泛关注2。食品安全问题的屡次发生,不仅打击了消费者对食品行业的信心,同时也对食品种植地、生产地的经济造成了严重影响。大米作为我国主要的粮食之一,保证其食品安全就显得尤为重要 3。大米从种植到销售,步骤繁多,涉及的人员更是很广泛,因此要想从根源保证大米的质量是非常困难的。尤其目前用于大米溯源的系统非常单一,并且存在管理人员随意篡改大米信息的现象,因
3、而就导致了大米信息可信度低的问题。基于此,构建一套大米追溯系统是非常必要的。本文基于区块链、RFID技术等设计了一款可以应用于大米信息追溯的追溯系统。1关关键技术1.1区块链区块链从本质上来说就是一个去中心化的数据库,其将不同数量的区块按照链式方式连接在一起。链中的每一个区块都保存了相应的信息,并严格按照作者简介:于连军(1 9 7 4 一),男,籍贯:吉林农安,硕士研究生,研究员,主要从事物联网与计算机应用技术工作。时间顺序连接在一起。在区块链中,这些区块称为节点,每一个节点都保存在不同的个体手中,因此要想对区块链内任一节点中的信息进行更改,都必须经过一半以上的节点同意,不然更改信息的要求就
4、无法实现。区块链结构图如图1 所示,区块链中的每一个区块都包含两个部分,分别是区块头和区块主体。其中区块头包含区块好、哈希值以及时间戳等信息;区块主体则包含所有的交易信息。区块号区块号区块号哈希值哈希值哈希值区块头时间戳时间戳时间戳交易信息交易信息交易信息区块主体图1区块链结构图1.2AES算法AES的全称是AdvancedEncryptionStandard,意思是高级加密标准。AES是经典的加密算法,加密流程图如图2。密钥明文AES加AES解密网络明密函文传输密函文数数密钥图2AES加密流程图AES加密过程包括三个轮次,分别是初始轮、普通轮和最终轮。密钥长度不同,轮次也会不同。除去初始轮,
5、密钥为1 2 8 位,设置1 0 轮;密钥为1 9 2 位,设置1 2 轮;密钥为2 56 位,设置1 4 轮(后续介绍以1 0 轮为例)。除最后一轮外,每一轮都包含四个处理步骤,分别是字节替换、移位行、列混合转换和轮密钥添加。1.3ECB模式ECB模式全称为ElectronicCodeBook,是一种加密145科技纵横农业开发与装备2023年第9 期模式,其基本工作原理是先将需要进行加密的数据进行分组,然后严格按照分组进行加密和解密操作。在区块链中,ECB模式会将明文按照一定的位长进行分组,然后对明文块进行加密处理,处理以后得到密文组。在后续进行解密的时候,操作相似,只不过是将经过加密以后由
6、明文变成密文的密文块再转换为明文。1.4超级账本超级账本(HyperledgerFabric)属于联盟链,参与者需要进行成员身份管理和验证,且超级账本同时可以支持多种不同的成员管理。超级账本的参与者可以建立不同的通道,在相同通道内的参与者可以共享该通道内的账内,而不属于该通道的参与者则不能拥有该通道内账本的信息。1.5智能合约为了约束区块链内各节点的行为会设置智能合约,智能合约实质上就是一种计算机交易协议,被称为Chaincode。在不属于区块链内部程序需要调用区块链内账本的情况下,智能合约才会被调用。且在通常情况下,智能合约是不会查阅区块链主体内的交易记录的。1.6二维码技术二维码技术是近几
7、年应用较为广泛的一种编码技术,与其他编码技术相比,二维码技术不仅可以存储更多的信息,同时还可以表示更多的数据类型。本次编码规则依据农业农村部发布的中华人民共和国农业行业标准中的编码规则进行编码。2基基于区块链大米追溯系统的设计与实现2.1系统设计2.1.1系统需求设计分析大米在种植、加工、运输、销售等过程中都会涉及很多工作步骤,同时也会涉及很多参与人员,所以整个追溯系统是一个综合性的系统。为保证可以对追溯系统的需求进行准确分析,将追溯系统的参与者分为三个部分,分别是服务提供者、消费者和监管者以及管理者。其中服务者、提供者包括所有提供服务的参与人员,包括农民、仓库工作人员、销售人员等等,这些人员
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