一种基于区块链的食品药品溯源方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种区块链的技术领域，揭露了一种基于区块链的食品药品溯源方法，包括：确定食品药品供应链交易流程中，不同类型的企业所需附加的相关信息；利用基于食品药品供应链的区块链建模方法得到基于区块链的食品药品供应链流程；对食品药品供应链中的参与者进行身份验证；利用基于区块链节点性能的区块链分片负载分配策略；区块链节点对食品药品供应链中参与者所提供的数据进行共识校验，若通过共识校验，区块链节点利用协同存储方案进行食品药品数据的存储；利用改进的区块链索引存储策略进行索引构建，并根据所构建的区块链索引实现食品药品溯源的索引查询。本发明专利技术还提供了一种基于区块链的食品药品溯源系统。本发明专利技术实现了食品药品的溯源。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链的食品药品溯源方法及系统
本专利技术涉及区块链的
，尤其涉及一种基于区块链的食品药品溯源方法及系统。
技术介绍
随着经济的持续增长,人们生活水平不断提高,消费者在购物时不再仅仅关注商品的价格、种类等基本需求,而更加关注商品的质量和安全性。医药行业和食品行业与人们的生活直接相关,药品安全和食品安全直接影响人们的生命健康，随着医疗保障制度逐渐完善、人口老龄化问题日益突出,药品需求量逐年增加，但近几年食品和药品的假冒伪劣问题不断出现，导致食品和药品的安全问题成为了社会热点话题和人们关注的焦点。现有食品药品溯源系统主要面临信息采集不规范、数据存储不安全、易受中央系统攻击、企业间信息交换隐私保护不足等问题；区块链技术所具有的去中心化、分布式、不可篡改和数据可追根溯源的特点无疑可以较好的达到食品药品溯源体系建设中要求的溯源信息真实、存储可靠、历史长久保存等特性，但传统区块链技术缺乏对溯源对象全方位、多维度定义，且具有较大的链上存储压力。鉴于此，如何对区块链中食品药品信息进行定义和存储，实现更为高效的链上食品药品溯源，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于区块链的食品药品溯源方法，通过利用一种食品药品供应链建模方法将食品药品供应链流程进行标准化描述，依据标准化描述的流程对流程中的对象进行身份验证，对验证通过的对象进行链上数据的存储，同时对传统区块链存储索引进行改进，实现更为高效的食品药品溯源。为实现上述目的，本专利技术提供的一种基于区块链的食品药品溯源方法，包括：确定食品药品供应链交易流程中，不同类型的企业所需附加的相关信息；利用基于食品药品供应链的区块链建模方法将食品药品供应链流程进行标准化描述，得到基于区块链的食品药品供应链流程；对食品药品供应链中的参与者进行身份验证，若参与者的身份通过验证，参与者则将所确定的需要附加的食品药品数据添加到区块链节点中；区块链节点对食品药品供应链中参与者所提供的数据进行共识校验，若通过共识校验，则依据基于区块链的食品药品供应链流程进行数据的存储；利用改进的区块链索引存储策略进行索引构建，并根据所构建的区块链索引实现食品药品溯源的索引查询。可选地，所述不同类型的企业所需附加的相关信息，包括：1)生产阶段：生产企业将食品药品的生产名称、食品药品的生产原料、生产日期、生产人员以及加工企业的信息附加到生产交易流程中；2)加工包装阶段：加工包装企业将食品药品的加工步骤、加工用料、加工日期、加工人员、内外包装信息以及仓储企业信息附加到加工包装交易流程中；3)仓储阶段：仓储企业将食品药品的仓储地点、入库和出库时间、入库员和出库员信息、入库数量信息以及运输信息附加到仓储交易流程中；4)销售阶段：销售企业将食品药品的销售对象、销售时间、销售金额信息附加到销售交易流程中；在本专利技术一个具体实施例中，食品的销售对象主要为消费者、食品代理商、商场以及零售商，药品的销售对象主要为药店、医院以及医药研究所。可选地，所述利用基于食品药品供应链的区块链建模方法将食品药品供应链流程进行标准化描述，包括：在所述基于区块链的食品药品供应链流程中，本专利技术设定了如下两种节点：1)参与对象节点An，用于描述溯源对象的参与对象，其中n表示溯源对象的参与对象数量，例如，表示溯源对象i的生产企业，表示溯源对象i的加工包装企业；2)产品节点Pn，用于描述溯源对象的产品信息，其中n表示溯源对象所涉及的产品维度数量，例如，表示溯源对象i的生产原料，表示溯源对象i的内包装材料；详细地，本专利技术将参与对象节点An以及产品节点Pn作为区块链节点，将交易流程中相关企业所附加的信息数据作为区块链节点中的区块数据，在本专利技术一个具体实施例中，本专利技术将食品药品的生产名称、食品药品的生产原料等产品信息作为产品区块链节点中的区块数据，将生产企业信息、销售对象信息等参与对象信息作为参与对象区块链节点中的区块数据，所述企业信息包括企业的地理位置，企业加工人员信息等企业内部信息数据；所述食品药品供应链的区块链建模方法流程为：1)将溯源对象i的参与对象和产品信息作为区块链中的节点，并将食品药品供应链中交易流程中的信息数据作为区块链节点中的区块数据En，其中n表示该信息数据在区块链节点中发生的次序，n越大，表示该信息数据发生的顺序靠后；2)在区块数据En中添加信息数据类型标识，所述信息数据类型标识主要包括运输标识、转换标识、描述标识以及所有权转移标识；所述运输标识用来描述食品药品供应链中物理实体或数字实体的位置变化，用Tp表示；所述转换标识用来描述食品药品供应链中溯源对象转换为新的对象，用Tf表示；例如在食品生产过程中，将不同的添加剂以及原料作为输入，转化为成品食品，即表示为TfEn；所述描述标识用来描述溯源对象的客观状态，用Ob来表示；例如在食品生产过程中，粮食种植过程的温度、湿度等数据，表示为ObEn；所述所有权转移标识用来描述溯源对象的所有权或保管权的变更，用Ot表示；例如食品药品的销售便是一种所有权转移，表示为OtEn；3)对于所创建的区块链节点，建立不同节点之间的关联关系，将不同节点之间的关联关系作为区块链节点标识；所述不同区块链节点之间关系类型包括参与关系以及连接关系；所述参与关系为参与对象区块链节点与产品区块链节点之间的连接关系，例如在食品药品生产过程中，生产者作为参与对象区块链节点，食品药品的生产信息便为产品区块链节点，生产者作为参与对象节点与食品药品的生产便为参与关系；所述连接关系为两个同类型区块链节点之间的关联关系，例如在食品药品生产过程中，生产者作为参与对象节点，生产企业也作为参与对象节点，两者之间双向的连接关系便为连接关系。可选地，所述对食品药品供应链中的参与者进行身份验证，包括：所述食品药品供应链中的参与者包括食品药品溯源过程中的参与者，例如食品药品的生产员，生产企业，运输企业等；所述身份验证节点对参与者身份进行验证的流程为：1)参与者选择一个随机密钥kU，其中U表示参与者，计算哈希值HU＝h(IDU)，其中IDU为区块链自动生成；2)参与者生成私钥SU＝sHU，其中s为区块链生成的随机数，并生成公钥QU＝kUSU和当前时间戳TU；参与者发送(IDU，QU，TU)的身份验证请求到身份验证节点；3)当身份验证节点N收到请求后，检查TU是否有效，若TU≤TN，则表示TU有效，其中TN为当前时间戳；身份验证节点N发送(IDN，QN，TN)到参与者；4)参与者收到消息后，检查时间戳TN是否符合TN小于等于当前时间戳，若符合，则计算Q′U＝kUP，P是区块链生成的随机数，并发送(IDU||IDN||QU||Q′U)到身份验证节点N，其中||表示串联操作；5)当身份验证节点N收到参与者所发送的消息时，N计算哈希值h((IDU||IDN||QU||Q′U))，并计算Q″U＝s本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区块链的食品药品溯源方法，其特征在于，所述方法包括：/n确定食品药品供应链交易流程中，不同类型的企业所需附加的相关信息；/n利用基于食品药品供应链的区块链建模方法将食品药品供应链流程进行标准化描述，得到基于区块链的食品药品供应链流程；/n对食品药品供应链中的参与者进行身份验证，若参与者的身份通过验证，参与者则将所确定的需要附加的食品药品数据添加到区块链节点中；/n利用基于区块链节点性能的区块链分片负载分配策略，将区块链节点实时分配到合适的区块链分片中；/n区块链节点对食品药品供应链中参与者所提供的数据进行共识校验，若通过共识校验，区块链节点利用协同存储方案进行食品药品数据的存储；/n利用改进的区块链索引存储策略进行索引构建，并根据所构建的区块链索引实现食品药品溯源的索引查询。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的食品药品溯源方法，其特征在于，所述方法包括：
确定食品药品供应链交易流程中，不同类型的企业所需附加的相关信息；
利用基于食品药品供应链的区块链建模方法将食品药品供应链流程进行标准化描述，得到基于区块链的食品药品供应链流程；
对食品药品供应链中的参与者进行身份验证，若参与者的身份通过验证，参与者则将所确定的需要附加的食品药品数据添加到区块链节点中；
利用基于区块链节点性能的区块链分片负载分配策略，将区块链节点实时分配到合适的区块链分片中；
区块链节点对食品药品供应链中参与者所提供的数据进行共识校验，若通过共识校验，区块链节点利用协同存储方案进行食品药品数据的存储；
利用改进的区块链索引存储策略进行索引构建，并根据所构建的区块链索引实现食品药品溯源的索引查询。


2.如权利要求1所述的一种基于区块链的食品药品溯源方法，其特征在于，所述不同类型的企业所需附加的相关信息，包括：
1)生产阶段：生产企业将食品药品的生产名称、食品药品的生产原料、生产日期、生产人员以及加工企业的信息附加到生产交易流程中；
2)加工包装阶段：加工包装企业将食品药品的加工步骤、加工用料、加工日期、加工人员、内外包装信息以及仓储企业信息附加到加工包装交易流程中；
3)仓储阶段：仓储企业将食品药品的仓储地点、入库和出库时间、入库员和出库员信息、入库数量信息以及运输信息附加到仓储交易流程中；
4)销售阶段：销售企业将食品药品的销售对象、销售时间、销售金额信息附加到销售交易流程中。


3.如权利要求2所述的一种基于区块链的食品药品溯源方法，其特征在于，所述利用基于食品药品供应链的区块链建模方法将食品药品供应链流程进行标准化描述，包括：
在所述基于区块链的食品药品供应链流程中，设定了如下两种节点：
1)参与对象节点An，用于描述溯源对象的参与对象，其中n表示溯源对象的参与对象数量；
2)产品节点Pn，用于描述溯源对象的产品信息，其中n表示溯源对象所涉及的产品维度数量；
将参与对象节点An以及产品节点Pn作为区块链节点，将交易流程中相关企业所附加的信息数据作为区块链节点中的区块数据；
所述食品药品供应链的区块链建模方法流程为：
1)将溯源对象i的参与对象和产品信息作为区块链中的节点，并将食品药品供应链中交易流程中的信息数据作为区块链节点中的区块数据En，其中n表示该信息数据在区块链节点中发生的次序，n越大，表示该信息数据发生的顺序靠后；
2)在区块数据En中添加信息数据类型标识，所述信息数据类型标识主要包括运输标识、转换标识、描述标识以及所有权转移标识；
所述运输标识用来描述食品药品供应链中物理实体或数字实体的位置变化，用Tp表示；
所述转换标识用来描述食品药品供应链中溯源对象转换为新的对象，用Tf表示；
所述描述标识用来描述溯源对象的客观状态，用Ob来表示；
所述所有权转移标识用来描述溯源对象的所有权或保管权的变更，用Ot表示；
3)对于所创建的区块链节点，建立不同节点之间的关联关系，将不同节点之间的关联关系作为区块链节点标识；所述不同区块链节点之间关系类型包括参与关系以及连接关系；所述参与关系为参与对象区块链节点与产品区块链节点之间的连接关系；所述连接关系为两个同类型区块链节点之间的关联关系。


4.如权利要求3所述的一种基于区块链的食品药品溯源方法，其特征在于，所述对食品药品供应链中的参与者进行身份验证，包括：
所述身份验证节点对参与者身份进行验证的流程为：
1)参与者选择一个随机密钥kU，其中U表示参与者，计算哈希值HU＝h(IDU)，其中IDU为区块链自动生成；
2)参与者生成私钥SU＝sHU，其中s为区块链生成的随机数，并生成公钥QU＝kUSU和当前时间戳TU；参与者发送(IDU，QU，TU)的身份验证请求到身份验证节点；
3)当身份验证节点N收到请求后，检查TU是否有效，若TU≤TN，则表示TU有效，其中TN为当前时间戳；身份验证节点N发送(IDN，QN，TN)到参与者；
4)参与者收到消息后，检查时间戳TN是否符合TN小于等于当前时间戳，若符合，则计算Q′U＝kUP，P是区块链生成的随机数，并发送(IDU||IDN||QU||Q′U)到身份验证节点N，其中||表示串联操作；
5)当身份验证节点N收到参与者所发送的消息时，N计算哈希值h((IDU||IDN||QU||Q′U))，并计算Q″U＝s-1Q′U，N检查h((IDU||IDN||QU||Q′U))的值是否等于Q″U，若两者相等，则身份验证节点N通过对当前参与者U的身份验证。


5.如权利要求4所述的一种基于区块链的食品药品溯源方法，其特征在于，所述利用基于区块链节点性能的区块链分片负载分配策略进行区块链节点的分配，包括：
1)对每个区块链节点进行硬件性能分数score1的计算：
score1＝w1*M+w2*D+w3*T



其中：
M为区块链节点的内存容量；
D为区块链节点的磁盘I/O速率；
T为区块链节点的网络吞吐量；
ki为区块链节点各项指标的权值参数，本发明将k1，k2，k3分别设置为0.3，0.3，0.4；
基于区块链节点的交易验证进行交易分数score2的计算：



其中：
|T|为区块链节点验证交易的交易数量；
ti为区块链节点验证第i个交易所花费的时间；
ts为分片内的主节点将交易发送给分片成员的财间；
tr为主节点收到分片中其它节点共识后回复消息的时间；
εi为判断参数，当节点交易验证的结果和最终的结果相同时，参数值为1，否则为0；
AVG(ti)为分片中所有节点处理第i个交易的平均时间；
2)根据每个分片生成区块链节点中区块的时间，对每个区块链节点的得分进行调整：



其中：
tblock为当前区块链节点所属分片生成区块的时间；
AVG(tb...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔艳兰，
申请(专利权)人：崔艳兰，
类型：发明
国别省市：湖南;43