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基于区块链技术的冷链物流系统的设计与研究

张森  
【摘要】:随着比特币等数字加密货币的不断发展,其底层的区块链技术正受到广泛的关注。区块链技术,简单地讲,就是一种分布式数据库,可以在不可信的环境中实现可信的数据管理,具有去中心化、防篡改、多方维护等特点。目前,已经得到了政府部门、金融机构、高校和科研院所、科技公司和资本市场的高度重视,纷纷加大投入力度,争取早日实现区块链技术落地应用。与此同时,随着电子商务的迅速普及以及人民生活水平的提高,冷链物流行业得到了快速发展,信息化水平显著提升,但由于使用着中心化的数据库,也存在着缺乏信任、数据存储和传输过程不透明等问题,因此,区块链技术便成了解决这些问题的最优选择。本文在深入研究区块链技术发展现状以及冷链物流行业存在的缺乏信任等问题的基础上,选择了Hyperledger Fabric为底层区块链平台,提出了一种基于区块链技术的冷链物流系统,实现了在物流各参与方之间安全可信地数据共享。论文的主要研究工作概括如下:1)深入分析了Hyperledger Fabric的技术架构和网络模型,在物流企业、发货方、收货方之间构建基于Fabric的区块链网络。在网络模型中采用Raft共识算法简化部署流程,引入多通道机制实现业务数据的隔离,保证只在每一次物流运输过程的相关参与方之间共享数据。2)系统利用证书管理模块实现了各种节点、物联网设备、用户的身份认证和管理。只有经过认证的节点才能加入区块链网络参与交易的执行和数据的同步存储;利用物联网设备的物理信息生成与具体设备一一对应的数字证书,用于身份认证和权限控制;根据不同用户角色,生成相应的数字证书,从而参与到业务系统中,实现数据的写入与查询。3)系统将数据分为订单数据和环境数据,根据自身的数据特点分别设计不同的存储结构和上链方式。4)完成系统智能合约的设计与实现。首先,在智能合约中利用身份证书信息实现合约方法级的权限控制机制,然后分别实现业务合约和账本合约。系统测试结果表明,本文的设计方案能够满足物流业务的基本需求,拥有较好的性能,提高了冷链物流行业的可信性和数据的安全性,为解决冷链物流行业面临的问题提供了较好的解决方案,对冷链物流行业有重要影响。


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