区块链复合溯源方法及溯源与标识解析系统

技术领域

本发明属于区块链技术领域，具体涉及多方数据协同及数据共享、数据交叉验证、复合溯源及标识解析技术。

背景技术

区块链技术是一种分布式账本式的数据处理技术，结合密码学、分布式数据库、P2P网络、共识机制、时间戳技术、智能合约等关键核心技术，实现数据的可信存储与安全共享，属于一种全新的分布式基础架构与计算范式。国家和地方省市鼓励推进区块链应用发展与应用，各行业在此环境下积极探索区块链应用场景，促进相关区块链技术完善与更新。

目前，将区块链技术应用于共享模式下的供应链上下游企业和平台，解决了数据处理、信息存储过程中的中心化和信任问题，同时，区块链技术包含时间戳技术和分布式记账技术可以解决一些商品在流通过程中的溯源防伪问题，因为，区块链基于P2P技术实现点对点传输网络，相互之间的沟通不依赖中心节点控制，且双方自动生成交易信息，然后全网广播实现交易过程，此外，哈希函数、非对称加密算法以及默克尔树结构能够保证线下车辆、场站、货源等物流信息在线上实现传输过程中的自动化、安全、保密和隐私保护，对基于区块链技术的商品信息追溯的传输过程提供了可信、安全、高效的保障。因此，基于区块链技术的物流追溯机制模型是一种去中心化的分布式数据存储技术，所有数据信息都会存储于区块链全网的多个节点或全部节点中，保证交易数据的真实性和透明化，同时防止交易数据被篡改，自然建立起去中心化的安全信用体系。

虽然区块链在溯源领域具有上述优势和前景，但由于区块链自身尚处于发展初期，其核心技术的发展尚需要不断更进，对于解决特定区块链的应用场景的方案还存在不少瑕疵，例如商品信息追溯区块链发展初期存在信息服务商与运输商之间信息不对称的问题，由于区块链分布式共识机制带来系统效率的瓶颈以及安全隐患尚存在问题。因此，亟需一种区块链复合溯源方法，解决溯源过程中的信息不对称以及数据处理的效率问题。

发明内容

本发明基于上述背景和现有技术所存在的问题，拟设计区块链复合溯源方法及溯源与标识解析系统，其中，本发明的方法能够实现工业互联网领域中工业产品从核心部件到制造加工的全过程实时溯源监管。本发明系统的实现包括区块链复合溯源系统及标识解析系统，提高区块链进行节点或数据处理方法的效率，进而促进全面实现安全高效的商品溯源过程。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种区块链复合溯源方法，具体实现步骤包括：

身份认证模块为区块链各组织或节点(供应商、企业、用户)及其商品(工业品)生成身份标识，区块链各组织或节点内商品关键信息在上链前，进行标识解析，使得各组织或节点内商品关键信息一一对应；所述商品为核心部件或整机产品；

将区块链各组织或节点内商品关键信息转化为具有数据格式的数据；

对所述数据和数据格式在上链前进行验证，数据验证通过后将所述商品关键信息上链，形成区块链数据索引及摘要，将处理完毕的区块链数据索引及摘要存入区块链缓存数据库，并将数据验证通过结果广播到全网；

获取区块链验证通过后的区块链数据，同时整机制造商通过标识解析获取产品维修信息，建立核心部件信息追溯机制，实时采集商品数据，形成区块链复合溯源体系，实现商品溯源过程；

所述溯源过程中实时更新比对区块链数据和数据对应的节点的状态(特别注意身份标识的比对)，确保数据的安全，保证区块链各组织或节点内商品关键信息数据平衡，基于此完成区块链各组织或节点内商品关键信息上链，实现后续商品溯源。

进一步地，所述身份认证模块管理身份标识，且通过抽取全局基础信息表、全局身份信息表和全局商品状态信息表中的信息数据生成和分配所述身份标识，具体实现步骤包括：

将商品标识及其对应的标准识别码和数字化编码及其在全局身份信息表的编码地址存储于全局基础信息表中，用于商品索引，所述标准识别码包括身份认证信息、相关地址信息、来源方信息以及用户权限信息；

将商品身份信息以及对应身份信息的公钥和信任评价价值信息存储于全局身份信息表中；

记录商品在区块链中的操作行为，并实时更新记录于全局商品状态信息表中，所述信任评价价值信息包括商品加入、身份关联记录和跨域访问记录，作为商品可信评价的参考；

所述全局基础信息表存储于商品溯源服务器中，所述全局身份信息表和全局商品状态信息表存储于区块链信息存储服务器中。

进一步地，所述标识解析，具体实现步骤包括：

标识识别器发起标识解析请求，区块链系统节点调用智能合约实现异构标识体系类型识别，触发智能合约识别商品编码结构，利用字符编码特征进行分割与反置，添加相应的标识根后缀，从而将物体的标识转换为具有唯一对应的标准域名格式，最终使用DNS协议完成解析；

区块链系统根据异构标识类型，查询对应标识体系账本，在该解析结果已存在于账本中的情况下，区块链系统直接返回解析结果；在未查询到相关解析记录的情况下，则将解析请求在对应的标识体系通道中进行广播；

标识体系通道内的节点请求成为解析节点，通过验证节点验证选出解析节点，且选取解析节点是实时进行的，加入出错阈值限制出错率较高的节点加入解析服务器进行标识解析，通过部署解析节点的智能合约完成标识解析服务，以区块链交易账本的形式记录解析结果；

区块链系统将解析结果返回标识识别器。

进一步地，所述商品信息追溯机制，具体实现步骤包括：

收集生产制造商核心部件生产过程信息，将核心部件编号、类型、日期等多种信息与核心部件检测证明文件的哈希值都存入区块链，以便供应链中其他实体获取核心部件材料和核心部件生产相关信息；

收集商品交易参与方的商品信息及其生产涉及到的相关信息并上传到区块链，例如部件产地、型号、标签、标准识别码、编号、去向等，同时相关材料或生产质量检测及供应商资格证明相关文件存入IPFS分布式数据库中，生成文件返回哈希值同商品其他信息一同写入区块链；

实时更新对商品及其核心部件的操作信息，所述操作通过设置相关智能合约实现交易信息的及时更新，以这种方式录入和更新交易信息的实现核心部件信息在供应链中的连续性，防止信息断裂；

控制商品交易和数据查询权限，使得参与交易的实体查询与自己相关的交易数据，依照权限查看卖方提供的商品信息文件，无权查看未进行交易的其他实体提供的信息，无权获取其核心部件的详细资料；

引入监管机构作为节点监督商品上下链交易行为，所述监管机构跨实体获取所有交易信息及证明文件，不受权限控制约束；

通过扫描商品标签，标识识别器连接商品溯源服务器，查询区块链上商品信息，包括查询交易数据追溯原材料与相关生产制造信息及其检测证明文件作为返回查询结果，将查询结果作为来源凭证，提供给需求方；

使得监管机构通过信息查询得到核心部件及其商品流通过程中涉及的供应商、生产商、分销商、制造厂家和零售商等商家信息，核心部件或商品出现问题时可及时通知需求方，进行核心部件或商品召回，减小各方损失。

进一步地，所述区块链复合溯源过程中，在商品溯源服务器中为标识识别器注册身份信息，对标识识别器的身份进行验证，商品溯源服务器预先存储标识识别器的注册信息，在初次启动标识识别器后，根据厂商预先分配给商品的标签，获得标签对应的标准识别码，进而获取商品编码，同时在商品溯源服务器中将标识识别器识别的商品编码发送到信息存储服务器，信息存储服务器根据商品编码找到相应的区块链接口地址，调用相应的区块链智能合约接口，查询商品上链信息。

进一步地，所述区块链复合溯源过程中，注册流程包括：

商品溯源服务器接收标识识别器发送的注册请求，通过身份认证模块认证标识识别器身份；

商品溯源服务器存储标识识别器的注册信息，对发送注册信息的标识识别器进行身份认证和注册。

进一步地，所述区块链复合溯源过程中，所述标签附着于商品之上，通过标识识别器对标识进行识别解析，获得其标准识别码，所述标准识别码在标识识别器中通过解析生成，并缓存于标识识别器中，标识识别器将标准识别码发送到商品溯源服务器，在商品溯源服务器中比对预先存储的商品编码，比对标准识别码对应的商品编码，将其转换为信息存储服务器对应的报文格式，并将商品编码发送到信息存储服务器处理，将商品编码转换成标准域名格式，并得到商品编码所对应的地址，由信息存储服务器调用区块链智能合约接口，进行溯源信息查询；所述商品编码作为进入所述信息存储服务器唯一属性加密密钥，不同商品编码对应不同信息存储服务器接入区块链访问接口地址，保证商品数据的安全。

另一方面，本发明提出了一种区块链复合溯源系统，具体组成结构包括：

身份认证模块：用于生成及分配身份标识，维护及管理全局基础信息表、全局身份信息表和全局商品状态信息表；

标识识别器：用于识别标签，解析商品电子标签，存储或比对标准识别码，获得商品编码；

商品溯源服务器：用于存储全局基础信息表、全局身份信息表和全局商品状态信息表；

信息存储服务器：用于区块链管理器的链下数据存储，用于存储或更新商品状态(操作记录)信息，并适配连接区块链应用接口的地址；

区块链管理器：存储数据库的索引信息和用户操作记录的摘要信息。

第三方面，本发明提出了一种实现区块链复合溯源方法的标识解析系统，所述标识解析系统位于标识识别器中，用于商品及其核心部件的标识识别及解析，具体组成包括：

标识解析智能合约实现器：接收标识识别器的标识解析请求，触发标识解析智能合约执行识别异构标识体系类型，根据不同的标识类型进而调用编码解析智能合约执行识别商品编码结构，利用字符编码特征进行分割与反置，添加相应的标识根后缀，从而将商品的标识转换为具有唯一对应的标准域名格式，最终使用DNS协议完成解析；

标识解析查询器：用于对标识解析结果进行查询及返回结果到标识识别器或广播解析请求；

标识解析服务器：用于连接区块链全网验证节点进行解析节点的选取，为解析节点部署智能合约完成标识解析服务，以区块链账本形式记录解析结果；

阈值控制器：用于限制出错率较高的节点加入解析服务器进行标识解析。

本发明的优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，具体实现可参照发明内容相关部分，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。本发明至少包括以下有益效果：

(1)本发明提出一种新的区块链溯源方法，是一种复合溯源方法，适用于工业互联网、物联网等工业实体溯源领域，更有效解决这些领域在信息服务商与运输商之间信息不对称的问题。

(2)本发明的区块链复合溯源方法，采用身份认证、标识控制(标识生成、识别与解析)、数据上链查询储存等步骤，实现一种区块链复合溯源体系，有效实现商品溯源过程。

(3)本发明在身份认证模块，结合商品溯源服务器及区块链的信息存储服务器，有效进行身份标识的生成及分配。

(4)本发明可扩展引入监管机构，防止造假、欺诈等行为，减少各方损失，且除了权威的监管机构，其他各方实行权限控制无权查询不相关信息，确保各方数据隐私和安全。

附图说明

图1为本发明区块链复合溯源实现流程图；

图2为本发明复合溯源区块链数据流转过程图；

图3为本发明标识解析服务示意图。

具体实施方式

为了清晰地阐述本发明，使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合了本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。下面将附图结合具体实施方式对本发明的技术加以详细说明。

技术解释：

域名系统(DomainName System，DNS)是互联网的一项服务，作为将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够更方便地访问互联网。DNS使用TCP和UDP端口53。当前，对于每一级域名长度的限制是63个字符，域名总长度则不能超过253个字符。DNS协议是用来将域名转换为IP地址(也可以将IP地址转换为相应的域名地址)。

具体实施例1：

图1示出了本发明区块链多方协同交叉验证的一种实现形式，图中体现了区块链多方协同交叉验证及复合溯源实现流程，具体实现步骤包括：

Step1：身份认证模块为区块链各组织或节点(供应商、企业、用户)及其商品生成身份标识，各供应商、企业、用户将内核心部件或整机产品(工业品)关键信息在上链前，进行标识解析，使得各组织或节点与内核部件或整机产品关键信息一一对应；其中，商品可为核心部件或整机产品等，所述身份认证模块管理身份标识，且通过抽取全局基础信息表、全局身份信息表和全局商品状态信息表中的信息数据生成和分配所述身份标识，其中，全局基础信息表：存储商品电子标签对应的标准识别码及其在全局身份信息表的编码地址，用于商品索引；全局身份信息表：存储商品身份信息以及对应身份信息的公钥和信任评价价值信息；全局商品状态信息表：记录商品在区块链中的操作行为，包括商品加入、身份关联记录和跨域访问记录，可作为商品可信评价的参考；所述全局基础信息表存储于商品溯源服务器中，所述全局身份信息表和全局商品状态信息表存储于区块链的信息存储服务器中。具体实现步骤包括：

S11：将商品标识及其对应的标准识别码和数字化编码及其在全局身份信息表的编码地址存储于全局基础信息表中，用于商品索引，所述标准识别码包括身份认证信息、相关地址信息、来源方信息以及用户权限信息等；

S12：将商品身份信息以及对应身份信息的公钥和信任评价价值信息存储于全局身份信息表中；

S13：记录商品在区块链中的操作行为，并实时更新记录于全局商品状态信息表中，所述信任评价价值信息包括商品加入、身份关联记录和跨域访问记录，作为商品可信评价的参考。

Step2：将区块链各供应商、企业、用户内核心部件或整机产品(工业品)关键信息转化为具有数据格式的数据；

Step3：对所述数据在上链前进行验证，数据验证通过后将所述关键信息上链，形成区块链数据索引及摘要，将处理完毕的区块链数据索引及摘要存入区块链缓存数据库，并将数据验证通过结果广播到全网；

Step4：获取区块链验证通过后的区块链数据，整机制造商通过区块链调用智能合约获取商品维修等信息，建立核心部件信息追溯机制，商品数据实现可信采集，形成区块链复合溯源体系，实现商品溯源过程。

其中，

所述商品信息追溯机制，如图2所示，具体实现步骤包括：

S41：收集生产制造商核心部件生产过程信息，将核心部件编号、类型、日期等信息与核心部件检测证明文件的哈希共同存入区块链，以便供应链中其他实体获取核心部件材料和核心部件生产相关信息；

S42：核心部件信息上传：收集商品交易参与方的商品信息及其生产涉及到的相关信息并上传到区块链，例如部件产地、型号、标签、标准识别码、编号、去向等，同时将材料质量检测及供应商资格证明相关文件存入IPFS分布式数据库中，将文件返回哈希同核心部件其他信息一同写入区块链；

S43：交易信息更新：实时更新对商品及其核心部件的操作信息，此处涉及到的操作通过设置相关智能合约实现；例如核心部件生产商B购买了供应商A的材料，B收到材料后由A利用智能合约写入交易信息，将交易哈希和交易双方身份信息、交易内容(材料信息等)、交易日期、供应商资格证明等信息写入交易记录。B对零件进行加工生产出核心部件，并进行质检，然后将核心部件信息存储到区块链中，其质检文件存入IPFS分布式数据库中。分销商C向B购买核心部件，交易完成后B更新交易信息。整机制造商D向分销商C购买核心部件，交易完成后C更新交易信息，如果没有分销商则B到C，C到D的交易步骤可省略，即在没有C的情况下直接由B将核心部件销售给D。整机制造商D将整机产品加工制造出来，并通过质检，将整机产品信息索引及相关摘要存储到区块链中，且上传质检文件存入IPFS分布式数据库中，以这种方式将交易信息实时录入区块链实现核心部件信息在供应链中的连续性，防止信息断裂；

S44：权限控制：控制核心部件的交易和数据查询权限，使得参与交易的实体查询与自己相关的交易数据，查看卖方提供的核心部件信息文件，无权查看未进行交易的其他实体提供的信息，无法获取其核心部件的详细资料；

S45：引入监管机构监督商品供应链交易行为，所述监管机构跨实体获取所有交易信息及证明文件，不受权限控制约束，防止造假、欺诈等行为；

S46：信息查询：通过扫描商品标签，标识识别器连接商品溯源服务器，进而查询区块链上可行信息，包括查询交易数据追溯原材料与相关生产制造信息及其检测证明文件作为返回查询结果，将查询结果作为来源凭证，提供给需求方；

S47：使得监管机构通过信息查询得到核心部件及其商品流通过程中涉及的供应商、生产商、分销商、制造厂家和零售商等商家信息，核心部件或商品出现问题时可及时通知购需求方进行核心部件或商品召回，减小各方损失。

Step5：溯源过程中实时更新比对区块链数据和数据对应的节点的状态，保证区块链各组织或节点内商品关键信息数据平衡，确保数据的安全，基于上述操作，基本完成区块链各供应商、企业、用户内核心部件或整机产品(工业品)关键信息上链，利用区块链实现上链信息不可篡改进一步协同保障实现防伪实现溯源。

实施例2：

本实施例提出了一种实现多方协同交叉验证的区块链复合溯源系统，具体组成结构包括：

身份认证模块：用于生成及分配身份标识，维护及管理全局基础信息表、全局身份信息表和全局商品状态信息表；

标识识别器：用于识别标签，解析商品电子标签，存储或比对标准识别码，获得商品编码；

商品溯源服务器：用于存储全局基础信息表、全局身份信息表和全局商品状态信息表；

信息存储服务器：用于区块链管理器的链下数据存储，用于存储或更新商品状态(操作记录)信息，并适配连接区块链应用接口的地址；

区块链管理器：存储数据库的索引信息和用户操作记录的摘要信息。

其中，所述标识识别器在商品溯源服务器中注册身份信息，对标识识别器的身份进行验证，商品溯源服务器预先存储标识识别器的注册信息，在初次启动标识识别器后，根据厂商预先分配给商品的标签(电子标签)，获得标签(电子标签)对应的标准识别码，进而获取商品编码，同时在商品溯源服务器中将标识识别器识别的商品编码发送到信息存储服务器，信息存储服务器根据商品编码找到相应的区块链接口地址，调用相应的区块链智能合约接口，查询商品上链信息。其中，注册流程包括：

首先，商品溯源服务器接收标识识别器发送的注册信息请求，通过身份认证模块认证标识识别器身份；

其次，商品溯源服务器存储获取的标识识别器的注册信息，对发送注册信息的标识识别器进行身份认证和注册。

所述标签附着于商品之上，通过标识识别器对标识进行识别解析，获得其标准识别码，所述标准识别码在标识识别器中通过解析生成，并缓存于标识识别器中，标识识别器将标准识别码发送到商品溯源服务器，在商品溯源服务器中比对预先存储的商品编码，找到标准识别码对应的商品编码，将其转换为信息存储服务器对应的报文格式，并将商品编码发送到信息存储服务器处理，将商品编码转换成合适的域名格式(标准域名格式)，并得到商品编码所对应的地址，由信息存储服务器调用区块链智能合约接口，进行溯源信息查询；所述商品编码作为进入所述信息存储服务器唯一属性加密密钥，不同商品编码对应不同信息存储服务器接入区块链访问接口地址，保证商品数据的安全。

实施例3：

本实施例提出了一种实现区块链复合溯源方法的标识解析系统，如图3所示，所述标识解析系统位于标识识别器中，用于商品及其核心部件的标识识别及解析，具体组成包括：

标识解析智能合约实现器：接收标识识别器的标识解析请求，触发标识解析智能合约执行识别异构标识体系类型，根据不同的标识类型进而调用编码解析智能合约执行识别商品编码结构，利用字符编码特征进行分割与反置，添加相应的标识根后缀，从而将物体的标识转换为具有唯一对应的标准域名格式，最终使用DNS协议完成解析；

标识解析查询器：用于对标识解析结果进行查询及返回结果到标识识别器或广播解析请求；

标识解析服务器：用于连接区块链全网验证节点进行解析节点的选取，为解析节点部署智能合约完成标识解析服务，以区块链账本形式记录解析结果；

阈值控制器：用于限制出错率较高的节点加入解析服务器进行标识解析。

其中，

如图3所示为本发明标识解析结构图，所述标识解析，具体实现步骤包括：

(1)标识识别器发起标识解析请求，区块链系统节点调用智能合约实现异构标识体系类型识别，触发智能合约识别商品编码结构，利用字符编码特征进行分割与反置，添加相应的标识根后缀，从而将物体的标识转换为具有唯一对应的标准域名格式，最终使用DNS协议完成解析；

(2)区块链系统根据异构标识类型，查询对应标识体系账本，若该标识解析结果已存在于账本中，区块链系统直接返回解析结果；若未查询到相关解析记录，则将解析请求在对应的标识解析通道中进行广播；

(3)标识体系通道内的节点请求成为解析节点，通过验证节点验证选出解析节点，且选取解析节点是实时进行的，加入出错阈值限制出错率较高的节点加入解析服务器进行标识解析，通过部署解析节点的智能合约完成标识解析服务，以区块链交易账本的形式记录解析结果；

其中，标识解析的过程中主要存在两种解析出错的情况：

1)为标识解析体系设立最大响应时间，解析节点无法在该响应时间内完成解析，即判定该解析服务出错；

2)利用超级账本交易背书流程的机制，使得解析请求由解析节点和背书节点共同完成，当背书节点验证的解析结果与解析节点不一致时，即判定解析出错。

(4)区块链系统将解析结果返回标识识别器。

对于系统实施例而言，由于其可作为方法实施例的发生装置，所以描述的比较简单，相关之处及操作过程参见方法实施例的部分说明即可。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对本发明的多方协同交叉验证及复合溯源方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。