CN112732830A - 一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法，该基于区块链的码头物流供应链数据保护方法中，基于区块链对物流溯源信息进行记录，防止物流溯源信息的丢失，同时便于对物流溯源信息进行查询，将密钥、证书以及执行记录写入区块链中，大大降低身份认证***对原有认证中心的依赖，实现身份认证全过程公开、透明、可审计。该基于区块链的码头物流供应链数据保护方法中，同时能够对扫描的物流溯源信息与数据库储存的信息进行比对，实现溯源物流信息的反馈，减少了因认证中心密钥泄露或过期带来的安全隐患，提高了认证***工作效率。

Description

一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，具体为一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法.

背景技术

随着互联网技术的飞速发展和信息技术的日益普及，移动互联网、互联网金融以及物联网等技术和应用如雨后春笋般迅速发展，这给人们的工作与生活提供着前所未有的便利。

当前的供应链是一种直接或间接满足供应需求的线性经济模型，但是这种模式有一些缺点，例如供应链成员之间的关系基于某个中心维系，且消费者难以获取关于产品来源的信息。尽管区块链技术拥有诸多优点，但该项技术成熟度尚不能满足多样的商业需求，对于供应链的研究尚未出现权威的解决思路作为参考，整个技术社区开源代码较少且多针对数字货币交易的应用场景进行设计。

从出现到现今的十年间，区块链技术飞速成长为一种成熟、实用的信息科技。区块链可以被认为是一种分布式账本，该账本通过网络被所有参与者监督与维护，以此来保证信息的真实性和不可篡改性。同时，区块链作为一种“去中心化信任网络”，能够最大限度地剔除人为的干预，网络中各个节点无需知晓对方是谁，只要符合共识加密机制便可完成操作，实现分布式存储。区块链的去中心化、不可篡改、公开透明等特点，为商品供应链溯源***的开发提供了一条新道路。对于物流行业来说，由于物流行业中的数据量巨大，且物流信息程序繁琐，物流行业中的溯源信息极易丢失，难以对物流的溯源信息进行追溯。鉴于此，我们提出一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法，以解决上述背景技术中提出的物流行业中的数据量巨大，且物流信息程序繁琐，物流行业中的溯源信息极易丢失，难以对物流的溯源信息进行追溯的问题。

本发明请求保护一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法，其特征在于包括：

码头集装箱供应链企业根据自身业务与出售的集装箱在数据库中建立码头集装箱基础信息表，识别和确定物流服务供应链数据,物流识别各个节点资源，集中化处理数据；

审核机构作为候选节点组建合约区块链，利用自建物流网络，调动物流节点快速反应能力；

将码头集装箱基础信息与商品信息拼接成json格式的数据，然后将该json格式数据向指定IP的指定端口发送，实现数据上传；

区块链部署在企业服务器上，使服务器成为溯源区块链网络的节点，完成任码头集装箱数据信息的存储工作；

供应链各环节成员入网授权，使用数据分析算法，给管理人员提供决策分析结果；

找到物流服务对象，根据物流发起者的请求描述和需求，物流集中化管理平台找到满足服务的对象；

采用改进的混合共识机制选取候选节点；

物流服务供应链的信用评价，评价供应链主体和客体的质量、集装箱的质量、信用信息反馈的及时性和支付及时性；

物流服务供应链支付服务，应用第三方支付工具或者双方认可的银行转账到供应链双方。

与现有技术相比，本发明的有益效果：该基于区块链的码头物流供应链数据保护方法中，基于区块链对物流溯源信息进行记录，防止物流溯源信息的丢失，同时便于对物流溯源信息进行查询，将密钥、证书以及执行记录写入区块链中，大大降低身份认证***对原有认证中心的依赖，实现身份认证全过程公开、透明、可审计。该基于区块链的码头物流供应链数据保护方法中，同时能够对扫描的物流溯源信息与数据库储存的信息进行比对，实现溯源物流信息的反馈，减少了因认证中心密钥泄露或过期带来的安全隐患，提高了认证***工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明所述的一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法的工作流程图；

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法，其特征在于包括：

码头集装箱供应链企业根据自身业务与出售的集装箱在数据库中建立码头集装箱基础信息表，识别和确定物流服务供应链数据,物流识别各个节点资源，集中化处理数据；

审核机构作为候选节点组建合约区块链，利用自建物流网络，调动物流节点快速反应能力；

将码头集装箱基础信息与商品信息拼接成json格式的数据，然后将该json格式数据向指定IP的指定端口发送，实现数据上传；

区块链部署在企业服务器上，使服务器成为溯源区块链网络的节点，完成任码头集装箱数据信息的存储工作；

供应链各环节成员入网授权，使用数据分析算法，给管理人员提供决策分析结果；

找到物流服务对象，根据物流发起者的请求描述和需求，物流集中化管理平台找到满足服务的对象；

采用改进的混合共识机制选取候选节点；

物流服务供应链的信用评价，评价供应链主体和客体的质量、集装箱的质量、信用信息反馈的及时性和支付及时性；

物流服务供应链支付服务，应用第三方支付工具或者双方认可的银行转账到供应链双方。

优选的，所述码头集装箱供应链企业根据自身业务与出售的集装箱在数据库中建立码头集装箱基础信息表，识别和确定物流服务供应链数据,物流识别各个节点资源，集中化处理数据，具体包括：

码头集装箱供应链企业根据自身业务与出售的集装箱在数据库中建立码头集装箱基础信息表，包括码头集装箱种类、名称并与企业信息绑定，App通过扫描贴在码头集装箱上的二维码获取；

将码头物流各环节数据信息写入区块链数据库时，调用数据上传接口上传数据信息，调用数据转码接口将数据信息转换为存储要求的字符串，然后调用数据解析接口和数据库写入接口将数据及区块链哈希码写入码头数据库的RFID数据表和传感器数据表中；

RFID数据表中的数据包括RFID编号、经度、纬度、时间戳；

传感数据表中的数据包括传感器号、湿度、温度、时间戳。

优选的，所述审核机构作为候选节点组建合约区块链，利用自建物流网络，调动物流节点快速反应能力，具体包括：

具有供应链审核职责的审核机构完成身份认证后，组建点对点合约区块链网络模型；所有审核机构直接成为该模型中的候选节点，并由模型生成私钥和公钥；

物流中心管理员，预先生成或指定物流中心密钥，所述中心密钥就是物流中心的第一份密钥，将与更换条件一起写入区块链；

合约机构分别各自生成密钥，并将公钥交给物流中心管理员，密钥生成算法应该由物流中心管理员指定。

优选的，所述将码头集装箱基础信息与商品信息拼接成json格式的数据，然后将该json格式数据向指定IP的指定端口发送，实现数据上传，具体包括：

将每个集装箱批次的产地信息与卫星定位数据和标准时间数据进行融合，计算所述经过融合的产地信息的第一哈希值，并且基于所述第一哈希值生成每个批次集装箱的区块链批次编码，将经过融合的产地信息和区块链批次编码相关联地存储到区块链中，所述区块链批次编码用于标识每个集装箱批次；

码头集装箱基础信息，再将码头集装箱基础信息和可通过手机获取的时间信息、经纬度信息、唯一的二维码编号等拼接成json格式的数据，然后将该json格式数据以基于TCP/IP的http请求向指定IP的指定端口发送，实现数据上传。

区块链部署在企业服务器上，使服务器成为溯源区块链网络的节点，主要担任码头集装箱数据信息的存储工作；

Oracle数据库作为码头集装箱基础信息的提供来源和企业信息的存储数据库；

上传的数据也会在数据库进行映射存储，通过将存储码头集装箱二维码编号的元素设置为唯一属性，可以进行码头集装箱信息是否被重复存储的检验；

通过监听指定端口的方式获取到传感器或数据上传APP上传的json数据，然后会将获取的json数据拆解，根据json数据的来源选择对应的智能合约的存储函数作为该函数的入参，之后Node.js接口调用该存储函数，将数据通过智能合约以供应链的形式在区块链上发布，实现码头集装箱信息数据入链，同时Node.js接口程序还担任接收微信溯源小程序的查询请求并返回溯源信息的任务。

优选的，所述供应链各环节成员入网授权，使用数据分析算法，给管理人员提供决策分析结果，还包括：

供应链各个环节成员入网前需要通过审核机构的CA认证，获得数字证书，以可信身份进入区块链网络；所有供应链成员入网后成为普通节点，全网节点派发密钥，所述密钥包括私钥和公钥；

通过标识符配置进行密钥数据与供应链标识符的关联,所有的密钥数据均采用相同的密钥标识符；根据标识符配置的供应链标识符标识sid,从标识符库中读取该密钥标识符,并构建相应的标识符缓存；

将供应链标识符标识sid作为键索引,标识符缓存SymbolCache作为键值传入到标识符缓存列表中；这样通过循环遍历密钥数据,获取密钥数据的坐标位置；

依据坐标位置等参数构建授权矩阵,并从标识符缓存列表中获取相应的标识符缓存；

通过矩阵乘法实现标识符缓存数据的坐标变换,将标识符缓存的顶点数据变换到对应密钥数据的坐标位置,向GPU中提交入网数据以及授权命令便可进行该密钥数据的标识符化入网，处理完加载的所有数据,结束授权。

此外，在物流中心密钥面临泄露或丢失时，就可以进行更换了。这样看来，物流中心的密钥虽然重要，但是只是多家合约机构的执行人。合约机构有能力达成共识，对物流中心管理员进行监督。如果物流中心管理员不作为，可以将其职位撤销，将物流中心密钥更换。这样整个区块链物流中心还可以继续沿用。

物流中心管理员准备新的密钥和更换请求，线下收集合约机构的签名。请求应该包括如下内容：

新物流中心的证书：CertNewCA；

合约机构A的签名：SignAA；

合约机构B的签名：SignAB；

合约机构C的签名：SignAC

合约机构D的签名：SignAD

调用智能合约进行密钥更换。智能合约在进行更换前会检查是否有合约机构的签名，并且正确的个数要达到阈值。另外还可以考虑加入时间限制，为了避免恶意攻击，这里应该限制调用次数，比如更换密钥应该最多每天只能调用一次；

验证通过后，既可以更改区块链中的物流中心公钥和算法，更改时，要注意旧的也要保留，目的是为了保持能够验证旧物流中心密钥物流的证书。这样在数据结构上，应该是一个链表，只有末尾的物流中心才有颁发证书，撤销证书的功能。这样就保护了整个***在密钥泄露后仍然可用；

写入区块链，并将结果返回给管理员。与传统认证中心相比，这是一个很大的创新。物流中心密钥丢失或泄露后，整个公钥基础设施***仍然可以通过更换密钥的方式，继续工作，继续可信。而且由于是多签名的方式，又做到了合约的去中心化。

优选的，所述找到物流服务对象，根据物流发起者的请求描述和需求，物流集中化管理平台找到满足服务的对象；

采用改进的混合共识机制选取候选节点，还包括：

全网节点完成资源可信判断后,进行指定随机数的计算，并计算完成的节点在全网发布其物流内容，包括对该资源的可信判断以及计算出的符合要求随机数，具体包括：

默认所有节点一旦接收到其他节点发送的物流内容即停止自己的随机数计算,开始对接收到的物流内容进行验算；

验算内容包括对新增资源的可信判断的验证,通过将接收到的数据结果与自己的测试结果进行比较判断,如果值在误差常数A以内,则认定该判断结果正确,否则认定为错误；

对该随机数正误的验证,判断该随机数是否满足***要求,设定的满足要求的随机数；

一旦验算发现有任意部分出现错误,即判断接收到的该物流内容不合法；

所有所述节点验证后合法的节点作为候选节点。

候选节点即为全网的记账节点，负责验证供应链，维护全网账本的一致性；候选节点由两部分构成：全部审核机构节点+部分供应链节点，且候选节点数目固定；候选节点从供应链成员节点中选出，作为候选节点的候选域；供应链成员在认证入网之后，可选择是否成为候选节点，如果选择成为候选节点，则意味着有意愿参与全网共识过程，并有意愿保存区块链主链账本全部数据；如果没有意愿，则维持普通节点身份；候选节点和普通节点后期允许更改。

优选的，所述物流服务供应链的信用评价，评价供应链主体和客体的质量、集装箱的质量、信用信息反馈的及时性和支付及时性，还包括：

通过操作站将装车和卸船信息报告中的信息输入控制***,并根据堆场货物堆存信息及物流输送机设备完好情况等信息,控制***按优劣排序自动生成所有工作流程,供操作员根据生产经验选定评价流程；

无评价计划时,操作员可以采用流程编号或主要大机选定两种方式选定评价流程；

操作员选定流程后,中央控制***的可编程控制器将把集装箱相关信息、集装箱堆存位置、生产流程以及船舶信息、相关设备号等信号送至大机设备,并在各大机司机室生产显示屏上显示；

流程启动和停止:流程设定完成,并确认各大机准备完毕和物流输送机裙板、挡板、排雨水装置位置正确后,启动流程中的传送带***,启动前传送带沿线大功率声光报警器发出30秒声光警报；

物流输送机启动顺序为,先启动最下层大机设备,然后依次启动到其上层设备；

当正常停止运行时,流程为先停止最上层设备然后依次停止下层设备；

当评价过程中的设备有故障发生,该设备和其上层设备应立即停止运行,其下层设备等集装箱排清后依次顺序停止运行或选择性停止运行；

基于设备的运行性能进行供应链主体和客体的质量、集装箱的质量评价。

优选的，按照候选节点的选取原则，选出候选节点验证供应链，等待共识出块；每产生的一笔供应链需要由双方乃至多方参与节点进行数字签名，并将供应链广播给附近的候选节点验证供应链信息；候选节点验证通过后，将该供应链加入本地供应链池，并转发给邻近的其他候选节点，验证无误后，将供应链加入供应链池中等待上链；

物流商在信息流中提供信息涉及集装箱运输前状态信息(出发点、加工批次信息、实物照片、包装方式)、仓储信息(入库时间、数量、仓库温湿度、负责人编号、出库时间)、冷链运输(冷藏时间、车厢内温湿度、操作人编号)、集装箱运输抵达后状态信息(目的地、运输批次、实物照片、损耗)、物流运输时间和物流单位信息。

该模型采用DPoS+BFT共识机制，按照本轮随机生成的出块顺序，候选节点从本地供应链池打包供应链区块，打包好区块后，广播给其他候选节点验证，并等待其他节点回复；每个节点产生区块并上链有一定的时间限制，时限到了如果有的其他节点没回复，则算其弃权，扣除相应积分；所有回复的候选节点如果有超过2/3的人认可该区块，则将该区块上链，下一个候选节点打包区块并广播，重复上述步骤；若小于2/3的节点认可，则视为作废，扣除出块候选节点积分，由下一个候选节点打包区块；直到最后一个候选节点出块后，本轮出块完成，将根据积分重新选出候选节点，通过上述步骤，完成一轮共识，并生成主链；

考虑到重复占用存储空间带来的资源浪费，由候选节点在主链的基础上生成摘要链；摘要链生成区块的周期和主链一致，主链经过一轮共识后根据候选节点个数生成若干个区块，摘要链生成一个区块；

普通节点能够任意选择存储主链或者摘要链，如果要申请成为候选节点，则需要保存所有主链和摘要链数据；如果候选节点申请变为普通节点，则丢弃本地存储的主链数据，存摘要链即可，即存储释放；

如果想验证一笔供应链：找到最近的候选节点，根据摘要块，验证候选节点信息是否完整未被篡改，根据merkle树找到原始供应链数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法，其特征在于包括：

码头集装箱供应链企业根据自身业务与出售的集装箱在数据库中建立码头集装箱基础信息表，识别和确定物流服务供应链数据,物流识别各个节点资源，集中化处理数据；

审核机构作为候选节点组建合约区块链，利用自建物流网络，调动物流节点快速反应能力；

将码头集装箱基础信息与商品信息拼接成json格式的数据，然后将该json格式数据向指定IP的指定端口发送，实现数据上传；

区块链部署在企业服务器上，使服务器成为溯源区块链网络的节点，完成任码头集装箱数据信息的存储工作；

供应链各环节成员入网授权，使用数据分析算法，给管理人员提供决策分析结果；

找到物流服务对象，根据物流发起者的请求描述和需求，物流集中化管理平台找到满足服务的对象；

采用改进的混合共识机制选取候选节点；

物流服务供应链的信用评价，评价供应链主体和客体的质量、集装箱的质量、信用信息反馈的及时性和支付及时性；

物流服务供应链支付服务，应用第三方支付工具或者双方认可的银行转账到供应链双方。

2.如合约要求1所述的一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法，其特征在于：

所述码头集装箱供应链企业根据自身业务与出售的集装箱在数据库中建立码头集装箱基础信息表，识别和确定物流服务供应链数据,物流识别各个节点资源，集中化处理数据，具体包括：码头集装箱供应链企业根据自身业务与出售的集装箱在数据库中建立码头集装箱基础信息表，包括码头集装箱种类、名称并与企业信息绑定，App通过扫描贴在码头集装箱上的二维码获取；

将码头物流各环节数据信息写入区块链数据库时，调用数据上传接口上传数据信息，调用数据转码接口将数据信息转换为存储要求的字符串，然后调用数据解析接口和数据库写入接口将数据及区块链哈希码写入码头数据库的RFID数据表和传感器数据表中；

RFID数据表中的数据包括RFID编号、经度、纬度、时间戳；

传感数据表中的数据包括传感器号、湿度、温度、时间戳。

3.如合约要求1所述的一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法，其特征在于：

所述审核机构作为候选节点组建合约区块链，利用自建物流网络，调动物流节点快速反应能力，具体包括：

具有供应链审核职责的审核机构完成身份认证后，组建点对点合约区块链网络模型；所有审核机构直接成为该模型中的候选节点，并由模型生成私钥和公钥；

物流中心管理员，预先生成或指定物流中心密钥，所述中心密钥就是物流中心的第一份密钥，将与更换条件一起写入区块链；

合约机构分别各自生成密钥，并将公钥交给物流中心管理员，密钥生成算法应该由物流中心管理员指定。

4.如合约要求1所述的一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法，其特征在于：

所述将码头集装箱基础信息与商品信息拼接成json格式的数据，然后将该json格式数据向指定IP的指定端口发送，实现数据上传，具体包括：

将每个集装箱批次的产地信息与卫星定位数据和标准时间数据进行融合，计算所述经过融合的产地信息的第一哈希值，并且基于所述第一哈希值生成每个批次集装箱的区块链批次编码，将经过融合的产地信息和区块链批次编码相关联地存储到区块链中，所述区块链批次编码用于标识每个集装箱批次；

码头集装箱基础信息，再将码头集装箱基础信息和可通过手机获取的时间信息、经纬度信息、唯一的二维码编号等拼接成json格式的数据，然后将该json格式数据以基于TCP/IP的http请求向指定IP的指定端口发送，实现数据上传。

区块链部署在企业服务器上，使服务器成为溯源区块链网络的节点，主要担任码头集装箱数据信息的存储工作；

Oracle数据库作为码头集装箱基础信息的提供来源和企业信息的存储数据库；

上传的数据也会在数据库进行映射存储，通过将存储码头集装箱二维码编号的元素设置为唯一属性，可以进行码头集装箱信息是否被重复存储的检验；

通过监听指定端口的方式获取到传感器或数据上传APP上传的json数据，然后会将获取的json数据拆解，根据json数据的来源选择对应的智能合约的存储函数作为该函数的入参，之后Node.js接口调用该存储函数，将数据通过智能合约以供应链的形式在区块链上发布，实现码头集装箱信息数据入链，同时Node.js接口程序还担任接收微信溯源小程序的查询请求并返回溯源信息的任务。

5.如合约要求1所述的一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法，其特征在于：

所述供应链各环节成员入网授权，使用数据分析算法，给管理人员提供决策分析结果，还包括：

供应链各个环节成员入网前需要通过审核机构的CA认证，获得数字证书，以可信身份进入区块链网络；所有供应链成员入网后成为普通节点，全网节点派发密钥，所述密钥包括私钥和公钥；

通过标识符配置进行密钥数据与供应链标识符的关联,所有的密钥数据均采用相同的密钥标识符；根据标识符配置的供应链标识符标识sid,从标识符库中读取该密钥标识符,并构建相应的标识符缓存；

将供应链标识符标识sid作为键索引,标识符缓存SymbolCache作为键值传入到标识符缓存列表中；这样通过循环遍历密钥数据,获取密钥数据的坐标位置；

依据坐标位置等参数构建授权矩阵,并从标识符缓存列表中获取相应的标识符缓存；

通过矩阵乘法实现标识符缓存数据的坐标变换,将标识符缓存的顶点数据变换到对应密钥数据的坐标位置,向GPU中提交入网数据以及授权命令便可进行该密钥数据的标识符化入网，处理完加载的所有数据,结束授权。

6.如合约要求1所述的一种基于区块链的码头物流供应链数据保护方法，其特征在于：

所述找到物流服务对象，根据物流发起者的请求描述和需求，物流集中化管理平台找到满足服务的对象；

采用改进的混合共识机制选取候选节点，还包括：

全网节点完成资源可信判断后,进行指定随机数的计算，并计算完成的节点在全网发布其物流内容，包括对该资源的可信判断以及计算出的符合要求随机数，具体包括：

默认所有节点一旦接收到其他节点发送的物流内容即停止自己的随机数计算,开始对接收到的物流内容进行验算；

验算内容包括对新增资源的可信判断的验证,通过将接收到的数据结果与自己的测试结果进行比较判断,如果值在误差常数A以内,则认定该判断结果正确,否则认定为错误；

对该随机数正误的验证,判断该随机数是否满足***要求,设定的满足要求的随机数；

一旦验算发现有任意部分出现错误,即判断接收到的该物流内容不合法；

所有所述节点验证后合法的节点作为候选节点。

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