[发明专利]一种基于区块链的食品安全风险溯源分析系统及方法

权利要求书

1.一种基于区块链的食品安全风险溯源分析系统，其特征在于，包括：数据库层、通信层和业务层；

所述数据库层，用于存储区块链中的所有信息，区块链结构是通过文件系统进行存储的，区块链中包含的内容有区块链的最新状态和所有的交易信息以及智能合约的相关信息，采集的所有信息包括食品担责方材料、时间、地理位置均以区块的形式进行存放，每个区块分为区块头和区块体，区块头包括区块高度、交易哈希和前一个区块哈希，区块体包括交易信息，区块与区块之间通过区块头中的前一个区块哈希值建立链接，多个区块数据通过文件系统进行存储，数据库层负责记录通信层中共识通过的交易信息；

所述通信层包括网络结构和协议，实现P2P网络，为底层区块链网络提供服务，基于区块链技术以超级账本Fabric为平台和Gossip数据传播协议，所述通信层中节点和服务分配不同的角色，按照功能角色划分为三种类型，分别为检测节点、监管节点、排序节点，检测节点对用户提交的交易进行背书，背书通过后模拟运行交易，监管节点负责维护区块链，会定期的从排序节点获取排序后的交易区块，对区块中的交易进行最终的检测，检测通过后执行合法的交易，将结果写入区块链，Fabric网络中的节点之间通过Gossip协议来进行状态同步和数据分发，业务层直接与通信层打交道，通信层实现了对数据库层的连通支持，用户通过所述业务层把签名后的数据上传至所述的通信层进行共识，共识通过后的数据会打包成区块上传至所述的数据库层；

所述的业务层，支持用户的接入，是人机交互的入口，主要面向业务的开发人员，用户使用SDK来与Fabric网络打交道，用户可以发起正式交易，在业务层调用智能合约可对区块链的状态进行操作，智能合约提供可编程能力对上层应用的支持，用户通过智能合约的API编写自己的智能合约，即可对区块链中的信息进行更新或读取操作，所述的业务层是用户与通信层打交道的桥梁，业务层提交的交易在通信层共识通过后对数据库层进行操作，用户通过业务层间接对数据库层数据进行读取进而进行可视化展示。

2.根据权利要求1所述的基于区块链技术的食品风险可视分析系统，其特征在于：所述通信层中，所述数字证书颁发是基于PKI体系，数字证书与MSP的编号进行关联，结合所属的MSP进行身份认证和权限控制。

3.根据权利要求1所述的基于区块链技术的食品风险可视分析系统，其特征在于：所述业务层中，所述客户端通过CA获得签名证书ECerts，ECerts包含两个公共的密钥对：一个签名密钥对和一个加密密钥对。

4.根据权利要求1所述的基于区块链技术的食品风险可视分析系统，其特征在于：所述业务层中，通过Force-Directed Graph和流向地图展示食品风险溯源过程，通过所述Force-Directed Graph对风险事件进行溯源，通过流向地图对风险事件的时空进行可视化展示。

5.一种基于区块链的食品安全风险溯源分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)用户进行注册，基于PKI体系，利用PKI体系给每个用户颁发数字证书，生成数字证书以标识用户的身份，每个身份和MSP(Membership Service Provider)的编号进行关联，结合所属的MSP进行身份认证和权限控制；

(2)验证用户是否是(1)中注册的用户，验证通过后将食品相关数据录入供应链，节点接收到数据后，校验数据结构的完整性、签名、数据是否重复，校验交易是否符合Endorsement策略，检查读集合中版本与账本是否一致，当以上检测均通过后执行区块中的合法交易，更新账本状态；

(3)所有用户均根据自身的权限从步骤(2)更新的账本中获取数据，使用Force-Directed Graph和流向地图展示食品风险溯源过程，当食品风险事件发生时，用户通过Force-Directed Graph向上钻取追溯源头，再向下钻取追踪食品流向，Force-DirectedGraph中节点表示具体的地理位置，节点与节点之间的连线表示两个地理位置之间的关系，Force-Directed Graph钻取操作与流向地图联动展示，流向地图中箭头表示风险食品的流向，流向地图中各个地区的颜色深浅度不同，则代表风险流向的程度不同，流向地图用于展示食品的空间特征，便于快速追回食品与风险程度的分析。