一种基于区块链的安检信息溯源系统

技术领域

本发明涉及一种应用于快递物流行业的安检环节中的系统，具体涉及一种基于区块链实现的安检信息溯源系统。

背景技术

在快递物流行业中，每天有过亿件包裹在流转，如果全部通过人工进行安检，则成本高且安全性不能百分百保障。区块链是一种去中心化的分布式账本，以其强大的安全性与去中心化模式受到了广泛关注。它实质上也是一个分布式计算和存储系统。区块链有多个节点，不同的节点通过一定的计算规则达成共识，并且将共识后的交易执行结果以区块的形式存储至数据库中，多个区块组成了区块链。

在快递过亿的数据流和物流流转中，依托安检机、安检人员、各中心或网点的管理人员来进行监管的快递安全构成了一种新型的技术模式。其中一部分安检靠开箱，另一部分是通过安检机进行安检，其交易的主要方式还是通过物品的外观来判断寄递物品的合法合规性。这种模式完全建立在安检人员的诚信基础上，会有较大的风险。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种基于区块链的安检信息溯源系统，利用区块链的安全度高的特点，在保证快递的寄递安全的同时，还能提高整体运营效率、降低员工的工作强度。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种基于区块链的安检信息溯源系统，系统包括应用层模块、协议层模块、数据处理层模块和区块链数据库模块，其中：

应用层模块，用于提供人机交互界面来处理统计分析的操作；

协议层模块，用于区块链的相关协议的存放和运行，以及共识算法的存储与调用；

数据处理层模块，用于将交易信息记录进行哈希处理、生成区块信息，并将生成的区块信息返回协议层模块中进行验证，还负责对区块链数据库模块中的完全区块链数据库的读写；

区块链数据库模块，包括安检信息溯源系统的完全区块链数据库、各个参与者终端的客户端数据库，其中各客户端数据库既能存储本安检机参与创建的区块信息，又能存储完全区块链信息，安检信息溯源系统的完全区块链数据库保存完整的区块链内容。

根据本发明的基于区块链的安检信息溯源系统的一实施例，协议层模块分别和应用层模块、数据处理层模块之间进行双向传输，区块链数据库模块分别和应用层模块、数据处理层模块之间进行双向传输。

根据本发明的基于区块链的安检信息溯源系统的一实施例，应用层模块进一步包括：

物品影像模块，用于接收快递物流环节中所使用的安检机在正常作业过程中所获取并上传的物品影像的信息；

后台控制模块，用于对安检机的管理控制，包括监督、取消相关交易，但无法修改交易内容；

交易确认模块，用于确认交易的完整性和确定性，以确认该交易是否完成。

根据本发明的基于区块链的安检信息溯源系统的一实施例，快递物流环节包括快递分公司、转运中心、驿站。

根据本发明的基于区块链的安检信息溯源系统的一实施例，后台控制模块进一步配置为：安检机在创建区块时，其所持客户端将会自动参与证明过程，其中普通安检机的客户端将会保留区块的相关数据，以备产生纠纷时作为仲裁依据。

根据本发明的基于区块链的安检信息溯源系统的一实施例，后台控制模块进一步配置为实现区块链的形成与存储，识别物品的合法性。

根据本发明的基于区块链的安检信息溯源系统的一实施例，协议层模块进一步包括：

权益证明模块，配置为基于共识算法让所有参与用户达成共识，完成区块的验证，将交易记录存储到区块链中，以保证交易记录的真实性，其中参与用户包括安检机、发件方、收件方以及管理者；

交易协议模块，用于区块链协议的存储和运行。

根据本发明的基于区块链的安检信息溯源系统的一实施例，数据处理层模块进一步包括：

区块链数据库管理模块，用于在交易完成后的区块创建完成时，将产生的信息在区块链数据库中进行记录；

交易记录处理模块，用于对信息交易过程的每次交易进行记录；

数据处理模块，用于对交易信息记录进行处理，并将区块信息返回协议层模块进行验证。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明在现有安检机后台的基础上进行系统改造，植入区块链技术，使分公司、转运中心、驿站等使用的操作端系统在正常作业过程中采集的相关数据信息上传到快递公司系统的过程中不被篡改，系统建立在安检信息溯源系统之上，涵盖了整个交易过程中的操作、信息管理存储，以及有效的证明方式，系统对交易过程进行记录，并利用安检环境进行改进的权益证明(PoS)，将交易记录存储到区块链中，以保证交易记录的真实性、可靠性。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了本发明的基于区块链的安检信息溯源系统的一实施例的架构图。

图2示出了本发明的基于区块链的安检信息溯源系统的一实施例的主要组件示意图。

图3示出了本发明的基于区块链的安检信息溯源系统的运行流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

图1示出了本发明的基于区块链的安检信息溯源系统的一实施例的架构原理，图2示出了组成系统的组件的结构。请参见图1和图2，本实施例的系统包括：应用层模块、协议层模块、数据处理层模块和区块链数据库模块。

协议层模块分别和应用层模块、数据处理层模块之间进行双向传输，区块链数据库模块分别和应用层模块、数据处理层模块之间进行双向传输。

应用层模块中包含物品影像模块、后台控制模块和交易确认模块。应用层模块提供人机交互界面来处理统计分析的操作。

物品影像模块用于接收快递分公司、转运中心、驿站等环节使用的安检机在正常作业过程中将获取到的物品影像进行上传的信息。

后台控制模块用于对安检机的管理控制，包括监督、取消相关交易，但无法修改交易内容。安检机在创建区块时，其所持客户端将会自动参与证明过程。普通安检机的客户端将会保留区块的相关数据，以备产生纠纷时作为仲裁依据。后台控制模块还配置为实现区块链的形成与存储，识别物品的合法性。另外，还处理系统发生的其他不可控问题，例如某时间段内实际参与安检的安检机较少而无法产生有效证明等问题。

交易确认模块用于确认此次交易的完整性和确定性，以确认此次交易完成。

此外，应用层模块还提供区块链相关的各类接口，使数据处理层模块接收所需信息以及向交易双方反馈后台处理结果。应用层模块提供的接口包括交易信息传入数据处理层模块的接口、当前交易上传至区块链的状态反馈接口。交易在上链过程中包含以下状态：交易创建完成等待写入区块、区块验证中、交易上链等。

协议层模块中包括权益证明(PoS)模块和交易协议模块。协议层模块用于区块链的相关协议的存放和运行，以及权益证明模块的共识算法的存储与调用。共识算法的执行是整个区块链形成的核心，有严格的管理调用方式、接口实现方式以防止被篡改，从而造成区块链形成被恶意控制等严重后果。

权益证明模块配置为让所有参与用户达成共识，完成区块的验证，将交易记录存储到区块链中，以保证交易记录的真实性。参与用户包括安检机、发件方、收件方以及管理者，对通过安检机的物品进行识别处理，并上传到对应平台，在上传过程中与其它参与方对交易信息(处理后)进行证明。系统提供相应条件，并对交易过程进行相关管理。对于参与用户之一的安检机来说，在数据识别确认后，在其对应的数据中添加已安检标识，接收处理后的交易信息会进行储存处理，安检不通过的信息亦会进行储存处理，而用户不用刻意对其进行证明

具体为：将验证者的产生由币龄作为竞争的权重改为影像验证，验证结果的对应ID作为竞选验证者的筹码。本发明的区块链与传统的比特币不同，每个区块存储的交易数量相对较少，区块生成速度较快，保证交易完成的速度。本发明的系统受制于参与交易的安检机，因此交易产生量远小于比特币平台，且本发明形成的区块链大小也远小于一般区块链，方便存储与备份。

根据交易形成的区块链，共识算法采用改进的PoS算法，加快区块的形成速度，保证交易完成的速度。

权益证明模块的方案证明过程所花费的资源较少，且较为简单，在随机性较大、参与的安检机较多的场景下较为适用。其过程为在交易完成之后，在平台上通过数据来进行验证者(

交易协议模块用于区块链协议的存储和运行。

数据处理层模块包括区块链数据库管理模块、交易记录处理模块和数据处理模块。数据处理层模块用于将交易信息记录进行哈希处理、生成区块信息，并将区块信息返回协议层模块的权益证明模块进行验证。数据处理层模块为系统核心，与各客户端相接，还负责对区块链数据库模块中的完全区块链数据库的读写。

区块链数据库管理模块用于在交易完成后区块创建完成时，将产生的重要信息在区块链数据库中进行记录。

交易记录处理模块用于对信息交易过程的每次交易进行记录。

数据处理模块用于对交易信息记录进行处理，并将区块信息返回协议层模块的权益证明模块进行验证。

每当一个交易完成，数据库处理层模块的交易记录处理模块对交易确认模块的信息进行记录，数据处理模块将交易双方确认过后的交易信息、安检机及包裹的相关信息(图片等)进行哈希处理，得到哈希值。

数据处理层模块中的区块链数据库管理模块将交易广播到安检信息溯源系统安检机构成的“局域网”中，由安检机组成的节点网络，对交易的真实性进行证明。

区块链数据库模块分为两个部分，包括安检信息溯源系统管理的完全区块链数据库、各个参与者终端的客户端数据库(即图2中的非完全区块链数据库)。其中客户端数据库既可存储本安检机参与创建的区块信息，又可存储完全区块链信息。安检信息溯源系统的完全区块链数据库保存完整的区块链内容(完全节点)，而客户数据库保存区块头信息(类SPV节点)。普通用户可选择存储其中某一种数据库。

图3示出了本发明的基于区块链的安检信息溯源系统的一实施例的运行流程。请参见图3，开始时，安检机提交快递相关信息及安检机的用户信息(如操作人信息、所属组织信息等)，结合私钥签名的信息，生成交易数据后，提交至SDK(软件开发工具包)，判断是否通过背书验证，若不能通过，则直接将此次交易丢弃，并结束数据交易。若通过背书验证，将提交到上级节点并生成节点信息，广播给各节点，对于能通过提交验证的交易信息将交易记录最终写入区块中，不能通过提交验证，则直接将此次交易丢弃，并结束数据交易。

完成提交验证后，区块创建完成，并上传至区块链中。理论上仅在安检溯源系统的服务器中储存完整区块链，安检机只存储自己参与的相关区块信息。对满足特定要求的安检机可以允许其保存完整区块。

在结束的交易中，若有相关方提出质疑，或双方对交易产生异议或是争执，即可从区块链中获取原区块信息作为解决争端的证据。而对于证据真实性的验证则可从客户端的缓存数据中调取当时参与区块创建的用户所保存的相关数据进行比对，以验证证据的真实性。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。