食品生产过程溯源方法、食品流通过程溯源方法及装置与流程

1.本发明涉及区块链技术，尤其涉及一种基于私有链的食品生产过程溯源方法及装置、基于联盟链的食品流通过程溯源方法及装置以及一种基于可信双链的食品质量安全溯源系统。


背景技术：

2.当前食品质量安全溯源系统始终依赖于权威政府机构来管理中心数据库，并且食品供应链中各角色间信息传递的可靠性问题尚有待解决，存在数据存储中心化、数据孤岛、窜货等问题。
3.区块链技术的出现可为食品质量安全溯源提供新的方法和思路。区块链技术是集分布式账本、密码学、智能合约等多种技术手段为一体的模式创新技术，它能够记录和追溯产品信息、防止数据篡改，有效提升商品信息透明度，保证消费者买得放心。
4.市场上的区块链溯源项目虽多，但无论是农业上市公司、传统科技公司，还是小型创业公司，整体都处于探索区块链溯源阶段，所提供的区块链溯源系统无法提供验证信息真伪的途径，普通公众只能依赖于第三方质检机构提供的信息或者基于企业的口碑来进行信息真伪的判断。所以针对目前追踪溯源难的现状，需要提出一种更加可靠高效的追踪溯源方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于私有链和联盟链的食品质量安全追踪溯源系统。为实现上述目的，设计了一种基于私有链的食品生产过程溯源方法及装置、基于联盟链的食品流通过程溯源方法及装置以及一种基于可信双链的食品质量安全溯源系统。
6.根据本发明一方面，提供一种基于私有链的食品生产过程溯源方法，包括：将食品生产过程中的各部门依据可靠性和稳定性设为候选集和跟随集，根据raft算法，从候选集中确定领导者节点、候选者节点，将除监督者节点之外的其余共识节点设为跟随者节点；设立监督者节点，用于收集领导者节点和跟随者节点计算结果的反馈，从而判断问题节点，并对候选集和跟随集进行更新；领导者节点将所收到的请求上链数据信息整理打包成一个区块，并将其对全网广播，请求验证；跟随者节点根据自己节点所收到的请求上链数据对领导者节点广播的区块进行验证，并将验证结果进行全网广播；如果领导者节点收到跟随者节点的认可消息，则全网广播区块上链；监督者节点记录所有反馈错误的节点，并且进行监管。
7.根据本发明另一方面，提供一种基于联盟链的食品流通过程溯源方法，包括：记账节点生成溯源数据，并将溯源数据提交至所述记账节点对应的服务器；记账节点依据溯源数据生成溯源记录，记账节点向联盟链提交溯源记录并全链广播，并将自身与其他部分或者全部记账节点组成一个环，对广播的溯源记录进行环签名；验证节点对通过环签名验证的溯源记录，依据溯源记录中记账节点对应服务器的地址标识获取当前溯源数据；验证节
点依据溯源记录中食品标识查询区块链中的历史溯源记录，依据各历史溯源记录获取与食品标识对应各服务器的地址标识集，据此获取该食品对应各历史溯源数据，并验证其有效性；验证节点对验证结果进行聚合签名；数据处理节点接收来自验证节点对溯源记录的验证结果，当接收到验证结果达到一定数量时，进行聚合签名验证，依据共识算法对监测到的验证结果进行共识判定，当监测到验证结果数量达到共识要求时，判断共识结果为达成共识，验证通过，并将溯源记录存入区块链中，同时广播该共识结果，以使得其他记账节点依据该共识结果将溯源记录存入自身的区块中；否则，判断共识结果为不能达成共识，验证不通过，舍弃该溯源记录。
8.根据本发明另一方面，提供一种基于私有链的食品生产过程溯源装置，包括：节点设立模块，将食品生产过程中的各部门依据可靠性和稳定性设为候选集和跟随集，根据raft算法从候选集中确定领导者节点、候选者节点，将除监督者节点之外的其余共识节点设为跟随者节点；设立监督者节点，用于收集领导者节点和跟随者节点计算结果的反馈，从而判断问题节点，并对候选集和跟随集进行更新；验证模块，其中领导者节点将所收到的请求上链数据信息整理打包成一个区块，并将其对全网广播，请求验证；跟随者节点根据自己节点所收到的请求上链数据对领导者节点广播的区块进行验证，并将验证结果进行全网广播，提交模块，其中如果领导者节点收到跟随者节点的认可消息，则全网广播区块上链；监督模块，其中监督者节点记录所有反馈错误的节点，并且进行监管。
9.根据本发明另一方面，提供一种基于联盟链的食品流通过程溯源装置，包括：溯源数据提交模块，其中记账节点生成溯源数据，并将溯源数据提交至该记账节点对应的服务器；环签名模块，其中记账节点依据溯源数据生成溯源记录，记账节点向联盟链提交溯源记录并全链广播，并将自身与其他部分或者全部记账节点组成一个环，对广播的溯源记录进行环签名；溯源数据验证模块，其中验证节点对通过环签名验证的溯源记录，依据溯源记录中记账节点对应服务器的地址标识获取当前溯源数据；验证节点依据溯源记录中食品标识查询区块链中的历史溯源记录，依据各历史溯源记录获取与食品标识对应各服务器的地址标识集，据此获取该食品对应各历史溯源数据，并验证其有效性；验证节点聚合签名模块，其中验证节点对验证结果进行聚合签名；数据处理节点聚合签名模块，其中数据处理节点接收来自验证节点对溯源记录的验证结果，当接收到验证结果达到一定数量时，进行聚合签名验证，共识判定模块，当监测到验证结果数量达到共识要求时，判断共识结果为达成共识，验证通过，并将溯源记录存入区块链中，同时广播该共识结果，以使得其他记账节点依据该共识结果将溯源记录存入自身的区块中；否则，判断共识结果为不能达成共识，验证不通过，舍弃该溯源记录。
10.根据本发明另一方面，提供一种基于可信双链的食品质量安全溯源系统，其特征在于，包括：链上成员准入模块，用于建立链上成员初始信用度模型和链上成员信用度更新模型；消费者溯源记录查询模块，用于在接收客户端发送的食品标识查询请求后，依据食品标识查询区块链，获取与食品标识对应的各历史溯源记录，将最终查询结果反馈给消费者；上链数据可信性度量评估模块：建立链上成员信用度量模型，对链上成员进行信用评估，获取链上成员信用度；然后，建立数据质量模型，对上链数据质量进行度量；最后，在上述基础上，建立上链数据可信性度量模型，对上链数据进行可信性度量；如上所述的基于私有链的食品生产过程溯源装置；如上所述的基于联盟链的食品流通过程溯源装置。
11.根据本发明又一方面，提供一种基于可信双链的食品质量安全溯源系统，包括：数据层，封装区块链的底层数据结构和关联技术；网络层，封装区块链间各节点的组网方式；共识层，包括如上所述的私有链共识机制和如上所述的联盟链共识机制；合约层，用于规定参与的角色，约束各角色的行为，规范交易记录；应用与接口层，用于完成对数据的管理和平台的配置功能。
12.根据本发明技术方案，可以获得以下有益技术效果：
13.食品质量追踪溯源体系涵盖食品生产和食品流通各环节，因为食品生产过程涉及企业的商业秘密，所以基于私有链研究食品生产过程的溯源，其中raft算法是私有链中常用的共识机制，其不能容错恶意节点且效率有待提高，我们在其基础上改进，保留raft算法强一致性同时，进一步提高共识效率，并防止恶意节点的攻击。
14.食品流通过程涉及到物流、经销商、零售商和消费者等多个主体，故基于联盟链研究食品流通过程的溯源。pbft算法是联盟链中常用的共识机制，而传统pbft算法中共识节点间两两都要进行通信，性能需进一步提升，同时无法支持共识节点动态加入或退出。我们在其基础上改进，基于聚合签名提升共识机制性能，借助于环签名实现共识节点的动态加入或退出，同时加强隐私保护。
15.根据以上两点，进而构造出适合于食品流通过程溯源的私有链和联盟链的共识机制。完成上述模型的设计和实现，建立一个高效可信的食品质量安全溯源系统，系统功能包括链上成员准入、消费者溯源记录查询、上链数据可信性度量评估、基于私有链的食品生产过程溯源、基于联盟链的食品流通过程溯源等，既提高溯源效率，又兼具溯源信息真实可靠和隐私保护性。
附图说明
16.图1示出了基于私有链的食品生产过程溯源技术路线图。
17.图2示出了根据本发明实施方式的食品生产过程溯源方法的示意性流程图。
18.图3示出了基于联盟链的食品流通过程溯源技术路线图。
19.图4示出了根据本发明实施方式的食品流通过程溯源方法的示意性流程图。
20.图5示出了根据本发明实施方式的基于私有链的食品生产过程溯源装置的示意性框图。
21.图6示出了根据本发明实施方式的基于联盟链的食品流通过程溯源装置的示意性框图。
22.图7示出了根据本发明实施方式的基于可信双链的食品质量安全溯源系统的示意性框图。
23.图8示出了根据本发明实施方式的食品质量安全溯源系统具体实现方式的示意性框图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所
获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
25.根据本发明一方面，提供一种基于私有链的食品生产过程溯源方法。
26.图1示出了基于私有链的食品生产过程溯源技术路线图。
27.如图1所示，基于私有链的食品生产过程溯源中参与进行共识协商的节点共有四类：管理部门、生产计划部门、生产部门和产品出厂销售部门，它们统称为共识节点。企业管理部门首先向企业各部门分别分配一个公钥和私钥，公钥向私有链中全体成员公开，而私钥用作生产过程中身份验证和数据上链的数字签名。
28.生产计划部门提出生产计划，管理部门通过公钥对其身份进行确认，确认后授权生产计划部门将生产计划书、生产计划书的授权、生产部门关于生产计划书的数字签名等信息提交加入私有链；共识节点依据私有链共识机制判断是否达成共识，如果达成共识，则将上述信息存入私有链区块并进行广播。
29.生产计划部门授权生产部门开始进行食品生产，管理部门通过公钥对生产部门身份进行确认，确认后授权该生产部门将该部门生产过程中产生的相关信息、信息的数字签名，授权签名等信息提交加入私有链，其中，生产过程中产生的相关信息包括产品编号、生产计划、检测数据、农药品种、产地信息等；共识节点依据私有链共识机制判断是否达成共识，如果达成共识，则将上述信息存入私有链区块并进行广播。
30.食品生产在各生产部门间进行，产品生产每次到达新部门前须经上一部门授权，数据提交上链前需经管理部门确认后授权。
31.对于每件食品,出厂销售部门生成唯一的食品标识，并连同食品首次转入方及其身份信息、食品首次转移时间、食品首次转移数量等信息，在管理部门对其身份确认授权后提交加入私有链；共识节点依据私有链共识机制判断是否达成共识，如果达成共识，则将上述信息存入私有链区块并进行广播，与此同时，将上述信息提交至企业的服务器。出厂销售部门所对应的节点即为基于联盟链的食品流通过程溯源的首记账节点。
32.在根据本发明实施方式的食品生产过程溯源方法中，基于私有链的改进过的共识算法是共识节点达成共识的关键，下面参考图2对其进行详细描述。图2示出了根据本发明实施方式的食品生产过程溯源方法的示意性流程图。如图2所示，该方法包括：
33.s210，将食品生产过程中的各部门——在该实施方式中可以是生产计划部门、生产部门和产品出厂销售部门——依据可靠性和稳定性设为候选集和跟随集，根据raft算法从候选集中确定领导者节点、候选者节点，将除监督者节点之外的其余共识节点设为跟随者节点；
34.其中，候选集可以由生产计划部门、重要生产部门和出厂销售部门所对应的共识节点构成，跟随集由除管理部门外的其余共识节点组成。
35.s220，设立监督者节点——在此可将管理部门设为监督者节点，其用于收集领导者节点和跟随者节点计算结果的反馈，从而判断问题节点，并对候选集和跟随集进行更新；
36.算法中共涉及四种角色：领导者节点，候选者节点，跟随者节点和监督者节点。请注意，领导者节点和候选者节点只能来自于候选集。领导者节点用于记录上链数据并生成新区块。候选者节点可以竞选领导者节点，其是在领导者节点任期到期或者发生故障或者被检测为恶意节点情况下进行重新选举时的过渡状态，在选举结束后，候选者节点将变为领导者节点或跟随者节点。
37.跟随者节点对领导者节点选举进行投票，并对提交的上链数据进行验证。
38.s230，验证步骤：领导者节点将所收到的请求上链数据信息整理打包成一个区块，并将其对全网广播，请求验证；跟随者节点根据自己节点所收到的请求上链数据对领导者节点广播的区块进行验证，并将验证结果进行全网广播，
39.其中，验证包括对领导者节点身份、要提交区块及区块内的数据正确性等进行验证。
40.s240，提交步骤：如果领导者节点收到跟随者节点的认可消息，则全网广播区块上链。该认可消息可以是满足预定条件的的，所述的预定条件可以根据实际情况由本领域技术人员设置。
41.s250，监督步骤：监督者节点记录所有反馈错误的节点，并且进行监管。
42.如果连续出现问题，可能是网络问题导致所收到的请求上链数据不够完整，也有可能节点遭受攻击恶意为之，需对其进行进一步处理，比如，如果上述节点是候选集中的节点，则将其移除候选集，如果是跟随节点可判定为恶意节点等。如果监督者节点收到跟随者节点关于领导者请求验证区块的认可消息未满足预定条件或者领导者任期到期，则触发选举步骤，进行领导者节点重新选举。
43.根据本发明实施方式的私有链共识算法通过对raft算法进行改进构造得到，该共识算法将所有共识节点依据可靠性和稳定性分为候选集和跟随集，候选集中的共识节点将作为候选者状态的共识节点，而不是将所有共识节点作为候选者状态的共识节点。一方面，将可靠性高的共识节点分为候选组，依靠其运算及处理能力能够提高区块链的稳定性及运算、传输速度；另一方面，当领导者者状态的共识节点故障宕机或者被检测出来为恶意节点情况下，由于候选者状态的共识节点相比之前在数量上减少了很多，因此在重新选举的过程中，减少了运算及传输需要的时间，加快了选举步骤速度。再者，增加了监督者节点，用以接收关于领导者请求验证的区块反馈结果并据此判断哪些节点出现问题或者是恶意节点，从而增加共识机制的恶意节点容错。
44.根据本发明另一实施方式，提供一种基于联盟链的食品流通过程溯源方法。
45.图3示出了基于联盟链的食品流通过程溯源技术路线图。如图3所示，食品流通过程为食品从出厂时间为开始、食品卖出时间为截止的流通过程。该过程涉及到的参与者角色包括注册管理机构、生产商、分销商、零售商、消费者，同时允许新的企业或者机构加入，也即允许扩展新节点。
46.注册管理机构在所有参与者注册时会创建出一个对应的信息档案，档案内包括企业信息、职能、地址、资格认证等必要信息。
47.生产商、分销商、零售商在成功注册后，将会获得两对公钥和私钥，其中，一对公钥和私钥用于环签名，另一对公钥和私钥用于聚合签名，公钥向联盟链中全体成员公开，而私钥作为交易过程中验证身份与信息的关键；
48.消费者只有查询权限，可不用注册，他们并不参与后面的共识协商过程。
49.在根据本发明实施方式的食品流程过程溯源方法中，基于联盟链的改进过的共识算法是共识节点达成共识的关键，下面参考图4对其进行详细描述。图4示出了根据本发明实施方式的食品流通过程溯源方法的示意性流程图。如图4所示，该方法包括如下步骤：
50.s410，记账节点生成食品溯源数据，并将溯源数据提交至该记账节点对应的服务
器。在该方法中，可以将生产商、分销商、零售商分为：记账节点、验证节点、数据处理节点；
51.其中，食品溯源数据可包含食品标识。溯源数据可以包括食品转出方身份信息及其区块链账户地址、食品转入方身份信息及其区块链账户地址、食品转移时间、被转移食品数量等。食品生产商可以是首记账节点。
52.s420，记账节点依据溯源数据生成溯源记录，记账节点向联盟链提交溯源记录并全链广播，并将自身与其他部分或者全部记账节点组成一个环，对广播的溯源记录进行环签名，如图3所示。溯源记录包括溯源数据的哈希值、记账节点对应服务器的地址标识、食品转出方区块链账户地址、食品转入方区块链账户地址、生成溯源记录的时间戳。其中，环签名可对记账节点地址起到隐私保护功能。
53.s430，验证节点对通过环签名验证的溯源记录，依据溯源记录中记账节点对应服务器的地址标识获取当前溯源数据；
54.s440，验证节点依据溯源记录中食品标识查询区块链中的历史溯源记录，依据各历史溯源记录获取与食品标识对应各服务器的地址标识集，据此获取该食品对应各历史溯源数据，并验证其有效性；
55.在验证过程中，根据时间戳、食品转出方身份信息、食品转入方身份信息、生成的签名信息等对食品数量、商量流转地点、食品转移事件发生时间、用户业务身份等的真实性进行判定。
56.s450，验证节点对验证结果进行聚合签名。这样做可以便于数据处理节点能够在共识机制中进行聚合签名验证，减少签名验证次数，提高联盟链性能。
57.s460，数据处理节点接收来自验证节点对溯源记录的验证结果，当接收到验证结果达到一定数量时，进行聚合签名验证，依据共识算法对监测到的验证结果进行共识判定。
58.s470，当监测到验证结果数量达到共识要求时，判断共识结果为达成共识，验证通过，并将溯源记录存入区块链中，同时广播该共识结果，以使得其他记账节点依据该共识结果将溯源记录存入自身的区块中；否则，判断共识结果为不能达成共识，验证不通过，舍弃该溯源记录。
59.基于联盟链的改进过的共识算法——将pbft和聚合签名技术、环签名技术相结合构造的联盟链共识算法——是共识节点达成共识的关键，下面对其进行进一步详细描述。
60.每一轮共识随机选择一个验证节点来充当议长，议长可根据区块高度决定，其他验证节点则为议员，p为当前议长编号，议员编号为i，每一次共识产生一个区块,并附有至少n
‑
f个验证节点的签名，其中，n为验证节点数目，f为未通过当前记录验证的验证节点数目。假设系统要求每次产生区块的时间间隔为t，当前区块高度为h，当前数据编号为v，当前数据记做block。
61.记账节点将自身与其他部分或者全部记账节点组成一个环，向全网广播提交上链数据并附上发送者的环签名；所有验证节点均独立监听全网提交的上链数据。
62.步骤s450的“验证节点对验证结果进行聚合签名”包括：
63.议长在经过时间t后,发送<request,h,v,p,block,<bloc k>
σp
>，其中，request表示发起请求，<block>
σp
为聚合签名算法中议长通过block验证的聚合签名；
64.议员i在收到提案后,如果通过验证，则发送<response,h,v,i,<block>
σi
>，其中，response表示进行消息反馈，<block>
σi
为聚合签名算法中议员i通过block验证的聚合签
名；
65.步骤s460的“数据处理节点接收来自验证节点对溯源记录的验证结果，当接收到验证结果达到一定数量时，进行聚合签名验证，依据共识算法对监测到的验证结果进行共识判定”包括：
66.数据处理节点在收到至少n
‑
f个<block>
σi
后达成共识，进行聚合签名验证，如果通过验证，则发布完整区块到联盟链；
67.确认下一任议长，并开始下一轮共识。
68.上述图4所示的食品流程过程溯源方法可与图2所示的食品生产过程溯源方法相结合，组成食品质量安全溯源方法。该方法的步骤参见以上所述，在此不再赘述。
69.根据本发明实施方式，还提供一种基于私有链的食品生产过程溯源装置。图5示出了该食品生产过程溯源模块的示意性框图。如图5所示，其包括：
70.节点设立模块510，将食品生产过程中的各部门依据可靠性和稳定性设为候选集和跟随集，根据raft算法从候选集中确定领导者节点、候选者节点，将除监督者节点之外的其余共识节点设为跟随者节点；
71.设立监督者节点，用于收集领导者节点和跟随者节点计算结果的反馈，从而判断问题节点，并对候选集和跟随集进行更新；
72.验证模块520，其中领导者节点将所收到的请求上链数据信息整理打包成一个区块，并将其对全网广播，请求验证；跟随者节点根据自己节点所收到的请求上链数据对领导者节点广播的区块进行验证，并将验证结果进行全网广播，
73.提交模块530，其中如果领导者节点收到跟随者节点的认可消息，则全网广播区块上链；
74.监督模块540，其中监督者节点记录所有反馈错误的节点，并且进行监管。
75.根据本发明另一实施方式，还提供一种基于联盟链的食品流通过程溯源装置，如图6所示，该模块包括：
76.溯源数据提交模块610，其中记账节点生成食品溯源数据，并将溯源数据提交至该记账节点对应的服务器；
77.环签名模块620，其中记账节点依据溯源数据生成溯源记录，记账节点向联盟链提交溯源记录并全链广播，并将自身与其他部分或者全部记账节点组成一个环，对广播的溯源记录进行环签名；
78.溯源数据验证模块630，其中验证节点对通过环签名验证的溯源记录，依据溯源记录中记账节点对应服务器的地址标识获取当前溯源数据；验证节点依据溯源记录中食品标识查询区块链中的历史溯源记录，依据各历史溯源记录获取与食品标识对应各服务器的地址标识集，据此获取该食品对应各历史溯源数据，并验证其有效性；
79.验证节点聚合签名模块640，其中验证节点对验证结果进行聚合签名；
80.数据处理节点聚合签名模块650，其中数据处理节点接收来自验证节点对溯源记录的验证结果，当接收到验证结果达到一定数量时，进行聚合签名验证；
81.共识判定模块660，当监测到验证结果数量达到共识要求时，判断共识结果为达成共识，验证通过，并将溯源记录存入区块链中，同时广播该共识结果，以使得其他记账节点依据该共识结果将溯源记录存入自身的区块中；否则，判断共识结果为不能达成共识，验证
不通过，舍弃该溯源记录。
82.参考图5和图6所述的装置中各模块的具体功能和设置请参考以上关于方法实施方式的描述，在此不再赘述。
83.根据本发明又一实施方式，还提供一种基于可信双链的食品质量安全溯源系统。图7示出该系统的示意性框图。如图7所示，该系统包括：
84.链上成员准入模块710，用于建立链上成员初始信用度模型和链上成员信用度更新模型。在该模块中，利用第三方质检机构所提供的信息和链上成员口碑对链上成员信用度进行初始化，建立链上成员初始信用度模型；依据共识机制计算链上成员所提交的上链数据达成共识度，对链上成员信用度进行更新，建立链上成员信用度更新模型。
85.消费者溯源记录查询模块720：在接收客户端发送的食品标识查询请求后，依据食品标识查询区块链，获取与食品标识对应的各历史溯源记录，将最终查询结果反馈给消费者。
86.上链数据可信性度量评估模块730：可以基于第三方质检机构信用评估、链上成员口碑和上链数据共识程度，建立链上成员信用度量模型，对链上成员进行信用评估，获取链上成员信用度；然后，建立数据质量模型，对上链数据质量进行度量；最后，在上述基础上，可以基于证据理论，建立上链数据可信性度量模型，对上链数据进行可信性度量；
87.参考图5所述的基于私有链的食品生产过程溯源装置740。企业管理部门首先向企业各部门分别分配一个公钥和私钥，每个部门代表着一个共识节点，共识节点间达成共识用共识算法来保证，本系统私有链共识算法通过对raft算法进行改进构造得到，该共识算法将所有共识节点依据可靠性和稳定性分为候选集和跟随集，候选集中的共识节点将作为候选者状态的共识节点，而不是将所有共识节点作为候选者状态的共识节点。一方面，将可靠性高共识节点的分为候选组，依靠其运算及处理能力能够提高区块链的稳定性及运算、传输速度；另一方面，当领导者者状态的共识节点故障宕机或者被检测出来为恶意节点情况下，由于候选者状态的共识节点相比之前在数量上减少了很多，因此在重新选举的过程中，减少了运算及传输需要的时间，加快了选举步骤速度。再者，增加了监督者节点，用以接收关于领导者请求验证的区块反馈结果并据此判断哪些节点出现问题或者是恶意节点，从而增加共识机制的恶意节点容错
88.参考图6所述的基于联盟链的食品流通过程溯源装置750。在本装置中，生产商、分销商、零售商被分为三类，分别是：记账节点、验证节点、数据处理节点。其中，记账节点为生成食品溯源数据以及溯源记录并将溯源记录提交至区块链的节点；验证节点为对记账节点所提交溯源记录进行验证节点；数据处理节点为采用共识算法对验证节点的验证结果进行检测得到共识结果节点，其同时负责接收客户端发送的食品标识查询请求后查询溯源记录并反馈查询结果。本系统将pbft和聚合签名技术、环签名技术相结合构造联盟链共识算法。该共识算法通过记账节点在进行环签名时节点自行组成环的方式，使pbft算法支持节点的动态加入与退出，同时加强了隐私保护；通过聚合签名技术减少了签名验签的次数，进而提高溯源系统性能。
89.根据本发明实施方式，还提供上述基于可信双链的食品质量安全溯源系统的具体实现方式。图8示出了该食品质量安全溯源系统具体实现方式的示意性框图。如图8所示，该系统包括：
90.数据层810，封装区块链的底层数据结构和相关技术，包含数据区块、时间戳、链式结构、生成区块所需要的哈希函数、merkle树、环签名算法和聚合签名算法等；
91.网络层820，封装区块链间各节点的组网方式，包括节点间建立连接所使用的p2p信息传输机制和每个节点对区块数据的验证机制；
92.共识层830，包括改进型私有链共识机制(改进的raft算法)和改进型联盟链共识机制(改进的pbft算法)，该改进型的私有链共识机制和改进型联盟链共识机制可参考以上实施方式所述；
93.合约层840，用于规定参与的角色，约束各角色的行为，规范交易记录；合约层可以采用以太坊的智能合约作为开发工具，设计并编码实现溯源系统的智能合约。产品的各种信息以及交易记录也可以通过合约来规范，合约中设计了生产商、物流商、分销商、零售商、消费者等参与角色，每一个角色都有在实施方案中所提到行为和功能，同时还包括上链数据可信性度量评估机制，对于评估未通过数据拒绝上链。
94.应用与接口层850，用于完成对数据的管理和平台的配置功能，提供链上成员的注册、登录、智能合约发布、食品的溯源信息接口、外部系统集成接口。
95.该高效可信的食品质量安全溯源系统完成了以上模型的设计与实现，其功能包括链上成员准入、消费者溯源记录查询、上链数据可信性度量评估、基于私有链的食品生产过程溯源、基于联盟链的食品流通过程溯源等。
96.根据本发明实施方式，能够在解决溯源效率前提下，确保获得的溯源信息真实可靠不可篡改，同时具有隐私保护性，保护链上成员各方的商业利益，并解决传统产品溯源系统存在的产品安全问题相关责任人和问题环节定位困难的情况。
97.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。