[发明专利]基于食品供应链主体信用的改进实用拜占庭共识方法

说明书

本发明公开了基于食品供应链主体信用的改进实用拜占庭共识方法，基于信用的主节点选取机制，随机选取候选主节点成为主节点，主节点在进行共识之前需要预付一定信用值，若是共识完成则归还并给予一定奖励，若共识失败则扣除预付信用。该发明通过动态调整供应链上的参与主体信用度和食品可靠度，并在实用型拜占庭共识之前，关于节点的扩展、主节点的选取，都基于以上信用机制，从而激励参与主体讲信用并为消费者提供食品可靠度参考，提高共识效率，增强主节点的安全性，该算法使之更加符合应用场景，克服原有的局限性。通过改进共识方法，提高共识效率，增强主节点的安全性，同时更适用于基于区块链技术的食品追溯流程，使商家更诚信、消费者更放心。

技术领域

本发明设计区块链技术中的奖惩机制和共识方法，在奖惩机制中，涉及到主 体信用和食品可靠度评估方法；在共识算法方面，涉及到节点扩展机制以及主节 点选取机制。

背景技术

越来越引起人们对食品质量问题的关注。然而食品质量问题关系到每一个消 费者的生命财产安全和切身利益，无论是生产企业还是消费者都希望能够知道自 己的最终食品或消费者的原材料和来源的相关信息，从而保证食品的可靠性、安 全性并了解其品质水平[1]。

对于国家食品药品质量监督局虽然高度重视相关问题的防范和处理，但总有 漏网之鱼，食品安全问题仍然棘手难待。一方面为了满足对安全食品的实际需求， 另一方面满足监督管理部门的监督需要，新的监管方式和技术手段必须应用到食 品监管领域，让食品供应链的全流程记录在案，一旦出现食品安全问题便可及时 准确地追踪到具体的环节和具体的责任人，使得整个供应链的过程完全透明，链 上参与者认真对待，不敢弄虚作假[2]。食品安全追溯能够让消费者和相关监管 部门从中获取到准确的流转信息，食品在每一环节所进行的处理经由方均能够在 系统上体现，每一环节的责任人都记录在系统之中，发生食品安全事故则能有效 地定位和追溯到引起问题的责任人，以此实现监督和控制的作用。因而建立一个 去中心化、可追溯、可监管的食品溯源系统意义重大。

然而目前食品的安全追溯系统中用到各类信息技术，如二维条形码、地理信 息系统、Web服务、RFID、虹膜等。但这些都是中心化数据库，信息在记录过 程中容易被篡改，无法做到真实可信。目前的二维码防伪技术就存在这个问题， 二维码生成简单，复制容易，假冒的二维码扫描出来的信息仍然是真实商品信息， 达不到产品所需的防伪溯源诉求。RFID标签又存在价格高、读写数据易受电磁 干扰，标签数据难以加密，数据易被更改等问题，无法确保数据的安全可靠，难 以担保产品在生产、加工、包装、供应、销售等环节数据的可信追踪。以上追溯 系统的控制方式均集中化，负责追溯数据采集工作的单位单一化从而导致了数据 及系统的中心化，数据簒改难度低，篡改后无法辩识，数据完整性无法被验证。 这样的情况在很大程度上导致了监管部门和消费者对于非官方主导的追溯平台 所提供的信息信任度不高，影响了追溯系统的实施效果。

在食品安全追溯问题中，保障到达消费者手里食品的质量、安全是至关重要 的。而整个社会经济快速地发展导致了人们思想浮躁，只想赚取快钱，许多食品 生产企业全然不顾诚信二字，生产加工出的食品不求质量，缺少商家主动积极保 障食品质量安全、食品可信度，以及自己的诚信值。同时共识机制是区块链技术 的核心基础技术之一，对于基于区块链的食品追溯系统有着至关重要的作用。而 实用拜占庭容错共识算法PBFT作为目前联盟区块链使用较多的共识算法，具有 耗能小，吞吐量高等优点，但存在对带宽要求较高，节点数量固定，缺乏动态性 等缺陷。在食品追溯模型中应具有很高的扩展性，网络中节点众多，PBFT具有 很大的局限性。

发明内容