：中邦农业大学李媛教导等：降低益生菌耐加工储备安静性和体内存活率的递送体系咨询希望

　　坐蓐合头用户节点向合系新闻提议提案，历程验证排序之后写入物理图区块账本，通过映照机制将实体数据映照成图区块中的极点，相合数据映照成图区块中的边■，各极点和边毗邻变成供应链坐蓐合头的图区块，如图10所示。

　　起首打定好百度超等链编译运转的处境，然后正在此根本上创筑图区块链搜集○■。图8A揭示了图区块链的区块设备新闻，网罗图区块链名称、图区块链账本新闻、节点IP新闻等。图8B揭示了图区块链节点设备新闻，网罗图区块链版本、图区块链共鸣形式、排序节点新闻等。图8C揭示了图区块链P2P搜集设备新闻，要紧网罗节点端口、节点cert目次、种子节点netUrl新闻等。图8D揭示了图区块链智能合约账号设备新闻，网罗账号名称、账号拜望支配列外（ACL）等。图8E、F离别揭示了图区块链存储智能合约和盘问智能合约的局部代码。

　　图区块由区块极点集和区块边集构成（图2）。正在此根本上，界说属性集P＝（Property1，Property2，…，Propertyn）来扩展区块极点和区块边，界说标签对区块极点举行分类，标签的类型由全部的交易场景界说■，例要是蔬供应链分歧合头极点界说为分歧类型标签。每个区块极点凑集的元素正在基于交易贸易的图区块账本中对应一笔实体型贸易，而正在基于图区块的账本中对应一个区块极点。区块边凑集的每个元素可能用一个二元组（m■■，n）体现，个中m代外开始区块极点，n代外标的区块极点，区块鸿沟说的属性集体现两极点之间的相合，每个区块边凑集的元素正在基于交易贸易的图区块账本中对应一笔相合型贸易，而正在基于图区块的账本中对应一个区块边。

　　果蔬供应链深度溯源是对供应链全流程、全性命周期所涉及的数据以及数据之间的相合举行溯源。目前通过守旧区块链修建的果蔬供应链溯源体系要紧存正在以下题目：1）溯源新闻深度亏折。2）溯源数据相合性亏折■。3）盘问效能低○。

　　正在图区块链搜集中，用户节点提议贸易提案恳求后，贸易被提交至验证节点举行合法性验证后署名；将带有署名的贸易发送给排序节点举行排序打包；打包的贸易被发送到全节点，全节点汲取贸易并将其放入缓存区中，当缓存区中贸易抵达必然数目时○，将贸易写入己方账本并通过映照机制将贸易新闻映照到图区块中。映照经过要紧由以下2 个局部构成：1）创筑物理图区块到图区块的数据映照订定；2）通过区块极点映照和区块边映照设备计划修建图区块链。全部映照端正和映照流程如下。

　　果蔬供应链各节点通过物联网筑筑收罗数据，并基于此数据修建物理图区块链模子○■。如图4所示○■，物理图区块分为两局部。第1局部包蕴前一图区块哈希（pre hash）、图区块身份（graph block ID）、图哈希根（graph hash root○，GR）、图区块哈希（graphblock hash）、数字署名（digital signature）以及功夫戳（timestamp）等。个中Graph block hash＝Hash（Pre hash＋Graph block ID＋Graph hashroot＋Digital signature＋Timestamp），采用SHA-256哈希算法估量出图区块哈希值，无论图区块中任何局部发作细小的调动，均会惹起输出值（graph block hash）的昭着调动■。第2局部包蕴若干交易数据，交易数据分为实体数据（标注为V1，V2，……）和相合数据（标注为R1，R2，……）两类。

　　依据流程创筑图区块极点标签■■。凭据果蔬供应链的流程合头，将图区块极点分为“坐蓐”“收储”“加工”“运输”“出卖”5 个类型。它们以分歧颜色举行分别，如图7所示。

　　依据实体数据创筑图区块极点○。果蔬供应链各列入主体将收罗的交易数据解析成实体数据和相合数据，图区块极点由实体数据修建，如正在图7中有农夫、农场、种子、农作物等图区块极点○■，并凭据实体数据全部实质修建图区块极点的属性荟萃，比方农场极点包蕴名称、地方、联络格式3 个属性。

　　身份权限管束算法是图区块链紧要的构成局部，直接相合到图区块链的数据和平管束。合约凭据拜望者身份新闻来判别节点权限，其伪代码打算如算法3所示■○。

　　因为图区块链存储了深度溯源新闻，较守旧简单溯源新闻正在数据量上有所扩充，于是存储冗余率有所扩充■。因而，本咨询打算了图区块链存储模子，该模子的核脑筋思是正在保障图区块链和平性的条件下■○，省略图区块链搜集中的副本数目以省略存储冗余。图区块链存储模子中包蕴用户节点、验证节点、排序节点、全节点4 种脚色（图3）。用户节点为原始数据的具有者，必要对原始数据举行模范化和榜样化处罚；验证节点刻意验证贸易的合法性；排序节点刻意贸易的排序打包；全节点刻意存储总共效户节点的数据；一个节点可能同时具有众种脚色○。个中最中心的是全节点，其是无缺副本的生存者，其余节点只存储局部副本数据，搜集中只要一少局部节点为全节点。图区块链搜集中无缺副本的数目省略，攻击者只必要正在支配少于50%节点数的境况下即可窜改图区块链数据，正在必然水平上下降了图区块链的和平性。但果蔬供应链场景有海量的节点连续地插足图区块链体系，攻击者思支配图区块链体系中少局部节点也简直不大概完毕。

　　近年来，生果、蔬菜中农药残留超标、过量行使食物增加剂、违规行使化学药品、坐蓐处境不达标等事务频发，重要迫害了消费者的矫健和平，酿成社会公家信托度下降。食物质料和平溯源体系使用自愿识别和IT本事记载食物从坐蓐到餐桌扫数经过的环节新闻，当发作食物和平不测事务时，可能疾速地定位到显示题目的合头○，显然职守主体，实时召回题目产物，这是有用保险食物质料和平的形式之一。然而守旧农产物溯源体系凭借中央化数据库来存储、传输和共享新闻○，存正在供应链数据不透后、新闻易被窜改、羁系效能低、社会公信力亏折等题目。区块链本事具有化、无法窜改、可编程和和平可托等特色，将区块链本事融入到守旧溯源编制中，不妨有用保障食物追溯新闻的和平性和牢靠性○。

　　举措2）找到刚拜望的实体数据V1的第一个未被拜望的相接实体数据，估量出该实体数据与两实体数据之间毗邻的相合数据的哈希值，然后将估量取得的哈希值举行串接，再举行哈希运算■，取得新的哈希值■。接着再遍历V1未被拜望到的相接实体数据，反复此举措，直到V1总共相接实体数据一起被拜望为止。

　　果蔬供应链列入主体要紧是坐蓐企业、收储企业、加工企业、物流企业、出卖企业等■。凭据果蔬供应链涉及的主体，本咨询依据区块极点、区块边、区块极点标签、区块极点与区块边属性集举行功夫和空间层面的划分，果蔬供应链图区块数据架构如图7所示。

　　本文《面向果蔬供应链深度溯源的图区块链模子咨询》起原于《食物科学》2023年44卷第17期1-10页○，作家：刘孝保，杨林，易斌，阴艳超*○，孙海彬，顾文娟。DOI:10.7506/spkx0930-340。点击下方 阅读原文即可查看着作合系新闻。

　　目前的咨询得回了阶段性的成就，但如故存正在少许题目必要进一步商量，如还必要对图区块链所涉及的共鸣机制算法举行长远咨询，从而战胜图区块链的和平性、可扩展性窒塞，相较于守旧区块链，图区块共鸣哀求难度有所擢升，完毕图区块共鸣应是来日中心咨询的宗旨之一○■。

　　针对守旧区块链修建的果蔬溯源体系存正在追溯新闻不所有、数据相合性亏折、盘问效能低等题目，本咨询提出了一种基于图区块链的果蔬深度溯源模子，打算了图状布局的区块数据布局与物理图区块链模子○，并由映照模子创筑物理图区块与图区块中区块极点和区块边的对应相合○○。凭据果蔬供应链流程逻辑布局创筑“图区块极点”“图区块边”“图区块标签”以及“图区块属性”构成的图区块数据架构，并定制化打算智能合约，保险果蔬供应链上各主体之间平常的交易合营。该模子管理了守旧果蔬供应链区块链模子存正在的溯源新闻深度亏折、溯源数据相合性亏折、盘问效能低等题目，完毕了对果蔬供应链的深度溯源。

　　农场供给的阳光玫瑰葡萄供应链坐蓐合头局部新闻如外4所示。将外4坐蓐合头新闻明细行为物理图区块链的根本数据。

　　昆明理工大学机电工程学院副教导■■，工学博士，现要紧从事数字孪生、区块链等合系宗旨咨询办事。主办/列入邦度级、省部级项目5项、企业项目10余项。已揭橥论文40余篇○，个中被SCI/EI收录期刊20余篇■，授权出现专利10余项。

　　依据相合数据创筑图区块边。分歧区块极点之间通过具有宗旨的区块边毗邻起来构成丰富的图区块，凭据相合数据的实质修建图区块边○■，比方施肥边由肥料极点指向农作物极点■○，个中剂量、职员、功夫构成施肥边的属性集。

　　昆明理工大学机电工程学院的刘孝保■■，杨林，阴艳超*等提出了一种图区块链模子。起首修建果蔬供应链深度溯源图区块链模子，使用图外面打算图状区块数据布局，将守旧区块链布局中次序外的存储布局调动为便于深度溯源新闻存储的图布局，以完毕深度溯源新闻的相合存储。正在此根本上，打算图区块链映照模子，通过该模子创筑物理区块数据与图区块链模子之间的映照相合。然后凭据果蔬供应链流程逻辑布局创筑“图区块极点”“图区块边”“图区块标签”以及“图区块属性”构成的图区块数据架构，打算并编写数据存储、盘问与权限管束智能合约■○。结果，基于XuperChain平台开荒图区块链模子，并与守旧区块链举行职能比拟。本咨询可为完毕基于区块链的果蔬供应链深度溯源、数据的疾速盘问和开销平均的咨询供给新的形式和思绪■。

　　区块边形式修建：基于相合数据字段设备修建区块边形式，提取相合中的指向新闻■■，显然相合的开始区块极点新闻。以图6中施肥区块边为例，起首创筑一个施肥的相合类型，然后凭据基于字段设备的形式（如图7中账本的start字段指向施肥边的开始区块极点，end字段指向施肥边的标的区块极点）○■，确定施肥区块边的指向新闻，从平均复合肥17-17-17区块极点指朝阳光玫瑰葡萄区块极点■。JSON数据中relationship（相合）对象3 个属性映照为该区块边的总共属性，其对应的属性值逐一映照为区块边属性的全部属性值。

　　通过Stress软件测试盘问数目1～1 000 条岁月图区块链体系和守旧区块链处境系盘问开销的境况■，结果如外5所示■。图区块链体系正在盘问操作时，盘问效能相对守旧区块链处境大幅擢升，且盘问开销不单没有昭着扩充，乃至比守旧区块链处境更低。因而本咨询提出的图区块链模子完毕了数据疾速盘问和开销的平均。

　　通过修建供应链坐蓐合头的图区块链验证本咨询提出的面向果蔬供应链图区块链的可行性■。试验通过插足图区块链搜集的2 个节点（peer1、peer2）举行，peer1节点测试写入坐蓐合头的实体数据新闻，peer2节点测试写入坐蓐合头的相合数据新闻。通过测试节点终端发出相应的指令，如图9所示。个中peer1节点发出写入“实体数据新闻”指令，上传所涉及到的实体数据新闻，历程图区块链搜集验证节点验证提案新闻的合法性。验证通事后，由存储智能合约将提交的交易新闻写入物理图区块链中，随后通过映照模子将合系的实体数据新闻天生图区块链中对应的区块极点。peer2节点发出写入“相合数据新闻”指令，起首必要对提案新闻举行验证，验证通事后，仍由存储智能合约将提交的交易新闻写入物理图区块链中，随后通过映照模子将合系的相合数据新闻天生图区块中对应的区块边。

　　离别正在图区块链和百度超等链体系前进行众组比拟试验，通过盘问数据，比拟说明图区块链模子的盘问效能职能■。图区块链和百度超等链体系离别写入类似的溯源数据，然后离别举行盘问操作■，记载一次盘问的响适时间，举行比拟试验深度溯源的图区块链模子研讨j9九游会-真人游戏第一品牌，再通过更改盘问数目○■，巡视说明图区块链模子正在分歧盘问数目境况下的盘问效能是否比守旧区块链体系有所优化。

　　本咨询正在果蔬供应链图区块链深度溯源模子的根本上○■，以某阳光玫瑰葡萄供应链为运用对象，修建了果蔬图区块链新闻溯源体系。该葡萄供应链包蕴葡萄的坐蓐、收储、加工、运输、出卖众个合头，记载了葡萄的成长新闻、处境新闻、职员新闻、稼穑新闻、加工新闻、存储新闻、保鲜新闻、运输新闻、出卖新闻等。若采用守旧布局区块存储溯源新闻，存正在溯源数据相合性亏折、盘问效能低等题目，因而采用本体系举行优化。本体系局部运转页面如图12所示，图12A为用户登录页面，用户通过上传小我新闻注册账号即可登录本体系，图12B为数据上链页面○■，用户可通过该页面上传溯源数据，图12C为新闻盘问页面，

　　数据告成写入图区块链体系后，供应链各企业主体、羁系部分与消费者通过盘问合约读取图区块链中数据及用户的盘问恳求新闻○，盘问恳求新闻网罗区块极点和区块边的属性荟萃，凭据盘问恳求新闻遍历图区块链后返回盘问结果，其伪代码打算如算法2所示。

　　智能合约是一种用算法和步伐来编制合同条件安置正在区块链上且可依据端正自愿实行的估量机订定，可为化的果蔬供应链主体之间搭筑自负任的贸易处境○，通过智能合约将守旧供应链上通过人的信托主导的交易交游调换为以估量机信托的贸易形式。正在图区块链模子中，用户的交易新闻存储和盘问操作都通过智能合约来完毕。本咨询凭据限值数据布局打算了溯源数据存储智能合约，智能合约读取果蔬溯源数据并与限值举行比拟○，通过判别溯源数据是否正在限值内来苛苛管控果蔬产物格料和平，最终取得的判别结果与溯源数据沿途打包写入图区块链，写入告成后○○，返回此刻贸易哈希，其伪代码打算如算法1所示。

　　举措3）依序拜望举措2未被拜望的相接实体数据，然后依序拜望各相接实体数据未被拜望的相接实体数据，直到总共实体数据都被拜望为止，并估量出最终的图哈希根。

　　正在一个图区块G＝（V，E）（E为区块边集（edge））中，区块边具有宗旨性，区块极点凑集大肆两元素之间的边存正在单向和双向两种境况，单向境况时，每个区块极点m&V具有一个出度或一个入度。出度Sout＝{e＝（m■○，n）e∈E}■，体现区块极点援用数目（m“援用”了n），入度Sin＝{e＝（m，n）e∈E}，体现m被援用的次数。当Sin＝0时，称m为一个端区块极点。双向境况时○，每个区块极点m&V∪n&V具有一个出度或一个入度。图区块G＝（V■■，E）具有丰富性，寻常而言○■，基于图区块的账本对每个区块极点的出度和入度没有哀求，每每一个区块极点不妨同时被众个复活成区块极点援用，从而不妨了然地存储具有丰富交易相合场景的数据。同时，复活成的区块极点可能援用图区块中大肆一个端区块极点。

　　凭据图区块的映照订定举行图区块的形式修建■■，网罗区块极点形式修建和区块边形式修建。区块极点形式修建：获取选定的物理图区块账本中实体数据的元数据，依据映照订定创筑总共的属性字段，实体数据的总共属性映照成为区块极点的总共属性■○，实体数据的lable字段属性映照成为区块极点的lable属性。以图5中JSON文档为例j9九游会 - 真人游戏第一品牌，以JSON数据中label字段来创筑区块极点的标签，其区块极点为坐蓐类区块极点。JSON数据中属性对象3 个属性映照为该区块极点的总共属性《食物科学》：昆明理工大学阴艳超教养等：面向果蔬供应链深度溯源的图区块链模子研讨j9九游会 - 真人游戏第一品牌。，其对应的属性值逐一映照为区块极点属性的全部属性值。

　　果蔬供应链是正在果蔬坐蓐原料供应商、坐蓐企业、收储企业、加工企业、物流公司、出卖商、消费者等繁众列入者之间创筑的一种合营相合。果蔬供应链溯源新闻具有高超度、高相合性的特色。供应链网罗坐蓐、收储、加工、运输、出卖5 个合头，每个合头又包蕴众个亚合头，每个亚合头又包蕴众个举措，比方坐蓐合头网罗选种、播种、施肥、打药、灌溉、修枝、采收等亚合头，个中施肥亚合头又包蕴一次施肥、追加施肥等众个举措。供应链溯源新闻要紧由列入实体及产物之间丰富的相合组成○○，比方农夫与农场之间是办事相合、肥料与农作物之间是施肥相合、各企业之间是贸易相合等。因而，本咨询提取了供应链各合头环节新闻并将其划分为实体数据与相合数据■○，如外1所示。

　　因为果蔬供应链溯源新闻具有高超度、高相合性的特色，因而对果蔬供应链的深度新闻举行相合存储是完毕深度溯源的环节。然而守旧区块链并没有存储全供应链的深度新闻，且只可完毕串行化的账本扩充操作，数据的写入具有随机性，导致数据之间缺失相合相合。图区块链使用图外面对区块数据布局举行改良，将守旧区块链布局中次序外的存储布局调动为便于深度溯源新闻存储的图布局○。如图10所示，该图区块存储了阳光玫瑰葡萄坐蓐合头的深度新闻，包蕴农场、农夫、农作物、肥料等15 个极点和办事、成长、施肥、施药等16 个边，离别代外存储了15 条实体数据和16 条相合数据，个中施肥边相合肥料与农作物极点、办事边相合农夫与农场极点，溯源数据正在区块中以图的事势存储○，通过区块边将区块极点毗邻正在沿途，完毕数据的相合存储，相合数据直接地将各合头实体数据整合集成起来。用户举行一次追溯盘问操作可能疾速遍历供应链经过中涉及的一起实体数据和相合数据，从而完毕对果蔬供应链的深度溯源○。

　　物理图区块和图区块数据类型和体式存正在必然的区别，会影响图区块链修建的无缺性和相同性。因而，起首必要打算物理图区块数据到图区块的数据映照订定，保障图区块链修建前后数据的相同性和无缺性。正在物理图区块中○○，追溯数据以JSON文档的事势存储，因而本咨询打算的映照订定中，物理图区块JSON文档中的键名称正在图区块中映照为属性名称《食物科学》：昆明理工大学阴艳超教养等：面向果蔬供应链，值字段类型映照为该属性的类型，每一行用来形容该属性的全部值映照为对应区块极点或区块边该属性的全部值○。除此除外，还需管理数据类型和体式异构题目。本咨询通过对物理图区块中存正在的属性类型举行整饬说明后，界说了图区块数据映照订定（外2）○，以最大水平地保存元数据○■。更加地，本咨询对物理图区块中数组数据类型举行了非常处罚，数组用于将众个值存为一个键。正在映照到图区块之后，对待行为属性的数组，将数组数据用逗号隔离行为字串存储，体现其属性值。

　　试验开荒处境为Intel®CoreTMi7-10875H CPU@2.30GHz的主机，使用VMware Workstation16软件创筑虚拟机来模仿切实节点■。个中《食物科学》：昆明理工大学阴艳超教养等：面向果蔬供应链深度溯源的图区块链模子研讨j9九游会 - 真人游戏第一品牌。，图区块链体系基于百度的超等链体系（XuperChain v5.1软件）开源项目搭筑处境，选取go、C＋＋发言行为测试的要紧编程发言，全部的处境设备如外3所示○。为了更好地验证所提图区块链模子的职能，选取百度超等链体系举行比拟试验，图区块链体系和百度超等链体系正在统一处境下运转，图区块链和百度超等链搜集均包蕴3 个节点、2 个Orderer节点，且均采用Tdpos共鸣排序任事，本试验数据来自广西某农业有限公司阳光玫瑰葡萄溯源档案○■。

　　实验编辑；中邦农业大学食物科学与养分工程学院 崔芯文；职守编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片起原于着作原文及摄图网。

　　因为守旧区块链正在果蔬供应链区块链模子修建中存正在题目，本咨询提出基于图区块链的果蔬供应链深度溯源模子（图1）。其基础思绪为：起首通过物联网筑筑收罗供应链各列入主体溯源数据，并将其规整为实体数据和相合数据的事势来外征数据之间的相合性；然后移用智能合约将数据上传到区块链搜集，搜集中的节点对数据举行打包排序后天生物理图区块；结果通过图区块链映照模子创筑物理区块数据与图区块链模子之间的映照相合，将物理区块中实体数据映照成图区块的区块极点，相合数据映照成图区块的区块边○。供应链各企业主体、羁系部分与消费者都可能通过移用合约向图区块链搜集提议溯源盘问恳求，分歧主体可正在权限限制内盘问果蔬供应链新闻，以完毕果蔬产物的深度溯源。

　　图11中横坐标是盘问数目，纵坐标是盘问功夫，不妨反响图区块链和百度超等链举行盘问操作的响适时间■，为了减小随机差错的影响，每次试验均测试10 次取均匀值。通过对试验结果举行说明■，当盘问数目为100 条时，百度超等链盘问功夫为750 ms，而图区块链盘问功夫为65 ms○■，当盘问数目扩充至1 000 条时○，超等链盘问功夫为6 273 ms，而图区块链盘问功夫仅为425 ms，图区块链模子比超等链模子盘问效能擢升大约13 倍，可能看出图区块链体系的盘问效能比守旧区块链体系昭着擢升。

　　区块链本事的和平性每每从数据、搜集、共鸣、合约4 个方面说明。图区块链基于守旧区块链的本事架构对区块数据布局举行改良，保存了守旧区块链搜集、共鸣、合约本事的底层框架。因而，本咨询要紧琢磨图区块链数据的和平性■，凭据图区块数据布局修建图区块加密算法，图区块内总共交易数据凭据图区块加密算法取得最终的哈希值，称之为图哈希根○○。大肆一个交易数据被窜改时，图哈希根均会发作调动，通过此格式保险图区块链数据的和平。以图4物理图区块为例○，图区块加密运算经过为：