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區塊鍊管理系統架構設計與源碼分析

作者:愛炎嘚嘚

區塊鍊溯源是指利用區塊鍊技術,通過其獨特的、不可篡改的分布式賬本記錄特性與物聯網等技術相結合,對商品實作從源頭的資訊采集記錄、原料來源追溯、生産過程、加工環節、倉儲資訊、檢驗批次、物流周轉,到第三方質檢、海關出入境、防僞鑒證的全程可追溯。 各行各業都期待能夠使用區塊鍊技術助力産業更新。美國的農業巨頭嘉吉公司在1月25日宣布,将投資數字化工程資源來開發Hyperledger網絡。旨在通過區塊鍊技術簡化供應鍊。該公司表示,Hyperledger Grid可以“為加速全球食品和農業供應鍊開發區塊鍊和其他資料提供解決方案”。 目前各個國家不同領域的大佬都在研究區塊鍊技術,推動自身行業的發展,尤其是在金融和食品、物品溯源方面,由于區塊鍊的可追溯、不可篡改的特性非常适合最溯源技術。區塊鍊技術可以整合供應鍊不同的層面。

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Hyperledger也是區塊鍊技術的一種,衆所周知區塊鍊技術是多種技術結合的。HyperLedger是一個旨在推動區塊鍊跨行業應用的開源項目, 由 Linux基金會在2015年12月主導發起該項目, 成員包括金融,銀行,物聯網,供應鍊,制造和科技行業的領頭羊。 Fabric 項目的目标是實作一個通用的權限區塊鍊(Permissioned Chain)的底層基礎架構,為了适用于不同的場合,采用子產品化架構提供可切換和可擴充的元件,包括共識算法、加密安全、數字資産、智能合約和身份鑒權等服務。

Fabric 克服了比特币等公有鍊項目的缺陷,如吞吐量低、交易公開無隐私性、無最終确定性以及共識算法低效等問題,使得使用者能夠友善地開發商業應用。另一方面,Fabric 也存在不足之處,如 交易過程還有并發控制的局限性,整體性能還有待提高,底層架構複雜,依賴一些分布式架構等。

Fabric 的元件包括用戶端(Client),網絡節點(Peer),CA(Certificate Authority)節點和排序節點(Orderer)

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傳統國家級溯源平台利用的技術,主要采用掃描産品二維碼通路平台統一資料庫,進而讀取産品資料的技術,模式的不足在于溯源資訊容易造假、監管不嚴等問題。那麼,與傳統的溯源防僞相比,區塊鍊溯源到底有什麼優勢,區塊鍊技術可以解決溯源業務中的哪些痛點?

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從技術本身來看,區塊鍊溯源采用去中心化記賬和共識機制等技術手段,確定資料一旦上鍊有固定的時間戳,被所有人公認,形成高度防篡改、防抵賴的溯源資料集合,進而增強使用者對查詢結果的信任程度。 從結構上來看,區塊鍊溯源應用基本上都采用聯盟鍊的設計,一方面可以擁有高TPS滿足業務需要,另一方面将原本的“一個中心”,變為“多個中心”的架構,由多個中心組成一個可信任的“生态圈”,對資料的真實性進行背書。

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資料溯源技術的關鍵,在于資料模型的建構,它決定了資料起源的擷取、存儲以及後期的使用等操作。首先,需要對不同業務和不同應用的資料進行抽象模組化,并對資料接入進行規範;其次,把不同應用和業務的整個過程劃分不同階段,并對不同階段的業務資料進行分組;最後,通過資料特征辨別擷取到資料的全鍊路曆史版本。

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溯源應用的業務從開始到結束的整個過程中,包含生産、行業、城市、區域、使用者等十多個節點和池塘、林場、農田、生産、加工、包裝、物流等諸多環節。如果要正确的對業務應用進行溯源追蹤,需要對溯源應用的生命周期進行管理。是以,溯源應用的總體架構設計需要包括:應用層、服務層、核心層、基礎層和管理層共5個層次結構,以及33個典型子產品。

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由于區塊鍊技術擁有時序不可逆、資料不可篡改等技術特征,首先,在技術邏輯上能保障溯源體系按照時間順序安全可靠地進行記錄,與實體世界中溯源資訊發生的時序要求天然吻合,而且可以實時對于每個溯源點進行的回溯和定位,進而鎖定責任主體;其次,區塊鍊的分布式存儲和去中心化的投票機制,也在技術邏輯上確定了整個溯源鍊條上的記錄不可篡改,進而避免了在未來真正發生安全事故或有溯源要求時有非法操作行為。

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