[发明专利]一种基于区块链技术的大型农产品溯源管理系统

权利要求书

1.一种基于区块链技术的农产品溯源管理系统，包括：管理节点、农产品利益相关方节点、区块链管理子系统、区块链溯源子系统构成一个整体；管理节点服务器部署区块链管理子系统，农产品利益相关方节点的计算机或APP上部署区块链溯源子系统。

2.所述管理节点为平台根节点，是系统的核心管理者；所述农产品利益相关方节点为种植户节点、农资厂商节点、检测机构节点、经销商节点、物流仓储节点和消费者节点，是系统的协作者；管理节点和农产品利益相关方节点通过P2P网络连接在一起，即节点和节点之间采用点对点方式连接。

3.所述区块链管理子系统又包括：密钥管理模块、新增节点模块、数据上传模块、数据检索模块、区块链数据库、关系数据库；所述区块链溯源子系统包括：数据上传模块、生成二维码模块、数据检索模块、区块链数据库、关系数据库。

4.所述密钥模块为非对称密钥管理体系，它负责为新增节点产生一对密钥，即公钥和私钥，公钥加密的数据只有私钥能解开，私钥数字签名的文件只有公钥能验签。公钥存在于节点的计算机中，可以公开，用于加密数据和验证签名；私钥存在于usbkey中，不能公开，用于解密数据和个人签名，该模块用于保障系统数据的安全性和不可抵赖性。

5.所述新增节点模块包括如下步骤：新的农产品利益相关方节点向管理节点申请加入农产品溯源管理区块链网络，填写节点资料并提交资质证明文件；管理节点审核新节点信息通过后，将新节点信息保存到关系数据库中，并向新节点分配一对非对称密钥，包括一把加密密钥即公钥和一把签名密钥即私钥。公钥用于加密和校验签名；私钥标识节点身份，用于解密和数字签名；私钥放入usbkey中，被新增的农产品利益相关方节点领走，并自行保管。

6.所述数据上传模块包括如下步骤：

a.任意一个节点需要上传数据时，首先该节点生成一个新的区块，该区块包括区块头和区块体；区块头包括：上一区块的哈希值、本区块标识、Merkle根、随机数和时间戳；区块体包括：农产品ID、原始数据、使用该节点的私钥对原始数据进行签名产生的交易签名、该节点的公钥；Merkle根通过对区块体的原始数据执行Merkle Tree算法生成，它使数据不能被篡改；本区块标识由上一区块的哈希值、Merkle根、随机数和时间戳计算哈希值产生，它使区块被唯一标识；

b.所述的原始数据由农产品利益相关方节点采集，主要包括：农产品生产者身份信息、产地地理信息、环境检测数据、农资使用数据、农资检测数据、种植全程管理数据、采收加工管理数据、包装材料质检数据、农产品质检数据、仓储管理数据和物流信息等；农产品ID使用UUID算法生成，农产品ID是一种全局ID，它使区块链分布式系统中的所有农产品元素，都能有唯一的辨识信息；

c.上述节点将新区块广播到区块链网络，其他节点接受到新区块后使用该区块体的公钥对区块体的交易签名进行验签，如果验签通过，再验证Merkle根，如果Merkle根验证通过，再验证区块标识，如果都通过则将该区块写入节点自己的缓存区；如果验签失败，表示产生该区块的节点身份不正确，则将新区块丢弃；如果验证Merkle根失败，表示该区块体的数据被篡改过，则将新区块丢弃；如果验证区块标识失败，表示该区块头的数据被篡改过，则将新区块丢弃；

d.区块链网络节点将新区块成功写入自己缓存区后，接着执行pbft共识算法流程，如果所有节点达成共识，则将新区块从缓存区中取出，每个节点使用自己的公钥对新区块的区块体进行加密后存储到本节点的区块链数据库中，同时将区块头的区块标识、农产品ID和原始数据的摘要信息建立映射关系存储到关系数据库中。如果不能达成共识，则所有节点将新区块从自己的缓存区中删除。

7.所述的生成二维码模块步骤如下：节点从关系数据库中取出农产品ID，利用二维码生成算法将农产品ID生成二维码图片，将图片地址返回节点，节点工作人员获取二维码图片并将二维码图片打印在农产品包装上。

8.所述的数据检索模块包括如下步骤：

a.在任一节点PC端输入检索主题(或者通过APP扫描二维码，解析出农产品ID，APP连接到管理节点，使用农产品ID作为主题进行检索)，先在本节点的关系数据库中通过主题找到原始数据摘要信息，再通过原始数据摘要信息找到对应的农产品ID，再通过农产品ID找到对应的所有区块标识，再通过区块标识从区块链数据库中找到区块；

b.从区块里取出加密的区块体，节点再使用自己的私钥解密区块体，得到区块体的明文，从明文里取出原始数据，返回请求端。如果请求节点没有私钥或者私钥不正确，则返回节点身份验证失败提示信息。