《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于Hyperledger Fabric的食品溯源系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
2021年電子技術(shù)應(yīng)用第3期
段冉陽，周文輝，魏 驍，王 龍
華北計算機系統(tǒng)工程研究所，北京100083
摘要： 現(xiàn)有的傳統(tǒng)食品安全溯源系統(tǒng)中存在共享數(shù)據(jù)較為匱乏和信息存儲中心化、孤島化等問題，利用區(qū)塊鏈系統(tǒng)去中心化、防篡改、可信任等特性，提出了一種基于Hyperledger Fabric區(qū)塊鏈的食品溯源系統(tǒng);然后對Hyperledger Fabric區(qū)塊鏈技術(shù)進行深入分析和研究，明確Hyperledger Fabric區(qū)塊鏈技術(shù)的技術(shù)原理與技術(shù)特性，并綜合食品安全溯源系統(tǒng)的實際使用，對基于Hyperledger Fabric區(qū)塊鏈的食品溯源系統(tǒng)進行詳細設(shè)計；最后對基于Hyperledger Fabric區(qū)塊鏈的食品溯源系統(tǒng)進行了實際的搭建，并對該系統(tǒng)進行相關(guān)功能測試和性能測試，驗證了整體方案的可行性與有效性。
中圖分類號： TN929.5；TP311
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200303
中文引用格式： 段冉陽，周文輝，魏驍，等. 基于Hyperledger Fabric的食品溯源系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(3)：55-60.
英文引用格式： Duan Ranyang，Zhou Wenhui，Wei Xiao，et al. Design and implementation of food traceability system based on Hyperledger Fabric[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(3)：55-60.
Design and implementation of food traceability system based on Hyperledger Fabric
Duan Ranyang，Zhou Wenhui，Wei Xiao，Wang Long
National Computer System Engineering Research Institute of China，Beijing 100083，China
Abstract： In the traditional food safety traceability systems, there are many problems such as lack of shared data, centralization and islanding of information storage. Since blockchain systems have the characteristics of decentralization, tamper-resistance, and trustworthiness, this paper proposes a food traceability system based on Hyperledger Fabric blockchain.Then Hyperledger Fabric was described in detail. The technical principles and characteristics of Hyperledger Fabric blockchain technology was clarified. Comprehensive practical use of food safety traceability system and detailed design of food traceability system based on Hyperledger Fabric blockchain were expounded. Finally, the food traceability system based on the Hyperledger Fabric blockchain was set up，and the related functional test and performance test of the system verified the feasibility and effectiveness of the plan properly.
Key words : blockchain; food traceability; Hyperledger Fabric

0 引言

    食品安全溯源體系是指在食品產(chǎn)供銷的各個環(huán)節(jié)(包括種植養(yǎng)殖、生產(chǎn)、流通以及銷售與餐飲服務(wù)等)中，食品質(zhì)量安全及其相關(guān)信息能夠被順向追蹤(生產(chǎn)源頭-消費終端)或者逆向回溯(消費終端-生產(chǎn)源頭)，從而使食品的整個生產(chǎn)經(jīng)營活動始終處于有效監(jiān)控之中[1]。但目前使用的食品溯源技術(shù)方案仍然以傳統(tǒng)記錄方式為主，存在以下幾方面的問題：

    (1)數(shù)據(jù)共享仍然缺乏[2]。目前食品安全溯源主要依托于物流網(wǎng)絡(luò)等進行實現(xiàn)，但物流信息僅僅是整個供應(yīng)鏈上的部分信息，供應(yīng)鏈中如食品生產(chǎn)信息、包裝信息等無法進行記錄和追溯，而這些信息的完整性與真實性對于增加產(chǎn)品的可信度有著極大的幫助。更多的信息錄入可以讓消費者能夠更完整、更直觀地了解到產(chǎn)品從產(chǎn)生到消費的全部流程，讓更多的參與方加入進來，在提高產(chǎn)品溯源信息完整性的同時，加入更多的背書主體，提高產(chǎn)品溯源信息的真實性與可靠性。

    (2)信息存儲中心化[3]。在目前主流的產(chǎn)品溯源供應(yīng)鏈中，主要采用中心化的信息存儲模式，需要參與產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的某一方進行管理和維護。但是，不論是生產(chǎn)方、運輸方還是銷售方，均為產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的利益相關(guān)方，當有不利于其自身的信息產(chǎn)生時，很有可能出現(xiàn)篡改賬本或者謊稱賬本信息由于技術(shù)原因而丟失的情況出現(xiàn)，很難保證產(chǎn)品溯源信息的真實性和有效性。

    (3)信息存儲孤島化[4]。目前主流的系統(tǒng)在整個商品供應(yīng)鏈中，存在信息孤島問題。通常情況下，參與產(chǎn)品供應(yīng)鏈的各方具有多個不同的信息系統(tǒng)，各個信息系統(tǒng)之間很難進行交互，這會導(dǎo)致信息同步困難、信息核對繁瑣、數(shù)據(jù)交互不均衡等問題，為日后的使用埋下諸多隱患。尤其是隨著使用時間增長，產(chǎn)品溯源系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量增多，對多個系統(tǒng)的重復(fù)審計成本也將大大增加。

    區(qū)塊鏈技術(shù)被認為是近年來最具顛覆性和革命性的創(chuàng)新之一[5]，已在金融、貿(mào)易[6]、物流[7]、征信[8]、公益、物聯(lián)網(wǎng)、共享經(jīng)濟等諸多領(lǐng)域嶄露頭角[9]，其本質(zhì)上是提供信任保障的技術(shù)，具有去中心、自動化和可信任的理念與特性，能提供較為有效的數(shù)據(jù)保護[10]，十分契合人們對新型食品安全溯源系統(tǒng)的需求。因此，為了解決上述傳統(tǒng)食品溯源系統(tǒng)中存在的問題，本文提出一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)的食品溯源系統(tǒng)設(shè)計方案。




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作者信息:

段冉陽，周文輝，魏  驍，王  龍

(華北計算機系統(tǒng)工程研究所，北京100083)

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