基于区块链的食品溯源技术研究

• 作者: 何思宇 姚双顺 左敏 张青川
• 来源期刊: 农业大数据学报
• 学科: 工学
• 关键词: 食品安全 追溯 区块链 实用拜占庭容错共识机制 解释结构模型
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 专题——农业供应链
• 页码范围: 52-60
• 页数: 9页
• 分类号: TP311.13
• 语种: 中文
• DOI: 10.19788/j.issn.2096-6369.200306

摘要

区块链由于其可信及不可篡改等技术特性天然适用于食品溯源系统,区块链技术在食品溯源领域的落地应用也越来越多.然而区块链在现有食品溯源系统的应用中,存在着食品溯源场景节点众多、区块链网络负载大、网络延时较长等问题.针对以上存在的问题,引入解释结构模型(Interpretative Structural Modeling,ISM)分层思想,对联盟区块链中常用的传统实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)共识机制进行优化,以提升现有追溯系统性能.即通过区块链节点间的交易关系构建解释结构模型,对区块链共识节点进行分层,建立区块链共识节点分层体系,然后对分层后的区块链共识节点进一步进行分块,划分多个参与网络共识的子节点集群,再以多中心子节点集群分块进行PBFT共识.最后,共识中心节点将共识结果提交区块,实现总体共识.在来自于北京市农业农村局与北京市畜牧总站合作建立的智能禽舍及基于联盟区块链的智能鸡舍监控管理平台采集得到的食品追溯数据集上,经吞吐量和共识耗时实验验证,优化后的实用拜占庭容错共识算法实现了多中心子节点集群分层分块共识,解决了传统实用拜占庭容错算法中网络堵塞问题,减少了区块链网络广播资源浪费、降低了区块链共识通信成本,在保证了区块链共识安全的同时提升了食品溯源区块链网络通信和共识效率.