一种基于区块链的钢铁防伪溯源系统和方法

技术领域

本发明属于区块链技术领域，具体涉及到一种基于区块链的钢铁防伪溯源系统和方法。

背景技术

区块链是比特币带来的一种底层技术，其中包括一系列技术，例如非对称加密签名、分布式账本、共识机制、点对点协议、智能合约等。区块链可以实现点对点网络环境下的价值转移、数据共识、合约自动化执行等。区块链分为公链和联盟链，公链是开放结构，任何陌生节点都可加入；联盟链是许可加入结构，只有经过许可的节点才可参与共识和记账。

在钢铁行业，高品质钢材面临的造假问题非常严重，但由于检测难、追责难，以次充好的造假活动盛行。在用户方的合同中明文要求原料钢材来自某钢厂的情形下，供应链中的加工制造企业也敢于以次充好，而且借用、挪用“钢材质保书”欺骗用户已成常态。

其原因在于高品质钢材与普通或者劣质钢材的鉴定判别非常困难，需要专业的实验室和设备才能做到。业内“钢材质保书”多采用纸质，手段落后，挪用伪造方便，无法鉴定真伪，也无法将“钢材质保书”与采购方姓名以及实物钢材进行对照验证。

业内采用一些电子签名质保书、二维码标签等技术手段，也因为钢材在供应链流转中形态的变化，而无法真正跟踪到底。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于区块链的钢铁防伪溯源系统和方法，以克服现有技术中因为钢材在供应链流转中形态的变化，而无法真正跟踪到底的缺陷。

第一方面：一种基于区块链的钢铁防伪溯源系统，应用于联盟链，所述系统包括：

联盟链模块，用于在核心钢厂、下游厂家部署节点并承载、运行智能合约；

用户认证管理模块，用于对用户进行实名认证；其中，所述用户包括核心钢厂和下游厂家；

用户操作界面模块，用于为所述上游核心钢厂和下游厂家提供使用的管理界面；其中，所述管理界面关联有钢资产认证中心智能合约模块，钢资产加工中心智能合约模块，钢资产登记中心智能合约模块和钢资产质量保证书查询模块；

所述钢资产认证中心智能合约模块，用于对钢资产经认证的档案信息进行维护；其中，所述钢资产包括原钢、钢制品和钢制品加工；

钢资产加工中心智能合约模块，用于记录所述钢资产的加工信息；

钢资产登记中心智能合约模块，用于记录所述钢资产因加工、交易而发生的产权转移，从而实现所述钢资产的权属登记；

钢资产质量保证书查询模块，用于根据所述钢资产的权属登记信息，按照固定格式生成数字化质量保证书，以供用户进行防伪溯源。

作为本申请一种可选的实施方式，所述联盟链具体用于：

在所述核心钢厂、下游厂商之间部署联盟节点，经过认证的企业、组织可作为节点加入联盟，参与区块链的交易记账，每个企业节点通过CA节点申请获得的公私钥做身份验证；

以及，在链上承载并运行智能合约，钢铁防伪溯源的业务逻辑和数据在智能合约中实现；其中，所述智能合约包括钢资产认证中心智能合约，钢资产加工中心智能合约和钢资产登记中心智能合约；

区块链的智能合约运行，需要发起交易的地址做数字签名，而联盟链上智能合约的运行即实现了交易发起者的数字签名。

作为本申请一种可选的实施方式，所述钢资产认证中心智能合约模块具体用于：

对钢铁防伪溯源生态中的各种钢资产类别和加工类别进行认证和记录；

所述钢资产类别用于记录经过认证的所述原钢和钢制品信息；

所述钢加工类别用于记录经过认证的钢加工工序信息。

作为本申请一种可选的实施方式，所述原钢的登记，由所述管理界面录入；所述钢制品的登记只能由交易、加工而自动产生所述权属登记；其中，所述钢资产交易由上游交货方发起，钢资产收货方提供公钥收货地址即可，发起交易执行后，则销毁原资产的权属登记信息，生成新的权属登记信息；同时，钢资产交易在所述钢资产登记中心智能合约中，只与公钥关联，不记录用户实名，在链上实现隐私保护。

作为本申请一种可选的实施方式，所述钢资产加工中心智能合约模块，还用于在智能合约中实现钢资产的加工逻辑，其中，所述加工逻辑的初始参数由所述钢制品加工的档案信息控制；钢资产加工流程执行后，销毁投入的钢资产，生成新的钢资产。

作为本申请一种可选的实施方式，所述用户操作界面模块的数据存储于中心化的数据库中，该模块通过API与区块链连接，写入和查询区块链上的钢资产登记和交易信息。

第二方面：一种基于区块链的钢铁防伪溯源方法，应用于第一方面所述的一种基于区块链的钢铁防伪溯源系统，该区块链为联盟链，所述方法包括：

在核心钢厂、下游厂家部署节点并承载、运行智能合约；

对各节点的用户进行实名认证以及公私钥申请；

对经认证的钢资产、加工工序档案登记；其中，所述钢资产包括原钢、钢制品和钢制品加工；

原钢资产登记；

原钢资产交易，记录所述原钢资产的转移，以交易的形式记录钢资产权属转移，并随之生成产权登记信息；

钢资产加工，将所述原钢资产加工成为新的钢制品，销毁投入的钢资产，生成新的钢资产；

钢制品资产交易，记录所述钢制品资产的转移，以交易的形式记录钢资产权属转移，并随之生成产权登记信息；

根据所述产权登记信息生成钢资产质量保证书，以供用户进行防伪溯源查询。

作为本申请一种可选的实施方式，所述联盟链上的智能合约包括钢资产认证中心智能合约、钢资产登记中心智能合约和钢资产加工中心智能合约，通过各智能合约在钢生态中实现钢资产流转的可信度，从而实现钢铁防伪溯源。

作为本申请一种可选的实施方式，所述钢资产加工和所述钢资产交易可在钢产业生态中流转多次，重复执行。

作为本申请一种可选的实施方式，在钢资产加工时，还为加工厂商生成找零的钢资产登记信息。

采用上述技术方案，具有以下优点：本发明提出的一种基于区块链的钢铁防伪溯源系统和方法，采用联盟链技术，通过对经认证的钢资产创建数字化身份，全过程记录钢资产的加工和产权转移过程，在智能合约中实现钢资产的产业链流转业务，结合中心化的实名认证信息，实现钢资产流转的全数字流程和全数字视图，可以在产业链中以数字形式向下游厂家传递和转移钢材质量保证书，并可追溯溯源；同时，可以对钢材的质保书实现无限细分、任意产品形态的载入，实现真正的跟踪到底。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的一种基于区块链的钢铁防伪溯源系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种基于区块链的钢铁防伪溯源方法的流程图；

图3为本发明实施例中钢资产交易原理示意图；

图4为本发明实施例中钢资产加工原理示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

本发明的发明构思为：在区块链上以“钢资产”为核心，为原钢和钢制品创建数字化身份，全量描述“钢资产”的数字化信息，全过程记录“钢资产”的产权转移和加工过程，基于“钢资产”拥有者的数字地址和产权转移交易实现数字化流转，基于“钢资产”的重量和加工重量配比实现钢材的“可无限细分、可形态转换”的数字化质量保证书。

基于上述发明构思，并参考图1所示，本发明实施例提供了一种基于区块链的钢铁防伪溯源系统，应用于联盟链，所述系统包括：

联盟链模块，用于在核心钢厂、下游厂家部署节点并承载、运行智能合约。

具体地，在所述核心钢厂、下游厂商之间部署联盟节点，经过认证的企业、组织可作为节点加入联盟，参与区块链的交易记账，每个企业节点通过CA节点申请获得的公私钥做身份验证；

以及，在链上承载并运行智能合约，钢铁防伪溯源的业务逻辑和数据在智能合约中实现；其中，所述智能合约包括钢资产认证中心智能合约，钢资产加工中心智能合约和钢资产登记中心智能合约；

区块链的智能合约运行，需要发起交易的地址做数字签名，而联盟链上智能合约的运行即实现了交易发起者的数字签名。

用户认证管理模块，用于对用户进行实名认证；其中，所述用户包括核心钢厂和下游厂家。

具体地，用户认证信息包括：顺序号、企业名称、企业编码、企业其他信息、企业公钥、企业私钥、认证时间。

用户操作界面模块，用于为所述上游核心钢厂和下游厂家提供使用的管理界面；其中，所述管理界面关联有钢资产认证中心智能合约模块，钢资产加工中心智能合约模块，钢资产登记中心智能合约模块和钢资产质量保证书查询模块；

具体地，所述用户操作界面模块的数据存储于中心化的数据库中，该模块通过API与区块链连接，写入和查询区块链上的钢资产登记和交易信息。

所述钢资产认证中心智能合约模块，用于对钢资产经认证的档案信息进行维护；其中，所述钢资产包括原钢、钢制品和钢制品加工；

具体地，对钢铁防伪溯源生态中的各种钢资产类别和加工类别进行认证和记录；记录为档案信息，所述档案信息包括相应的原钢档案信息、钢制品档案信息和钢制品加工档案信息；

所述钢资产类别用于记录经过认证的所述原钢和钢制品信息；

所述钢加工类别用于记录经过认证的钢加工工序信息。

进一步地，所述原钢档案信息中包括公钥、编码、规格名称、元素构成、原钢档案字符串；

所述钢制品档案信息则包括公钥、产品编码、产品名称、单品重量、产成率、产品档案字符串；

所述钢制品加工档案信息包括公钥、钢制品档案字符串、加工名称、加工编码、输入材料数组、产出数量、加工档案字符串；其中，所述输入材料数组信息为【数组序号、原钢档案字符串/钢制品档案字符串、数量】。

钢资产加工中心智能合约模块，用于记录所述钢资产的加工信息。

具体地，在智能合约中实现钢资产的加工逻辑，即投入一定量的某种钢资产，生成一定量新的某种钢资产；其中，所述加工逻辑的初始参数由所述钢制品加工档案信息控制；钢资产加工流程执行后，销毁投入的钢资产，生成新的钢资产；

钢资产加工信息包括公钥、加工档案字符串、输入材料数组、产出数量、日期时间、钢资产加工字符串。其中输入材料数组为【数组序号、原钢档案字符串/产品档案字符串、数量】，其中数量为输入数据，原钢档案字符串/产品档案字符串来自钢制品加工档案信息。产出数量根据钢制品加工档案信息自动生成。

钢资产登记中心智能合约模块，用于记录所述钢资产因加工、交易而发生的产权转移，从而实现所述钢资产的权属登记。

具体地，所述原钢的登记，由所述管理界面录入；所述钢制品的登记只能由交易、加工而自动产生所述权属登记；其中，所述钢资产交易由上游交货方发起，钢资产收货方提供公钥收货地址即可，发起交易执行后，则销毁原资产的权属登记信息，生成新的权属登记信息；同时，钢资产交易在所述钢资产登记中心智能合约中，只与公钥关联，不记录用户实名，在链上实现隐私保护。

进一步地，原钢资产登记信息中包括公钥、炉号、批次号、数量、化学成分信息、金相组织信息、原钢档案字符串。

钢资产登记信息包括公钥、产品档案字符串、加工批次字符串、数量、登记日期、交易字符串/加工字符串、钢资产字符串、是否销毁、销毁日期。

交易信息包括：来自公钥、去向公钥、输入钢资产数组、输出数量、日期、交易字符串；其中，所述输入钢资产数组为：【输入钢资产字符串、数量、找零数量】。

钢资产质量保证书查询模块，用于根据所述钢资产的权属登记信息，按照固定格式生成数字化质量保证书，以供用户进行防伪溯源。

具体地，根据钢资产登记信息(包括公钥、产品档案字符串、加工批次字符串、数量、登记日期、交易字符串/加工字符串、是否销毁、销毁日期、钢资产字符串)按照固定格式生成数字化质量保证书。

方案中“联盟链”模块承载并运行“钢资产认证中心”智能合约模块、“钢资产登记中心”智能合约模块、“钢资产加工中心”智能合约模块；通过在核心钢厂、下游厂商之间达成钢铁防伪溯源的共识，实现和保证程序逻辑和数据的一致性，通过程序和数据的一致性，在生态中实现钢资产流转、加工、质保书的可信度。

优选地，“联盟链”模块可采用基于POA共识算法的Quorum区块链，以满足大量节点部署的需求。

优选地，“钢资产认证中心”智能合约模块、“钢资产登记中心”智能合约模块、“钢资产加工中心”智能合约模块采用Solidity脚本语言开发，并部署到区块链上。

优选地，“用户认证管理”模块、“钢资产”质量保证书查询模块、“用户操作界面”模块是中心化模式的系统，可采用Java开发，基于Mysql数据库，通过API接口与区块链通信集成；

进一步地，通过所述用户操作界面模块可实现如下功能：

“原钢”、“钢制品”、“钢制品加工”经认证的档案信息维护功能；

核心钢厂的原钢钢资产登记功能；

钢资产交易功能；

钢资产加工功能；

钢资产综合查询功能；

钢质保书查询和打印功能。

上述技术方案，采用联盟链技术，通过对经认证的钢资产创建数字化身份，全过程记录钢资产的产权转移和加工过程，在智能合约中实现钢资产的产业链流转业务，结合中心化的实名认证信息，实现钢资产流转的全数字流程和全数字视图，可以在产业链中以数字形式向下游厂家传递和转移钢材质量保证书，并可追溯溯源；同时，可以对钢材的质保书实现无限细分、任意产品形态的载入，实现真正的跟踪到底。

参照图2所示，本发明实施例还提供了一种基于区块链的钢铁防伪溯源方法，应用于第一方面所述的一种基于区块链的钢铁防伪溯源系统，该区块链为联盟链，所述方法包括：

S101，在核心钢厂、下游厂家部署节点并承载、运行智能合约，即联盟链节点部署、智能合约部署。

具体地，所述联盟链上的智能合约包括钢资产认证中心智能合约、钢资产登记中心智能合约和钢资产加工中心智能合约，通过各智能合约在钢生态中实现钢资产流转的可信度保证，从而实现钢铁防伪溯源。

S102，对各节点的用户进行实名注册认证以及公私钥申请，即进行企业用户公私钥申请以及实名认证注册。

具体地，企业用户公私钥申请，可通过管理界面中的公私钥管理功能申请，也可通过Metamask之类的第三方插件申请；

实名注册需要通过用户认证管理模块向核心节点或者中心化系统运行者提交实名信息并获得批准。公私钥在用户认证管理模块与实名关联上。

S103，对经认证的钢资产、加工工序档案登记；其中，所述钢资产包括原钢、钢制品和钢制品加工。

具体地企业用户通过用户操作界面模块所提供的管理界面录入钢资产信息、加工工序档案信息。用户操作界面模块通过API将信息写入钢资产认证中心智能合约模块。

钢资产类别包括“原钢”和“钢制品”，用于记录经过认证的原钢和钢制品信息；钢加工类别用于记录经过认证的钢加工工序信息。

原钢档案信息中包括公钥、编码、规格名称、元素构成、原钢档案字符串。

钢制品信息则包括公钥、产品编码、产品名称、单品重量、产成率、钢制品档案字符串。

钢制品加工档案信息包括公钥、钢制品档案字符串、加工名称、加工编码、输入材料数组、产出数量、加工档案字符串，其中输入材料数组信息为【数组序号、原钢档案字符串/钢制品档案字符串、数量】。

S104，原钢资产登记。

具体地，核心钢厂通过“用户操作界面”录入登记原钢资产信息。“用户操作界面”通过API写入钢资产登记中心智能合约模块。

优选的，核心钢厂的ERP系统通过与API接口自动写入“用户操作界面”登记原钢资产信息。

原钢资产登记信息中包括公钥、炉号、批次号、化学成分信息、金相组织信息、原钢档案字符串。

S105，原钢资产交易，记录所述原钢资产的转移，以交易的形式记录钢资产权属转移，并随之生成产权登记信息。

具体地，核心钢厂通过“用户操作界面”录入发起交易，将原钢资产转移交付到下游企业。“用户操作界面”通过API写入钢资产登记中心智能合约模块。

优选的，核心钢厂的ERP系统通过与API接口自动写入“用户操作界面”登记原钢资产信息。

原钢资产交易信息包括：来自公钥、去向公钥、输入钢资产数组、输出数量、日期、交易字符串。其中，输入钢资产数组为：【输入钢资产字符串、数量、找零数量】。

S106，钢资产加工，将所述原钢资产加工成为新的钢制品，销毁投入的钢资产，生成新的钢资产。

具体地，钢制品企业用户通过“用户操作界面”录入发起加工，将原钢资产、钢资产加工成为新的钢制品。“用户操作界面”通过API写入钢资产加工中心智能合约模块和钢资产登记中心智能合约模块。

钢资产加工流程执行后，销毁投入的钢资产，生成新的钢资产。钢资产的销毁和生成，通过驱动钢资产登记中心智能合约模块完成。

钢资产加工信息包括公钥、加工档案字符串、输入材料数组、产出数量、日期时间、钢资产加工字符串。其中输入材料数组为【数组序号、原钢档案字符串/产品档案字符串、数量】，其中数量为输入数据，原钢档案字符串/产品档案字符串来自钢制品加工档案信息。产出数量根据钢制品加工档案信息自动生成。

S107，钢制品资产交易，记录所述钢制品资产的转移，以交易的形式记录钢资产权属转移，并随之生成产权登记信息。

具体地，与前述的S105中原钢资产交易相同。钢制品企业通过“用户操作界面”录入发起交易，将钢资产转移交付到下游企业。“用户操作界面”通过API写入“钢资产登记中心”智能合约模块。

钢制品资产交易信息包括：来自公钥、去向公钥、输入钢制品资产数组、输出数量、日期、交易字符串。其中，输入钢资产数组为：【输入钢资产字符串、数量、找零数量】。

进一步地，所述S106-S107中钢资产加工和所述钢资产交易可在钢产业生态中流转多次，重复执行。

S108，根据所述产权登记信息生成钢资产质量保证书，以供用户进行防伪溯源查询；即实现钢资产查询及数字质保书查询。

具体地，钢制品企业、最终用户可通过“用户操作界面”发起查询，验证是否收到钢资产、钢资产炉号与质量是否正确并打印质保书。

需要说明的是，上述各步骤的进一步文字说明可参照前文系统实施例中的描述，在此不再赘述。

进一步地，为更好的理解本发明，如图3所示，结合实施例，说明基于区块链的钢铁防伪溯源系统中钢资产交易原理：

核心钢厂和钢制品企业通过“用户操作界面”录入发起交易，将钢资产转移交付到下游企业。

产业链源头的原钢资产来自原钢资产登记，只有系统中设置为核心钢厂的用户才可以执行原钢资产登记。原钢资产登记信息为：公钥、炉号、批次号、化学成分信息、金相组织信息、原钢档案字符串、钢资产字符串。

钢资产交易信息包括：来自公钥、去向公钥、钢资产字符串、数量、日期、交易字符串。

钢资产交易生成的同时，销毁交付方用来交付的钢资产登记信息(即销毁发起方钢资产)，并为接受方生成新的钢资产登记信息(即生成接受方钢资产)。考虑到用来交付的钢资产数量大于需要交付的钢资产，还可能需要为交付方生成找零的钢资产登记信息(即生成发起方钢资产找零)。

例如，A钢厂要交付50吨规格为XYZ的特钢至B轴承厂。A钢厂在“钢资产登记中心”智能合约模块中拥有一笔100吨规格为XYZ、炉号为123的特钢。A钢厂可以发起一笔至B轴承厂的交易。执行该交易的顺序为：

提交一笔至B轴承厂，50吨，规格为XYZ的特钢交易至“钢资产登记中心”智能合约模块；

销毁A钢厂在“钢资产登记中心”智能合约模块中拥有一笔100吨规格为XYZ、炉号为123的特钢资产；

在“钢资产登记中心”智能合约模块中为A钢厂生成一笔50吨规格为XYZ、炉号为123的特钢资产，作为找零；

在“钢资产登记中心”智能合约模块中为B轴承厂生成一笔50吨规格为XYZ、炉号为123的特钢资产；

在“钢资产登记中心”智能合约模块中写入一笔至B轴承厂，50吨规格为XYZ的特钢交易；

为了方便操作，“用户操作界面”可提供灵活的基于规格、产品编码、炉号、钢资产字符串的查询方式，以快捷实现交易。

对应的，如图4所示，结合实施例，说明基于区块链的钢铁防伪溯源系统中钢资产加工原理：

钢资产加工信息包括公钥、加工档案字符串、输入材料数组、产出数量、日期时间、钢资产加工字符串。其中输入材料数组为【数组序号、原钢档案字符串/钢制品档案字符串、数量】，其中数量为输入数据，原钢档案字符串/产品档案字符串来自钢制品加工档案信息。产出数量根据钢制品加工档案信息自动生成。

钢资产加工生成的同时，销毁用作加工输入的钢资产登记信息(即销毁输入钢资产)，并生成新的产出钢资产登记信息(即生成加工成果钢资产)。考虑到用来加工的钢资产数量大于需要加工的钢资产数量，还可能需要为加工厂商生成找零的钢资产登记信息(即生成输入钢资产找零)。

例如，根据前文所举的例子，B轴承厂要生产49吨规格为UVW的轴承，共计49000件。根据工序档案登记信息，该加工需要规格为XYZ的特钢，产成率为98％，所以需要50吨。而B轴承厂在“钢资产登记中心”智能合约模块中拥有一笔50吨规格为XYZ、炉号为123的特钢，B轴承厂可以发起一次加工。执行该加工业务的顺序为：

提交一笔生产49吨规格为UVW的轴承，共计49000件的加工至“钢资产加工中心”智能合约模块，该次加工的输入原料为B轴承厂在“钢资产登记中心”智能合约模块中拥有的一笔50吨规格为XYZ、炉号为123的特钢；

销毁B轴承厂在“钢资产登记中心”智能合约模块中拥有的一笔50吨规格为XYZ、炉号为123的特钢资产；

在“钢资产登记中心”智能合约模块中为B轴承厂生成一笔1吨规格为XYZ、炉号为123的特钢资产，作为找零；

在“钢资产登记中心”智能合约模块中为B轴承厂生成一笔49吨，规格为UVW，炉号为123，共计49000件的轴承特钢资产；

在“钢资产加工中心”智能合约模块中写入一笔生产49吨规格为UVW的轴承，共计49000件的加工至“钢资产加工中心”智能合约模块，该次加工的输入原料为B轴承厂在“钢资产登记中心”智能合约模块中拥有的一笔50吨规格为XYZ、炉号为123的特钢；

为了方便操作，“用户操作界面”可提供灵活的基于规格、产品编码、炉号、钢资产字符串的查询方式，以快捷实现交易。

最后需要说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。