一种基于区块链和大数据技术的商品溯源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于区块链和大数据技术的商品溯源系统，包括数据采集及查询模块，区块链溯源系统及大数据集群服务环境；数据采集及查询模块用于获取及查询商品溯源信息数据，区块链溯源系统用于对商品核心数据进行上链保存，大数据集群服务环境用于对商品详情进行存储；其中商品核心数据为所述商品溯源信息数据中的预设定的核心部分，商品详情为商品溯源信息数据的所有数据。本发明专利技术将商品核心数据提交到区块链溯源系统进行上链保存，有效防止被恶意篡改，区块链账本的去中心化分布可明显提高商品重要数据的容灾能力；同时将商品详情传输到大数据系统中进行存储，提高数据管理效率，减小区块链账本的存储压力，提高系统交易的吞吐量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链和大数据技术的商品溯源系统
本专利技术涉及供应链溯源系统
，尤其涉及一种基于区块链和大数据技术的商品溯源系统。
技术介绍
人们在购买物品时，往往希望尽可能详细、全面地了解商品的真实信息，以判断其是否符合自己的需求并做出消费选择。但在利益的驱动下，不良商家往往会篡改商品信息，蒙骗消费者，以达到自己的获利目的。商品供应链涉及多个厂商，各个厂商完成不同的功能，各司其职，才能让一个商品完成从原材料到进入消费者市场的完整链条。每个厂商在履行相应职责时，会对相关数据进行记录。在传统的商品溯源系统中，厂商们可以为了逐利而对自身数据库的内容进行修改，此时消费者无法识别，其权益将受到侵犯。另一方面，以往的中心化系统存在以下缺陷：单点灾难——当中心服务器出现故障或被攻击时，整个网络会瘫痪，服务终止；节点之间的信任需要第三方机构背书，数据的传输、存储和运算都需要经过中心服务器，此时，人的主观意识及行为会使系统可信度降低。近年来，区块链应用蓬勃发展。区块链实际上是一个去中心化的分布式账本，所有被授权的参与者持有一份完全相同的账本副本，任一参与者对账本发生修改，其它副本的数据也会随之同步，以保持账本的一致性。基于这样的技术特点，区块链上的数据是不可私自篡改的。同时，区块链的去中心化机制，也为解决信用共识问题提供了基础，保证了链上数据的真实性和完整性，使整个系统不需要中心化的第三方就可以安全地正常运转。区块链技术拥有数据防篡改、去中心化的特性，可有效解决传统溯源系统遇到的上述问题。基于区块链的特点，新的数据不断追加到账本上，旧的数据不允许删除，于是该分布式共享账本随着数据量的增加变得越来越庞大。在区块链网络中，每个节点都有一份账本副本，大量节点对账本副本进行存储会消耗巨大的空间资源，降低系统交易的吞吐量。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的商品溯源系统存在安全隐患、可信度降低及系统交易的吞吐量较低的问题，提供了一种基于区块链和大数据技术的商品溯源系统。为实现以上专利技术目的，而采用的技术手段是：一种基于区块链和大数据技术的商品溯源系统，包括：数据采集及查询模块，以及分别与其连接的区块链溯源系统、大数据集群服务环境；所述数据采集及查询模块用于获取及查询商品溯源信息数据，所述区块链溯源系统用于对商品核心数据进行上链保存，所述大数据集群服务环境用于对商品详情进行存储；其中商品核心数据为所述商品溯源信息数据中的预设定的核心部分，商品详情为所述商品溯源信息数据的所有数据。上述方案中，通过数据采集及查询模块为商品供应链各环节的厂商进行商品溯源信息数据采集，将商品核心数据提交到区块链溯源系统进行上链保存，有效防止被恶意篡改，并且区块链账本的去中心化分布可明显提高商品重要数据的容灾能力；同时将商品详情(即所有数据)传输到大数据系统中进行存储，提高数据管理效率，减小区块链账本的存储压力，提高系统交易的吞吐量。消费者可通过数据采集及查询模块发起溯源查询，了解商品的详细溯源信息，并鉴别商品真伪。优选的，所述数据采集及查询模块包括商品供应链系统、数据采集单元、数据中心、溯源查询单元，所述数据采集单元用于从所述商品供应链系统中获取商品溯源信息数据并传输至数据中心，所述溯源查询单元用于从数据中心中查询获取得到的商品溯源信息数据。优选的，所述区块链溯源系统采用HyperledgerFabric联盟链系统架构，从底层到顶层依次包括数据层、网络层、共识层、合约层、应用层；其中：数据层包括区块链账本及身份注册与认证单元，所述区块链账本包括状态数据库和链式区块结构，其中状态数据库存储真实数据状态和相应的版本，为K-V数据库；链式区块结构是由区块相互连接形成的链式存储结构，即区块链；区块链中交易的完成需要基于身份注册与认证单元的非对称加密的方式生成证书和数字签名。网络层采用P2P网络通信协议、Gossip传输协议及gRPC远程调用协议，用于实现所述区块链溯源系统的网络通信服务；共识层采用Raft共识算法，区块链中的排序节点利用Raft共识算法对客户端提交的交易进行排序，排序完成后将其打包成区块并发送给区块链中各组织的主节点；合约层包括智能合约，在区块链中的背书节点上运行并用于实现业务逻辑，所述背书节点与智能合约绑定，所述智能合约被安装到区块链上时，会设置背书策略，指定该智能合约的交易由哪些节点背书后才有效；应用层包括FabricSDK和API，在FabricSDK中有一个ChaincodeStubInterface接口，封装了对数据库进行操作的API，对数据的增删改查通过调用API实现。优选的，所述区块链溯源系统包括介于应用程序和区块链底层之间的客户端节点，Peer节点、排序节点、证书颁发机构；其中客户端节点与Peer节点和排序节点建立连接；Peer节点包括主节点、背书节点和记账节点；在所述区块链溯源系统中，一个组织内部包括多个Peer节点，其中主节点仅有一个，所述主节点是该组织与排序节点进行通信的唯一节点；所述背书节点与智能合约绑定，用于为交易做担保，每个智能合约被安装到区块链上时，都会设置背书策略，指定该智能合约的交易经过哪些节点背书以后才有效；所有Peer节点都是记账节点，记账节点验证从排序节点接收到的区块和交易的有效性，验证完成后计入本地账本，若交易有效，则同时更新状态数据库中的数据状态，从而完成记账；全区块链溯源系统中的客户端提交的交易通过哈希算法计算出交易摘要后发送到排序节点，所述排序节点利用Raft共识算法为各个交易摘要对应的交易进行排序，排序完成后，客户端按照该排序交易直接发送给区块链各组织的主节点；证书颁发机构用于鉴定区块链上的身份是否有效及合法，只有被证书颁发机构认可的身份才能在区块链上进行交易，否则会被拒绝。在本优选方案中，客户端并不将整个交易发送到Orderer节点，而是传输通过哈希算法求得的交易摘要，将传输的内容由整个交易变为交易摘要，大大减小数据传输量，能够提高系统的效率。优选的，所述记账节点采用并行处理方式验证从排序节点接收到的区块和交易的有效性，对于验证为无效的交易，标记并将其滤除；对于验证为有效的交易，计入区块链账本进行存储。在本优选方案中，由于当交易的数量很多时，验证效率的保障是提高区块链系统性能的重要因素，因此本优选方案提出，在主节点记账过程中，对交易的有效性验证采用并行处理，以提高验证效率；同时，对于目前无效交易被记录到账本中，造成磁盘空间浪费的问题，本优选方案提出将无效交易过滤掉，在区块链账本中不对它们进行存储，减少空间浪费。优选的，所述背书节点和记账节点分别部署到不同的主机上。在本优选方案中，由于交易背书和交易提交是两个互相独立的过程，分别在背书节点和记账节点上进行。但背书节点和记账节点只是按照功能进行区分，实际上它们的存在并不互相排斥，也就是说，一个主机可以同时部署背书节点和记账节点。但是，交易背书和交易提交过程都需要耗费资源，如果将背书节点和记账节点同时部署在同一台主机上，它们的运行效率会受到对方的影响和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区块链和大数据技术的商品溯源系统，其特征在于，包括：数据采集及查询模块，以及分别与其连接的区块链溯源系统、大数据集群服务环境；所述数据采集及查询模块用于获取及查询商品溯源信息数据，所述区块链溯源系统用于对商品核心数据进行上链保存，所述大数据集群服务环境用于对商品详情进行存储；其中商品核心数据为所述商品溯源信息数据中的预设定的核心部分，商品详情为所述商品溯源信息数据的所有数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链和大数据技术的商品溯源系统，其特征在于，包括：数据采集及查询模块，以及分别与其连接的区块链溯源系统、大数据集群服务环境；所述数据采集及查询模块用于获取及查询商品溯源信息数据，所述区块链溯源系统用于对商品核心数据进行上链保存，所述大数据集群服务环境用于对商品详情进行存储；其中商品核心数据为所述商品溯源信息数据中的预设定的核心部分，商品详情为所述商品溯源信息数据的所有数据。


2.根据权利要求1所述的基于区块链和大数据技术的商品溯源系统，其特征在于，所述数据采集及查询模块包括商品供应链系统、数据采集单元、数据中心、溯源查询单元，所述数据采集单元用于从所述商品供应链系统中获取商品溯源信息数据并传输至数据中心，所述溯源查询单元用于从数据中心中查询获取得到的商品溯源信息数据。


3.根据权利要求2所述的基于区块链和大数据技术的商品溯源系统，其特征在于，所述区块链溯源系统采用HyperledgerFabric联盟链系统架构，从底层到顶层依次包括数据层、网络层、共识层、合约层、应用层；其中：
数据层包括区块链账本及身份注册与认证单元，所述区块链账本包括状态数据库和链式区块结构，其中状态数据库存储真实数据状态和相应的版本，为K-V数据库；链式区块结构是由区块相互连接形成的链式存储结构，即区块链；区块链中交易的完成需要基于身份注册与认证单元的非对称加密的方式生成证书和数字签名。
网络层采用P2P网络通信协议、Gossip传输协议及gRPC远程调用协议，用于实现所述区块链溯源系统的网络通信服务；
共识层采用Raft共识算法，区块链中的排序节点利用Raft共识算法对客户端提交的交易进行排序，排序完成后将其打包成区块并发送给区块链中各组织的主节点；
合约层包括智能合约，在区块链中的背书节点上运行并用于实现业务逻辑，所述背书节点与智能合约绑定，所述智能合约被安装到区块链上时，会设置背书策略，指定该智能合约的交易由哪些节点背书后才有效；
应用层包括FabricSDK和API，在FabricSDK中有一个ChaincodeStubInterface接口，封装了对数据库进行操作的API，对数据的增删改查通过调用API实现。


4.根据权利要求3所述的基于区块链和大数据技术的商品溯源系统，其特征在于，所述区块链溯源系统包括介于应用程序和区块链底层之间的客户端节点，Peer节点、排序节点、证书颁发机构；
其中客户端节点与Peer节点和排序节点建立连接；Peer节点包括主节点、背书节点和记账节点；在所述区块链溯源系统中，一个组织内部包括多个Peer节点，其中主节点仅有一个，所述主节点是该组织与排序节点进行通信的唯一节点；所述背书节点与智能合约绑定，用于为交易做担保，每个智能合约被安装到区块链上时，都会设置背书策略，指定该智能合约的交易经过哪些节点背书以后才有效；所有Peer节点都是记账节点，记账节点验证从排序节点接收到的区块和交易的有效性，验证完成后计入本地账本，若交易有效，则同时更新状态数据库中的数据状态，从而完成记账；全区块链溯源系统中的客户端提交的交易通过哈希算法计...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭洪舟，张达良，陈荣军，谢舜道，朱雄泳，曾衍瀚，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44