[发明专利]一种基于区块链的安全高效溯源系统

说明书

本发明公开一种基于区块链的安全高效溯源系统，包括应用层，合约层、表示层和数据存储层四层。应用层包括权限管理、溯源记录存储和溯源记录查询；合约层包括智能合约；表示层包括高效存储验证机制和PROV国标溯源模型；数据存储层包括区块链账本和MySQL数据库。本发明引入区块链技术旨在解决传统溯源系统中心化、存在信息孤岛等问题，并设计了安全高效的存储验证机制，保证了溯源上链和查询时的效率，同时提升了系统的透明度和可靠性。

技术领域

本发明涉及区块链和溯源技术，具体涉及一种基于区块链的安全高效溯源系统。

背景技术

溯源是指对产品从生产到销售的各个环节进行信息采集，并通过全产业链共同协作来完成数据的记录与追溯，实现来源可查、去向可追、责任可究。随着物联网技术、云计算等现代信息技术的发展，溯源技术取得了不错的进展。

现有的溯源技术包括有RFID标签记录、二维码编码溯源等技术，这些技术基本能很好的实现溯源记录的记录、查询和溯源功能，但是还是存在一些问题。例如他们是依靠企业自建数据中心，或者依赖第三方平台实现追溯服务，特点是中心化、集中式。因此存在很明显的风险：1）单点灾难，当这个集中式的系统中心出现状况的时候，整个系统都会陷入瘫痪，大家都无法获得服务；2）信息孤岛问题，有的溯源记录属于企业的商业机密，企业不愿意完全的公开，系统之间的核对繁琐复杂；3）系统的安全性和可靠性不足，数据是中心化的管理方式，无法保证数据不被恶意的篡改，因此溯源的意义也就不复存在。

目前有一些溯源技术主要是将数据直接存储于区块链系统中，这就导致区块链账本数据膨胀；还有个别溯源方法采用的还是键值对数据库，只能支持简单的键值对查询。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于区块链的安全高效溯源系统，本发明能够保证溯源系统的数据不被篡改，提高系统的安全性和可靠性，同时保证系统的高效运行。

技术方案：本发明的一种基于区块链的安全高效溯源系统，从上到下依次包括应用层，合约层、表示层和数据存储层。所述应用层进行权限管理、溯源记录存储和溯源记录查询，通过最上层的应用层实现系统和用户进行交互，权限管理包括组织的管理以及成员证书的颁发、认证和撤销；所述合约层包括智能合约，合约参与方共同约定好并以代码形式存储，通过智能合约为应用层提供接口；所述表示层向上对合约层服务、向下与数据存储层进行交互，表示层包括高效存储验证机制和PROV国标溯源模型，PROV国标溯源模型为在系统运行中采集的溯源记录提供统一的表示方法的服务，且只关心数据的语法和语义，对溯源记录进行规范化的约定，使数据的表示更加的统一清晰；安全高效存储机制采用默克尔哈希树来对存储在MySQL中的溯源记录做数据摘要，并存储到区块链系统并提供查询，弥补了区块链系统只能进行单一查询的缺陷，让系统实现更加复杂的查询，同时还能保证数据的安全性，防止恶意篡改；所述数据存储层包括区块链账本和MySQL数据库，MySQL数据库存储每一条溯源记录，区块链账本存储溯源记录的摘要和签名。

上述安全高效存储机制加入了MySQL数据库，它可以实现比区块链系统更加复杂的查询。由于完整记录主要是存储在MySQL里面，区块链是用来保证这些数据的完整性的，所以可以实现比区块链复杂的查询。

本发明的安全高效存储机制的具体内容为：

（A）将MySQL数据库中所有溯源记录按照采集的时间先后顺序生成一棵默克尔哈希树，每个溯源记录均需记录的生成者对其消息摘要进行签名，最后的销售门店需对最终生成的默克尔哈希树的根节点哈希进行签名；

（B）每个商品都一个唯一的溯源ID，以该溯源ID作为在区块链账本中存储摘要的主键，将每个溯源记录的哈希值及其签名再加上最终的默克尔哈希树根节点哈希及其签名存储到区块链账本中；