CN109410076A - 基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开的基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台，包括区块链数据采集与存储子***、保险业务交易管理子***、公共服务门户、第三方接口服务子***、数据统计子***；其中，区块链数据采集与存储子***收集信用数据文件以及与信用数据文件相关的比特币区块链相关的信息，且经由各个信息节点进行信息验证后收录进该子***的区块链中存储；保险业务交易管理子***用于面向保险公司提供在线交易管理服务；公共服务门户用于提供保险交易结果及交易文件在线查询。本发明通过区块链技术，把农业企业各类生产经营活动过程数据与金融的保险业务进行捆绑，在实现互联网保险产品的创新同时，为涉农企业带来农产品增值及降低涉农企业风险。

Description

基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台

技术领域

本发明涉及农业保险公共应用服务领域，特别涉及基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台。

背景技术

由于农产品生产的非标准化，农业企业生产过程的复杂性，保险公司无法设定一个比较客观的风控标准来审核企业的申购需求。

因此有必要设计一种新的农产品溯源保险公共服务***来解决该问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台，包括区块链数据采集与存储子***、保险业务交易管理子***、公共服务门户、第三方接口服务子***、数据统计子***；其中，

区块链数据采集与存储子***，将信用数据文件以及与信用数据文件相关的比特币区块链相关的信息传输到所述区块链数据采集与存储子***中，且经由各个信息节点进行信息验证后收录进所述区块链数据采集与存储子***的区块链中存储；

保险业务交易管理子***，面向保险公司提供在线交易管理服务，用户通过第三方平台发起申购请求，保险业务交易管理子***查询区块链采集的企业信用数据进行评估并提交是否同意申购的评估结果，然后反馈给保险公司业务***，保险公司业务***根据结果进行交易并生成保单号及保单文件，同时将保单反馈给所述保险业务交易管理子***，所述保险业务交易管理子***记录下保单交易文件，并提交给第三方平台结果查询；

公共服务门户，用于提供消费者和企业进行保险交易结果及交易文件在线查询；保障保险交易的公平性；

第三方接口服务子***，用于面向第三方平台，提供保险在线申购及理赔的接口通道，同时提供保险交易文件的查询服务；所述第三方平台包括但不限于溯源平台，电商平台；

数据统计子***，用于面向本平台业务管理人员提供数据统计分析服务，为业务发展提供数据分析基础。从数据层面引导本平台业务调整发展。

所述区块链数据采集与存储子***，在传输之前首先将信用数据文件摘要信息上传到比特币区块链，并获取相关的比特币区块链信息；然后将该信息与企业的ZCash地址整合成交易信息后传入所述区块链数据采集与存储子***中，传输时需对数据进行签名保证其完整性；接着将信用数据文件本身上传到***中并由所有参与节点接收；同时还具备辅助功能，所述辅助功能包括获取比特币区块链信息的历史记录查询功能与信用数据文件信息传输记录查询的功能。

所述比特币区块链只记录企业信用数据相关的交易信息，而信用数据文件本身则保存在节点的本地文件***中；同时每个节点会定时与其他节点进行信息交流。确保区块链文件与本地信用数据文件的完整性与正确性。

所述区块链数据采集与存储子***，包括信用信息文件防篡改模块、区块链传输模块、区块链信息维护模块；其中

信用文件防篡改模块，承担着防止信用信息文件在不知情的情况下被修改，因为当保险交易成功后，在信用信息文件作为交易参考材料时，都有可能被修改。在这一个模块中，***计算信用信息文件的SHA256哈希值，利用该哈希值生成比特币地址，向该地址发起一笔交易，收录入比特币区块链中，在经过M次确认后该交易便永久成为了比特币区块链数据的一部分，任何人都可随时查看；所述M≥1，为预设值；

区块链传输模块，用于生成ZCash地址，组合信用信息与传输信用信息文件；所述信用信息包括进行文件防篡改处理后返回的用于节点验证的比特币交易信息，信用信息文件的SHA256哈希值、ZCash地址；组合后信用信息后广播给网络中的各节点，并保存相关记录在本地数据库中；

区块链信息维护模块，用于创建区块链文件，维护区块的Merkle路径数据，接收用户广播的信用信息并做校验，成功后给用户提示信息，并接收用户发过来的信用信息文件，之后将信用数据收录入当前区块中，并向其他节点同步区块信息；每个节点在***中都是主动节点，即积极响应其他节点检查和下载区块链数据的请求。

所述信用文件防篡改模块，包括2SHA256哈希计算模块、信用信息文件防篡改信息生成模块、信用信息文件防篡改信息获取模块；其中

2SHA256哈希计算模块，用于计算信用信息文件的哈希值，在计算之前多次调用update函数读取文件的全部内容；通过直接将字符串的字节数组传入digest函数来进行字符串的计算；

信用信息文件防篡改信息生成模块，用于向OriginStamp发送防篡改信息请求：在生成篡改信息之前在OriginStamp的网站生成一个token，并保存；调用HTTP请求，以POST请求格式发送文件哈希，同时在Authorization字段中加入OriginStamp的token；之后将创建一个文件防篡改信息的消息类；调用LevelDB存储模块将为提交比特币网络的防篡改信息存入防篡改记录数据库；

信用信息文件防篡改信息获取模块，根据文件哈希向OriginStamp获取该文件哈希的比特币交易信息并更新数据库：调用HTTP请求，以GET方式获取比特币交易信息，将文件哈希添加在url的末尾；返回的数据以序列化的JSON格式字符串形式展示；将JSON反序列化即得到所需信息，所需信息包括交易哈希、私钥、公钥、交易输出地址、seed。

所述区块链传输模块，包括企业信用信息管理模块、区块链传输子模块，其中

企业信用信息管理模块，首先根据获取文件哈希获取数据库中的防篡改信息；接着根据防篡改信息与ZCash地址组合成信用信息；最后向随机节点发送信用信息与信用信息文件，并接收验证结果，若成功则将收到一个信用哈希，否则为null，若信用哈希不为空则存储信用哈希；

区块链传输子模块，包括组合信用信息模块、加密与签名模块；其中组合信用信息模块用于组合防篡改信息中的交易信息与seed成信用信息，同时还需对信用信息进行签名，并附上验证签名的公钥，让节点验证信息完整性；加密与签名模块使用RSA加密算法与椭圆曲线加密算法进行加密与签名操作，公私钥以及签名与内容本身都以字符串形式存储；所述椭圆曲线加密算法使用bitcoinj库操作，该库集合了比特币相关协议与加密相关的操作，选用secp256k1椭圆曲线为生成公私钥的曲线，根据seed的哈希值生成比特币地址；

所述区块链传输模块的网络部分运行一个独立线程获取主动节点IP地址；在获取信用信息与信用信息文件后，将其发送到随机的节点，并等待验证结果。

所述区块链信息维护模块，包括信用信息验证模块、区块链信息维护子模块、区块链信息自省与交流模块，其中

信用信息验证模块有一个线程监听在端口8098上，接收信用信息与信用信息文件，并进行信用验证；

区块链信息维护子模块，让节点监听在8098端口上，并从节点内部获取信用信息与信用信息文件存储路径，在正点时刻创建一个区块，获取这个区块中所有信用信息，并计算其Merkle根；接着组合区块信息，计算区块哈希，更新最新区块哈希，并按照数据库存储要求存储相关数据；

区块链信息自省与交流模块，以最近一个星期内的区块交易为准，即前168个区块；根据最近区块的哈希值，在LevelDB中沿着区块链往前查找168个区块，在自省模块中，计算每个区块中的信用信息文件的哈希与信用信息是否一致，在交流模块中选择超过一半的存储在本地节点对等节点，做区块Merkle根信息校验。

所述保险业务交易管理子***查询区块链采集的企业信用数据进行评估并提交是否同意申购的评估结果，具体如下：

从区块链数据采集与存储子***抓取与待评估企业相关的数据信息，并将该数据信息存储到预设的数据镜像区；

提取数据镜像区的数据信息，根据各个数据信息与待评估企业的信用的相关度对数据信息进行分拣；

根据各数据信息的范围建立对应的信用值分配表，并根据信用值分配表和权重分配表为每一个分拣后的数据信息分配信用值和权重值，并将各个分拣后的数据信息与对应的信用值存储到数据存储区；

提取数据存储区的数据，并根据预设的处理模型对从数据存储区提取出的数据进行处理，产生评估结果；

根据评估结果生成评估报告。

所述待评估企业相关的数据信息包括企业主体信息、第三方检测信息、产品溯源信息、第三方电商平台交易信息。

所述从区块链数据采集与存储子***抓取与待评估企业相关的数据信息，是根据预设的搜集关键词从区块链数据采集与存储子***抓取与待评估企业相关的数据信息；搜集关键词包括待评估企业的名称或组织机构代码；预设N个分拣关键词，根据从数据镜像区提取出的数据信息中是否含有分拣关键词来判断该数据信息是否与待评估企业的信用相关，N≥1。

所述从区块链数据采集与存储子***抓取与待评估企业相关的数据信息，具体为：

预设分拣关键词；

从数据镜像区提取数据信息；

对提取的数据信息按预设的关键词进行检索，根据该信息中是否含有预设的分拣关键词来判断该数据信息与待评估企业信用的相关度；

根据与待评估企业信用的相关度对对应的数据信息分拣，并删除与待评估企业信用无关的数据信息。

所述信用值分配表中包含各数据信息来源以及各数据信息来源对应的信用值。

所述预设的处理模型，具体为：

S＝∑(ωi·Ai)，i≥1；

其中，S为评估结果，Ai为从数据存储区提取出的第i个数据信息的信用值；ωi为从数据存储区提取出的第i个数据信息的权重。本处理模型提供了一种基于区块链技术的企业信用评估方法，通过抓取到的待评估企业的数据信息，并通过对该数据的分拣保留与企业信用相关的信息，保证各个信息均能够反映企业信用。

如此，可提高评估过程中所使用数据的全面性以及数据的针对性，使得对于待评估企业的信用评估更加准确。同时，根据经过分拣后的数据信息及信用值分配表，为每个分拣后的数据信息分配信用值，并根据权重分配表为每个分拣后的数据信息分配权重值，用信用值和权重值来表示各个分拣后的数据信息反映待评估企业的程度，然后对其进行加权求和，并根据计算结果对企业信用进行评估，如此能够准确反映出企业的信用度。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明通过区块链技术，对接省农口的各个地市的溯源***，征信***，农业企业经营管理***，动物防疫检疫***，整合成一个溯源信息查询产品，农业企业在申请打码的时候可以在线申购溯源险，保险公司通过查询溯源信息即可完成风险评估，以此降低保险公司与监管的营运成本、降低操作和道德风险、提高风险控制能力、降低商业合作信任的门槛、进入农产品质量安全责任险这块全新的市场。

2、本发明旨在打造基于区块链技术形成的农业保险公共应用服务平台，解决农业保险门槛过高，企业信用数据缺乏的问题。本发明利用区块链技术建设一套能为保险公司以涉农企业提供在线风险评估的体系，同时建设一个在线农产品质量安全保险申购平台，为各个第三方平台(包括溯源平台，电商平台)提供接口，使得企业可在各个第三方平台的业务流程中即可实现农产品质量安全险的申购与理赔。具体包括：区块链数据采集与存储子***，保险业务交易管理子***，公共服务门户，第三方接口服务子***，数据统计子***。

3、本发明在建立自己的区块链的同时，充分利用了现有的并且取得广泛认可的公有区块链如比特币来为本发明***提供存在性证明(Proof of Existence)。利用比特币的信息完全透明以及不可篡改的特点，以及时间戳服务器的功能，比特币区块链为本***提供了很好的防篡改与防攻击的服务。

4、本发明的创新点在于通过区块链技术，把农业企业各类生产经营活动过程数据与金融的保险业务进行捆绑，在实现互联网保险产品的创新同时，为涉农企业带来农产品增值及降低涉农企业风险。

附图说明

图1是本发明所述区块链数据采集与存储子***的工作流程图。

图2是本发明所述用户操作示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台，各子***需求功能分析说明：

一、区块链数据采集与存储子***

本子***主要的功能是将信用数据文件以及与信用数据文件相关的比特币区块链相关的信息传输到本子***中，且经由各个信息节点进行信息验证后收录进本***的区块链中存储。

传输之前应该首先将信用数据文件摘要信息上传到比特币区块链，并获取相关的比特币区块链信息；然后将该信息与企业的ZCash地址整合成交易信息后传入本子***中，传输时需对数据进行签名保证其完整性；接着将信用数据文件本身上传到***中并由所有参与节点接收。同时还有获取比特币区块链信息的历史记录查询功能与信用数据文件信息传输记录查询的功能等辅助功能。

本子***的区块链只记录企业信用数据相关的交易信息，而信用数据文件本身则保存在节点的本地文件***中。同时每个节点会定时与其他节点进行信息交流，确保区块链文件与本地信用数据文件的完整性与正确性。本子***的整体流程示意图如图1所示。

本子***的主要功能是完成信用信息文件，同时保证信用信息文件不被篡改。同时满足去中心化的特点：去信任、集体维护、高度可靠。因此本***可以划分为三大部分：信用信息文件防篡改模块、区块链传输模块、区块链信息维护模块。

其中***用户能够与前两个部分进行交互操作，最后的部分作为后台功能运行，即对用户不可见。

用户操作示意图如图2所示。各个模块的需求分析如下：

(1)信用文件防篡改模块，承担着防止信用信息文件在不知情的情况下被修改，因为当保险交易成功后，在信用信息文件作为交易参考材料时，都有可能被修改。在这一个模块中，***将计算信用信息文件的SHA256哈希值，利用该哈希值生成比特币地址，向该地址发起一笔交易，收录入比特币区块链中，在经过多次确认后该交易便永久成为了比特币区块链数据的一部分，任何人都可随时查看。经过此步操作后，可得到该比特币交易相关的信息，如交易哈希等。通过交易哈希可查询得到该笔交易的所有信息，包括输出地址，即由文件哈希值生成的比特币地址。但是如果每个企业都需要拥有比特币才能交易的话，将导致***的使用门槛过高，因此本平台将采用第三方免费服务来做文件防篡改的功能，具体过程将在下面章节叙述。同时还要记录相关文件防篡改处理的历史记录，方便查询与使用。

(2)区块链传输模块主要的功能是生成ZCash地址，组合信用信息与传输信用信息和信用信息文件。信用信息包括进行文件防篡改处理后返回的用于节点验证的比特币交易信息，信用信息文件的SHA256哈希值，ZCash地址。组合后信用信息后广播给网络中的各节点，并保存相关记录在本地数据库中。

(3)区块链信息维护模块主要由节点负责维护，可以类比成比特币中的挖矿节点。该***的主要功能是创建区块链文件，维护区块的Merkle路径数据，接收用户广播的信用信息并做校验，成功后给用户提示信息，并接收用户发过来的信用信息文件，之后将信用数据收录入当前区块中，并向其他节点同步区块信息。每个节点在***中都是主动节点，即积极响应其他节点检查和下载区块链数据的请求。同时此子***还提供企业信用与交易历史记录查询功能，即根据节点返回给用户的某次交易的哈希值可查询相关信用的具体信息与信用信息文件。

二、保险业务交易管理子***

本子***面向保险公司提供在线交易管理服务，用户通过第三方平台发起申购请求，本子***根据风控算法查询区块链采集的企业信用数据进行评估并提交是否同意申购的评估结果，然后反馈给保险公司业务***，保险公司业务***根据结果进行交易并生成保单号及保单文件，同时将保单反馈给本子***，本子***记录下保单交易文件，并提交给第三方平台结果查询。

三、公共服务门户

门户主要提供消费者和企业进行保险交易结果及交易文件在线查询，保障保险交易的公平性。

四、第三方接口服务子***

面向第三方平台，包括但不仅于溯源平台，电商平台等，提供保险在线申购及理赔的接口通道，同时提供保险交易文件的查询服务。

五、数据统计子***

面向本平台业务管理人员提供数据统计分析服务，为业务发展提供数据分析基础，从数据层面引导本平台业务调整发展。

本发明拟解决的关键技术有两点：

一、基于区块链技术的企业信用信息采集。

二、基于企业网络数据的保险风险评估算法。

以下对这两点关键技术的解决思路做一个较为详细的描述：

一、基于区块链技术的企业信用信息采集关键解决思路

1、企业信用信息文件防篡改实现

(1)2SHA256哈希计算模块实现

信用信息文件哈希的计算，如表1所示。关键的代码是在计算之前需要多次调用update函数读取文件的全部内容。而字符串的计算则简单很多，直接将字符串的字节数组传入digest函数即可。

表1

(2)信用信息文件防篡改信息生成模块实现

此模块主要是向OriginStamp发送防篡改信息请求。主要代码如表2所示。在生成篡改信息之前需在OriginStamp的网站生成一个token，并保存。调用HTTP请求，以POST请求格式发送文件哈希，同时在Authorization字段中加入OriginStamp的token。之后将创建一个文件防篡改信息的消息类。调用LevelDB存储模块将为提交比特币网络的防篡改信息存入防篡改记录数据库。

表2

(3)信用信息文件防篡改信息获取模块实现

此模块主要是根据文件哈希向OriginStamp获取该文件哈希的比特币交易信息并更新数据库。主要操作代码如表3所示。调用HTTP请求，以GET方式获取比特币交易信息，将文件哈希添加在url的末尾。返回的数据以序列化的JSON格式字符串形式展示。将JSON反序列化便可得到我们需要的字段：交易哈希、私钥、公钥、交易输出地址、seed等信息。

表3

2、区块信用信息文件传输实现

(1)企业信用信息管理模块实现

本模块的主要代码如表4所示。首先根据获取文件哈希获取数据库中的防篡改信息；接着根据防篡改信息与ZCash地址组合成信用信息；最后向随机节点发送信用信息与信用信息文件，并接收验证结果，若成功则将受到一个信用哈希，否则为null。若信用哈希不为空则存储信用哈希。

表4

(2)区块链传输子***功能模块实现

组合信用信息模块用于组合防篡改信息中的交易信息与seed成信用信息，同时还需对信用信息进行签名，并附上验证签名的公钥，让节点验证信息完整性。主要代码如表5所示。

表5

加密与签名模块包含使用RSA加密算法与椭圆曲线加密算法的加密与签名操作(ECC)，如表6所示。公私钥以及签名与内容本身都以字符串形式存储。椭圆曲线加密算法使用bitcoinj库操作，该库集合了比特币相关协议与加密相关的操作，选用secp256k1椭圆曲线为生成公私钥的曲线，根据seed的哈希值生成比特币地址的代码见表7。

表6

表7

区块链传输子***的网络部分运行一个独立线程获取主动节点IP地址。如表8所示。在获取信用信息与信用信息文件后即可将其发送到随机的节点，并等待验证结果。

表8

3、区块信用信息维护实现

(1)信用信息验证模块实现

区块信息维护子***是一个独立运行的进程，信用信息验证模块有一个线程监听在端口8098上，接收信用信息与信用信息文件，并进行信用验证。

(2)区块链维护模块实现

区块文件的生成与维护都在此模块中。区块文件没一个小时产生一个，一个区块包括区块信息，其中包含Merkle根等信息；信用信息以及对应的信用信息文件。如表9所示，展示了区块管理文件的主要代码。让节点监听在8098端口上，并从节点内部获取信用信息与信用信息文件存储路径，在正点时刻创建一个区块，获取这个区块中所有信用信息，并计算其Merkle根。接着组合区块信息，计算区块哈希，更新最新区块哈希，并按照数据库存储要求存储相关数据。

表9

区块链信息自省与交流模块是以最近一个星期内的区块交易为准，即前168个区块。我们根据最近区块的哈希值，在LevelDB中沿着区块链往前查找168个区块，在自省模块中我们计算每个区块中的信用信息文件的哈希与信用信息是否一致，在交流模块中我们选择超过一半的存储在本地节点的对等节点，做区块Merkle根信息校验。区块链信息自省与交流模块的伪代码如表10、11所示。

表10

表11

二、基于企业过程数据的保险风险评估算法

随着经济发展和金融市场的日益开放，保险业的竞争也变得日趋激烈，如何高效控制保单风险成为农业保险中的主要问题。对于农企信用的评估是开拓农业保险市场的首要解决的问题。

另一方面，随着网络技术的发展，使得信息的公开度也越来越大，信息的获取也更加容易。而目前保险公司在对农业企业进行信用评估时，所获取的基础评估数据仍有一部分是由企业提供，该部分数据的真实度存在一定的疑问，使得对于企业的评估不准确。本项目中在网络上获取到的企业生产经营相关数据，由于其具有政府备书性质和第三方平台公开交易性质，使得对农业企业的信用评估能够更加准确。

相关算法详细说明如下：

从区块链信息采集模块抓取与待评估企业相关的数据信息，并将该数据信息存储到预设的数据镜像区；

提取数据镜像区的数据信息，根据各个数据信息与待评估企业的信用的相关度对数据信息进行分拣；

根据各数据信息的范围建立对应的信用值分配表，并根据信用值分配表和权重分配表为每一个分拣后的数据信息分配信用值和权重值，并将各个分拣后的数据信息与对应的信用值存储到数据存储区；

提取数据存储区的数据，并根据预设的处理模型对从数据存储区提取出的数据进行处理，产生评估结果；

根据评估结果生成评估报告。待评估企业相关的数据信息包括，企业主体信息、第三方检测信息、产品溯源信息、第三方电商平台交易信息。

根据预设的搜集关键词从区块链采集模块抓取与待评估企业相关的数据。搜集关键词包括待评估企业的名称或组织机构代码。预设多个分拣关键词，根据从数据镜像区提取出的数据信息中是否含有分拣关键词来判断该数据信息是否与待评估企业的信用相关。

具体包括以下步骤：

预设分拣关键词——从数据镜像区提取数据信息——对提取的数据信息按预设的关键词进行检索，根据该信息中是否含有预设的分拣关键词来判断该数据信息与待评估企业信用的相关度；根据与待评估企业信用的相关度对对应的数据信息分拣，并删除与待评估企业信用无关的数据信息。

信用值分配表中包含各数据信息来源以及各数据信息来源对应的信用值。

预设的处理模型的处理公式如下，

S＝∑(ωi·Ai)，i≥1；

其中Ai为从数据存储区提取出的第i个数据信息的信用值；ωi为从数据存储区提取出的第i个数据信息的权重。本算法提供了一种基于区块链技术的企业信用评估方法，通过抓取到的待评估企业的数据信息，并通过对该数据的分拣保留与企业信用相关的信息，保证各个信息均能够反映企业信用。

如此，可提高评估过程中所使用数据的全面性以及数据的针对性，使得对于待评估企业的信用评估更加准确。同时，根据经过分拣后的数据信息及信用值分配表，为每个分拣后的数据信息分配信用值，并根据权重分配表为每个分拣后的数据信息分配权重值，用信用值和权重值来表示各个分拣后的数据信息反映待评估企业的程度，然后对其进行加权求和，并根据计算结果对企业信用进行评估，如此能够准确反映出企业的信用度。

下面详细说明本发明所采用的技术路线：

一、平台整体框架

在农产品质量***体系中，***各参与方均会频繁的使用***，生产、加工通过***查看其生产、加工的动态信息，以及农产品流向等信息；消费者通过该***查看所购买农产品的质量安全信息；监管者在出现农产品安全事件时，通过***快速找出农产品安全问题发生的环节及原因。为方便可追溯***向各方提供服务，通常会开发多种服务接口，支持手机短信、语音电话、电脑网站、自助终端和移动溯源终端等多种方式对***的访问，其中手机短信、电话、网站、自助终端是为消费者提供服务，监管部门可通过网站、超市触摸屏和移动溯源终端等方式对农产品安全进行监管。

区块链作为一种可靠数据库的实现方案，建立了一套基于去中心化、无信任方式下的共识机制，被称为计算机第五大范式。基于区块链技术来构建去中心化的信用数据中心，可以有效防止单点故障、数据篡改以及解决无信任模型下的共识问题。本节将详细介绍基于区块链的涉农企业信用体系构建，首先对区块链的整体知识背景进行介绍。

区块链最初作为比特币的底层实现技术，建立了一套去中心化的分布式数据库，它包含了所有过去发生的交易历史记录，这些交易记录依据时间被记录到不同块中，新块由网络中节点最先算出POW(Proof of Work，工作量证明)结果矿工所产生，产生新块的矿工被分与一定量的比特币作为激励，任何节点的加入与退出都不会影响该***的执行。目前，基于区块链应用场景的研究从数字货币逐渐演进到科学、教育、文化等领域，其最终的目标是通过区块链来实现参与者(人、机器等)在互信前提下的大规模协作。区块链的主要特点归结如下：

1、加密账本：互联网上的去中心分布式的、公开的、安全不可逆的加密账本；

2、分布式所有权管理：与***权限管理相关的可考虑使用区块链；

3、透明(Transparent)：***每个节点之间进行数据交换无需信任，***运作规则公开透明，易于监管，逻辑上取得了最高效的监管中心；

4、集体维护：***中的数据由整个***中所有人共同维护，大规模协作；

5、可靠数据库：***通过分布式数据库形式，让每个参与节点都获得一份完整拷贝

6、匿名性：由于节点和节点之间无需信任，因此节点无需公开身份，***中每个参与节点的隐私都受到保护；

7、分布式：将分布式计算、分布式路由和分布式加密发布等相结合形成的全新的信息技术范式；

8、共识机制：由众多不信任参与方共同构建的一套信任机制；

9、安全性：块密码的工作模式，通过散列算法、数字签名、工作量证明机制来保证其安全性。

目前区块链还处于早期研究阶段，稳定性、隐私安全、资源利用及执行效率等问题是当前阻碍其成为主流核心技术的关键要素。因此，如何解决区块链在大规模应用中存在的实际问题将成为该领域一段时期内的研究热点。通过将区块链运用到农产品追溯领域，需要解决的问题主要包括：

1、与应用对接：区块链作为一个刚起步的技术，可能还无法完全满足农产品追溯过程中各种复杂场景。在区块链与农产品溯源从落实到实际对接或者使用过程中，最关心的还是应用对接的成本，包括时间成本、部门间协调成本、人力的成本，以及物力的成本等等；

2、***吞吐量：目前比特币由于块大小限制导致单位时间内交易数量有限，(每秒7笔交易)，由于区块链到目前为止从来没有出现过一个大面积商用的应用，大多数都在探索中。有很多大型机构已经拥有上亿的用户，在实际的农产品溯源***中，会面临上亿用户以及众多企业的使用，在考虑该技术的实际部署过程中，有一个重要的指标就是能否平滑的支撑这些海量用户的导入和使用，而由海量用户的导入会带来一些性能并发、高扩展性以及海量数据存储等等问题；

3、隐私保护：比特币中可以通过一系列公私钥来保障用户隐私，且由于比特币并非绝对匿名，因此每个用户在交易过程中会产生多个公私钥地址，将区块链应用到农产品追溯领域，也需要考虑如何存取这些杂乱无序的公私钥满足农产品商业领域的隐私保护以及操作权限控制；

4、***安全性：区块链最大目的在于建立一套去中心的共识机制，如何保障区块链***在实际应用中由各参与方共同建设和维护，整个***无中心节点或机构控制(51％攻击风险概率较小)是***安全的重要保证。

二、基于区块链技术的涉农企业信用体系详述

将区块链技术运用到农产品质量***领域的好处在于农产品链上下游各个环节里面，数据的录入不是由一家龙头企业或者是核心企业控制。以疫苗为例，从监管机构到疫苗的生产厂商，再到中间的冷链，再到社区医院甚至到消费者每个人都可以以数字签名的方式录入相关重要信息，该***从建立到开始运行，其信息就一直是公开透明化的，如果出现问题，由于运用了区块链技术作为背书，在整个流通环节中至少一些生产厂商可以拿数据来自证清白，并且出现问题环节的数据将成为追责的证据。下文将重点描述如何构建以区块链技术为基础的涉农企业信用体系。

1、建立企业及用户统一身份标识

为建成涉农企业信用体系链条，首先需要建立链条中所有组织及参与者身份标识，通过标识来记录或跟踪某实体历史、用途及位置，本质是信息记录和定位跟踪***。本发明中各参与组织代表可使用其组织机构代码，个体参与者可以通过身份证号等唯一身份标识进行注册。用户基于该唯一标识需要解决相关数据的加密以及追踪查询问题，本发明采用IBE(Identity Based Encryption，基于身份的加密)对数据进行加密，利用IBS(Identity Based Signature，基于身份的签名)来对其进行签名，目的是为了针对已知身份个体做数字签名，所有交易信息(责任主体、产品信息、日期、金额等)通过

IBS签名以后被发送到***中，确保保险交易一旦产生不可篡改，交易发起方以及接收方不可抵赖，建成公开、透明、有效的数据加密方案。

(1)基于身份加密(IBE)

IBE是一种公共密钥加密方法，在这种加密方法中第三方服务器使用简单的识别符：邮件地址、社会保险号等来生成用于加密和解密电子信息的公共密钥。与传统的公共密钥加密方法相比较，这种加密方法为用户和管理员大大减小了加密过程的复杂性，另外一个优点则是，接收方不需要事先准备或者专门的软件来接收读取信息。公钥加密能够为通信双方提供强有力的保护，它的保密性主要来自于它使用的对称密钥，对称密钥是用来加密和解密信息的独立的代码(具有数学相关性)，其中一个密钥是公开的，而另一个密钥只有接收方知道。由于公钥加密方法较为复杂，接收方必须同时准备好公共密钥和私人密钥，而发起方需要知道或者能够找出接收方的公共密钥，在大多数情况下，这意味着发起方必须搜寻出一个证书认证以检索到目标接收方的公共密钥。为了解决以上问题就产生了基于身份加密(IBE)方案，在这种加密方法中(可以由发起方发起加密)，接收方使用独特的标识符(如他身份证号)来计算公共密钥，而被称为“私钥生成器”的第三方服务器使用加密算法来计算与公共密钥相对应的私钥。这样接收方就能根据需要直接从第三方服务器生成私钥，而不需要担心公布他们的公共密钥。

(2)基于身份的签名(IBS)

Shamir第一个提出基于身份的签名方案之后，Boneh、Sakai、Paterson等人对该方案进行不断改进，不仅从模型中给出了安全性证明，并对签名验证的效率进行了优化，本发明通过采用基于身份的签名方案对交易发起方进行签名，确保交易的有效性及不可抵赖性。

(3)公钥可搜索加密(PKS)

公钥可搜索加密能实现基于密文的信息检索适用于云计算环境。但现有公钥可搜索加密方案普遍依赖于双线性对，并且无法对服务器返回的搜索结果进行验证，效率和安全性较低。为此，基于ElGamal加密算法提出一种可验证的公钥可搜索加密方案。本发明采用基于最新可验证的公钥加密搜索方案，对敏感数据进行加密搜索。

2、建立统一的农产品电子身份标识通过构建对每个产品(大米、油、零食等)的电子身份证管理***，贯穿本平台企业产品信用的整个环节。

二维码：二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。

三、构建基于区块链的农业企业信用体系

构建基于区块链的农产品信用体系首先要考虑农产品链中所涉及的主要环节(加工、生产、流通、消费)、参与方(发起方、接收方)、数据(实际交易数据)等信息。区块链是一个分布式的共识数据库，通过交易产生的数据被区块链以记账的方式写进链中，但由于网络吞吐量以及块大小限制等问题，导致其无法在大数据量的应用场景下进行有效运用。本发明针对该问题Enigma方案的基础上(Enigma:Decentralized Computation Platformwith Guaranteed Privacy)提出了一种新的解决方案，区块链中只保存数据的Hash以及真实数据的路由等信息，真实数据通过云平台或者P2P(DHT)网络进行保存，通过生成一条新链(Blockchain)来实现企业信用文件，并建立起基于用户反馈机制的价值评估体系。各企业在该Blockchain上进行信誉值评估，通过多维度(产品质量、服务态度、安全性等)信息反馈来实现一套真实有效的企业价值评估体系(A New Reputation System)，解决目前企业广告宣传的服务质量、产品星级等信息与真实情况不符的问题。

农产品各环节发起方与接收方双方通过交易形式发生交易关系，交易原始数据涵盖了本次交易的详细信息：时间、发起方、接收方、金额、产品数据等，双方对数据进行确认，并将本次交易发布到网络中，一定时间后，交易得到确认，并且数据的Hash值被写入区块链中，原始的加密数据保存在云平台(或者DHT中)。

四、搭建基于大数据、云计算的数据处理平台

本发明通过远端云平台服务、搭建本地大数据平台两种方式来保存涉农企业生产经营过程产生大量的数据。

云服务平台：本***在保证数据安全性的同时充分利用公有云的计算资源，为确保***安全性不依赖云计算服务提供商，关键用户信息(如云用户主密钥)保存于用户的本地计算环境，避免对云计算服务提供商的过度依赖，并且云数据安全支撑***中的组成部件也不会泄露用户数据元，并且更高效快捷地完成工作。同时，当存储数据时，对重要数据可采取分块存储的方式，客户端存储一部分，服务器存储一部分，而不是将数据全部托管给服务器，实现数据本身的独立性。

五、构建面向消费者、险企、第三方平台的农业企业保险公共服务平台

本***通过开发面向用户的WEB网站以及微信公众号等应用平台来满足险企、第三方平台和消费者。向公众提供查询服务的“公众查询***”，提供公共追溯查询入口。实现方便、快捷和实时的查询方式，同时提供可视化查询界面效果。公众消费者查询***主要功能包括：企业/商品信息查询、保险交易查询、意见反馈、预警信息等。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台，其特征在于：包括区块链数据采集与存储子***、保险业务交易管理子***、公共服务门户、第三方接口服务子***、数据统计子***；其中，

区块链数据采集与存储子***，将信用数据文件以及与信用数据文件相关的比特币区块链相关的信息传输到所述区块链数据采集与存储子***中，且经由各个信息节点进行信息验证后收录进所述区块链数据采集与存储子***的区块链中存储；

保险业务交易管理子***，面向保险公司提供在线交易管理服务，用户通过第三方平台发起申购请求，保险业务交易管理子***查询区块链采集的企业信用数据进行评估并提交是否同意申购的评估结果，然后反馈给保险公司业务***，保险公司业务***根据结果进行交易并生成保单号及保单文件，同时将保单反馈给所述保险业务交易管理子***，所述保险业务交易管理子***记录下保单交易文件，并提交给第三方平台结果查询；

公共服务门户，用于提供消费者和企业进行保险交易结果及交易文件在线查询；

第三方接口服务子***，用于面向第三方平台，提供保险在线申购及理赔的接口通道，同时提供保险交易文件的查询服务；

数据统计子***，用于面向本平台业务管理人员提供数据统计分析服务，为业务发展提供数据分析基础。

2.根据权利要求1所述基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台，其特征在于：所述区块链数据采集与存储子***，在传输之前首先将信用数据文件摘要信息上传到比特币区块链，并获取相关的比特币区块链信息；然后将该信息与企业的ZCash地址整合成交易信息后传入所述区块链数据采集与存储子***中，传输时需对数据进行签名保证其完整性；接着将信用数据文件本身上传到***中并由所有参与节点接收；同时还具备辅助功能，所述辅助功能包括获取比特币区块链信息的历史记录查询功能与信用数据文件信息传输记录查询的功能。

3.根据权利要求2所述基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台，其特征在于：所述比特币区块链只记录企业信用数据相关的交易信息，而信用数据文件本身则保存在节点的本地文件***中；同时每个节点会定时与其他节点进行信息交流。

4.根据权利要求1所述基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台，其特征在于：所述区块链数据采集与存储子***，包括信用信息文件防篡改模块、区块链传输模块、区块链信息维护模块；其中

信用文件防篡改模块，计算信用信息文件的SHA256哈希值，利用该哈希值生成比特币地址，向该地址发起一笔交易，收录入比特币区块链中，在经过M次确认后该交易便永久成为了比特币区块链数据的一部分，任何人都可随时查看；所述M≥1，为预设值；

区块链传输模块，用于生成ZCash地址，组合信用信息与传输信用信息文件；所述信用信息包括进行文件防篡改处理后返回的用于节点验证的比特币交易信息，信用信息文件的SHA256哈希值、ZCash地址；组合后信用信息后广播给网络中的各节点，并保存相关记录在本地数据库中；

区块链信息维护模块，用于创建区块链文件，维护区块的Merkle路径数据，接收用户广播的信用信息并做校验，成功后给用户提示信息，并接收用户发过来的信用信息文件，之后将信用数据收录入当前区块中，并向其他节点同步区块信息；每个节点在***中都是主动节点，即积极响应其他节点检查和下载区块链数据的请求。

5.根据权利要求4所述基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台，其特征在于：所述信用文件防篡改模块，包括2SHA256哈希计算模块、信用信息文件防篡改信息生成模块、信用信息文件防篡改信息获取模块；其中

2SHA256哈希计算模块，用于计算信用信息文件的哈希值，在计算之前多次调用update函数读取文件的全部内容；通过直接将字符串的字节数组传入digest函数来进行字符串的计算；

信用信息文件防篡改信息生成模块，用于向OriginStamp发送防篡改信息请求：在生成篡改信息之前在OriginStamp的网站生成一个token，并保存；调用HTTP请求，以POST请求格式发送文件哈希，同时在Authorization字段中加入OriginStamp的token；之后将创建一个文件防篡改信息的消息类；调用LevelDB存储模块将为提交比特币网络的防篡改信息存入防篡改记录数据库；

信用信息文件防篡改信息获取模块，根据文件哈希向OriginStamp获取该文件哈希的比特币交易信息并更新数据库：调用HTTP请求，以GET方式获取比特币交易信息，将文件哈希添加在url的末尾；返回的数据以序列化的JSON格式字符串形式展示；将JSON反序列化即得到所需信息，所需信息包括交易哈希、私钥、公钥、交易输出地址、seed。

6.根据权利要求4所述基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台，其特征在于：所述区块链传输模块，包括企业信用信息管理模块、区块链传输子模块，其中

企业信用信息管理模块，首先根据获取文件哈希获取数据库中的防篡改信息；接着根据防篡改信息与ZCash地址组合成信用信息；最后向随机节点发送信用信息与信用信息文件，并接收验证结果，若成功则将收到一个信用哈希，否则为null，若信用哈希不为空则存储信用哈希；

区块链传输子模块，包括组合信用信息模块、加密与签名模块；其中组合信用信息模块用于组合防篡改信息中的交易信息与seed成信用信息，同时还需对信用信息进行签名，并附上验证签名的公钥，让节点验证信息完整性；加密与签名模块使用RSA加密算法与椭圆曲线加密算法进行加密与签名操作，公私钥以及签名与内容本身都以字符串形式存储；所述椭圆曲线加密算法使用bitcoinj库操作，该库集合了比特币相关协议与加密相关的操作，选用secp256k1椭圆曲线为生成公私钥的曲线，根据seed的哈希值生成比特币地址；

所述区块链传输模块的网络部分运行一个独立线程获取主动节点IP地址；在获取信用信息与信用信息文件后，将其发送到随机的节点，并等待验证结果。

7.根据权利要求4所述基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台，其特征在于：所述区块链信息维护模块，包括信用信息验证模块、区块链信息维护子模块、区块链信息自省与交流模块，其中

信用信息验证模块有一个线程监听在端口8098上，接收信用信息与信用信息文件，并进行信用验证；

区块链信息维护子模块，让节点监听在8098端口上，并从节点内部获取信用信息与信用信息文件存储路径，在正点时刻创建一个区块，获取这个区块中所有信用信息，并计算其Merkle根；接着组合区块信息，计算区块哈希，更新最新区块哈希，并按照数据库存储要求存储相关数据；

区块链信息自省与交流模块，以最近一个星期内的区块交易为准，即前168个区块；根据最近区块的哈希值，在LevelDB中沿着区块链往前查找168个区块，在自省模块中，计算每个区块中的信用信息文件的哈希与信用信息是否一致，在交流模块中选择超过一半的存储在本地节点对等节点，做区块Merkle根信息校验。

8.根据权利要求1所述基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台，其特征在于：所述保险业务交易管理子***查询区块链采集的企业信用数据进行评估并提交是否同意申购的评估结果，具体如下：

从区块链数据采集与存储子***抓取与待评估企业相关的数据信息，并将该数据信息存储到预设的数据镜像区；

提取数据镜像区的数据信息，根据各个数据信息与待评估企业的信用的相关度对数据信息进行分拣；

根据各数据信息的范围建立对应的信用值分配表，并根据信用值分配表和权重分配表为每一个分拣后的数据信息分配信用值和权重值，并将各个分拣后的数据信息与对应的信用值存储到数据存储区；

提取数据存储区的数据，并根据预设的处理模型对从数据存储区提取出的数据进行处理，产生评估结果；

根据评估结果生成评估报告。

9.根据权利要求8所述基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台，其特征在于：所述从区块链数据采集与存储子***抓取与待评估企业相关的数据信息，具体为：

预设分拣关键词；

从数据镜像区提取数据信息；

对提取的数据信息按预设的关键词进行检索，根据该信息中是否含有预设的分拣关键词来判断该数据信息与待评估企业信用的相关度；

根据与待评估企业信用的相关度对对应的数据信息分拣，并删除与待评估企业信用无关的数据信息。

10.根据权利要求8所述基于区块链技术的农产品溯源保险公共服务平台，其特征在于：所述预设的处理模型，具体为：

S＝∑(ωi·Ai)，i≥1；

其中，S为评估结果，Ai为从数据存储区提取出的第i个数据信息的信用值；ωi为从数据存储区提取出的第i个数据信息的权重。