賀吉，范曉飛，姚竟發(fā)，孫磊，李旭東，索雪松

(1. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院，河北保定，071000；2. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，河北保定，071000)

0 引言

農(nóng)作物種質(zhì)資源是國家戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性核心事業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)[1]。加強對種子流通信息監(jiān)管，維護種子交易鏈條各個環(huán)節(jié)的合法權(quán)益，確保種植戶用上質(zhì)量合格、信息透明的種子，已經(jīng)成為國家與社會關(guān)注的熱點問題。建立農(nóng)作物種子質(zhì)量溯源體系，為種子質(zhì)量追溯與監(jiān)管提供技術(shù)支撐，種子質(zhì)量溯源是對農(nóng)作物育苗育種、種植、加工、倉儲、流通和銷售等環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的信息進行采集、處理、上傳、存儲以及追溯[2-3]。將區(qū)塊鏈技術(shù)融入到傳統(tǒng)的種子質(zhì)量溯源系統(tǒng)中，改進了傳統(tǒng)溯源方式的中心化嚴(yán)重、數(shù)據(jù)可信度低、信息存儲不安全等特點[4]。準(zhǔn)確查詢種子的來源、去向與基本信息，明確追溯責(zé)任主體，保證種子流通全鏈條的質(zhì)量安全，促進種業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展，保障農(nóng)民和商家的合法權(quán)益。

國外對于溯源研究較早，Beamon[5]設(shè)計、建立全產(chǎn)業(yè)鏈條對農(nóng)業(yè)產(chǎn)品重要信息與指標(biāo)進行檢測、追溯；Abenavoli等[6]設(shè)計了一個基于云平臺的可實時上傳、查詢產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息的意大利橄欖油溯源系統(tǒng)，平臺包含電腦與手機等多端應(yīng)用。2008年Satoshi(中本聰)提出比特幣的底層技術(shù)——區(qū)塊鏈[7]，經(jīng)過國內(nèi)外研究人員不斷深入研究，區(qū)塊鏈由單純的去中心化支付系統(tǒng)發(fā)展成為更加成熟的分布式數(shù)據(jù)庫。將區(qū)塊鏈技術(shù)與傳統(tǒng)供應(yīng)鏈相結(jié)合，構(gòu)成基于區(qū)塊鏈的質(zhì)量溯源系統(tǒng)，再加以改進和優(yōu)化。如Xie等[8]提出了雙鏈存儲結(jié)構(gòu)方式的溯源系統(tǒng)，來跟蹤追溯有機農(nóng)產(chǎn)品，使用私有鏈存儲完整的溯源信息，生成哈希值并將其錨定到公有鏈上，從而實現(xiàn)有機農(nóng)產(chǎn)品信息的高效、安全存儲；Tian[9]提出將物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈結(jié)合，對信息進行HACCP(危害分析和關(guān)鍵控制點)分析，系統(tǒng)中加入去中性化數(shù)據(jù)庫BigChainDB，提高溯源系統(tǒng)的可擴展性；任守綱等[10]提出了優(yōu)化的共識機制CSBFT，使得搭建的農(nóng)作物信息溯源平臺具有更高的安全性和更小的時延；楊信廷等[11]提出“數(shù)據(jù)庫+區(qū)塊鏈”的鏈上鏈下雙種類數(shù)據(jù)庫存儲，應(yīng)用Hyperledger Fabric與CouchDB結(jié)合進行農(nóng)產(chǎn)品追溯信息試驗，驗證了此方式可提高數(shù)據(jù)查詢的可靠性與時效性，解決鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)信息追溯效率低的問題。區(qū)塊鏈技術(shù)為農(nóng)業(yè)信息的有效溯源提供了可能性，技術(shù)本身的發(fā)展和開發(fā)人員的推動使其在溯源方面的應(yīng)用更加豐富，眾多學(xué)者提出了關(guān)于區(qū)塊鏈技術(shù)的多種方案來解決農(nóng)業(yè)信息溯源問題。種子供應(yīng)鏈具有部門環(huán)節(jié)多、種子種類豐富、數(shù)據(jù)繁雜等特點，由于區(qū)塊鏈技術(shù)本身的交易延遲、數(shù)據(jù)不可更改、信息源頭真實性不可靠等特性的限制。目前未能直接應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)完全解決種子供應(yīng)鏈信息的溯源問題。

本文設(shè)計了一種基于以太坊結(jié)合IPFS和MongoDB數(shù)據(jù)庫的種子質(zhì)量信息溯源模式，構(gòu)建“區(qū)塊鏈+多數(shù)據(jù)庫”種子數(shù)據(jù)存儲私有鏈。分析種子供應(yīng)鏈信息存在的問題，結(jié)合網(wǎng)站技術(shù)設(shè)計，加入系統(tǒng)用戶信用度智能合約算法，搭建種子質(zhì)量信息溯源系統(tǒng)。

1 區(qū)塊鏈種子追溯模型

1.1 問題分析

種子供應(yīng)鏈與其他產(chǎn)品供應(yīng)鏈有相同之處，又區(qū)別于其他供應(yīng)鏈。相同之處在于參與主體均包括生產(chǎn)部門、加工部門、運輸部門、銷售部門、消費者等，產(chǎn)品在這些主體間單向流通從而形成鏈?zhǔn)焦?yīng)。不同之處在于種子供應(yīng)鏈的生產(chǎn)部門包含消費者，消費者中又包含生產(chǎn)部門，即是購買種子又是生產(chǎn)種子的參與主體，從而形成種子流通的閉環(huán)結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的種子供應(yīng)鏈各部門之間只關(guān)注種子的實體流通，沒有把控種子數(shù)據(jù)源頭的真實性，未注重與上下游企業(yè)、用戶形成的透明、有效的數(shù)據(jù)共享，且整個供應(yīng)鏈上的所有企業(yè)與用戶眾多，存儲信息的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范與模式存在較大差異。進而形成了種子供應(yīng)鏈上單個部門主體的“數(shù)據(jù)孤島”。數(shù)據(jù)的有效共享不僅影響種子供應(yīng)鏈的信息監(jiān)管和追溯，而且影響到種子質(zhì)量問題，下游部門不能得到上游部門的種子信息，導(dǎo)致流通種子的質(zhì)量優(yōu)劣摻雜，父代種子質(zhì)量參差不齊導(dǎo)致子代質(zhì)量下降，在種子供應(yīng)鏈的閉環(huán)結(jié)構(gòu)下形成惡性循環(huán)。

建立源頭可信、結(jié)構(gòu)合理、數(shù)據(jù)透明、信息互通的種子供應(yīng)鏈信息存儲、追溯系統(tǒng)是解決以上問題的關(guān)鍵，具備高度可信任的數(shù)據(jù)源頭是一個完善種子追溯系統(tǒng)的前提，通過查詢用戶信用度高低來了解其對應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)種子信息可信度程度，激勵用戶上傳真實信息，提高系統(tǒng)可信度。擁有完整、公開信息的數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫記錄的信息包含種子和作物的基本屬性、作物的生長信息、種子和作物加工的流程和操作參數(shù)、各環(huán)節(jié)的環(huán)境信息、各環(huán)節(jié)的管理信息等[10]。

1.2 種子供應(yīng)鏈信息存儲與追溯模型

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動網(wǎng)絡(luò)采集并上傳種子數(shù)據(jù)，利用區(qū)塊鏈技術(shù)對上傳數(shù)據(jù)打包、上鏈、存儲以及共享。種子供應(yīng)鏈信息存儲與追溯體系包含種子流通閉環(huán)結(jié)構(gòu)所有環(huán)節(jié)與主體：培育苗種、作物種植、種子加工、倉儲、運輸、交易、監(jiān)管、質(zhì)檢等。整個種子質(zhì)量溯源體系，參與主體眾多，環(huán)節(jié)復(fù)雜，需求差異性大，體系上各環(huán)節(jié)種子信息存儲需完善、合理，保證信息記錄的時效性、有效性和完整性，種子信息追溯需便捷、可信，參與主體之間可以有效共享數(shù)據(jù)[12]。如圖1所示，規(guī)范所有參與主體的數(shù)據(jù)傳輸方式，以作物種植為例，通過自身系統(tǒng)采集作物在生長期間的環(huán)境信息，如溫度、濕度、CO2濃度和光照強度等，錄入作物的生長狀態(tài)信息，如發(fā)芽率、株高、成熟時間、拍攝圖片等。系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行處理并存入本地數(shù)據(jù)庫，將處理過后的種子數(shù)據(jù)視為區(qū)塊鏈的交易，進入節(jié)點交易池，再由節(jié)點通過P2P網(wǎng)絡(luò)將交易廣播給其他節(jié)點，各節(jié)點通過數(shù)字簽名技術(shù)驗證交易的真實性，最后將交易打包、上鏈，通過共識機制來保證所有節(jié)點更新同樣的區(qū)塊。參與主體和監(jiān)管部門等用戶通過網(wǎng)站平臺發(fā)送查詢請求，調(diào)取區(qū)塊鏈種子數(shù)據(jù)，返回結(jié)果。

圖1 種子信息存儲與追溯模型圖

2 區(qū)塊鏈種子信息追溯系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

根據(jù)種子質(zhì)量溯源信息需要高度公開透明、供多方組織和人員可查詢等特點，此方案采用區(qū)塊鏈2.0階段較成熟的以太坊平臺為核心來構(gòu)建種子質(zhì)量溯源系統(tǒng)，具備較高的系統(tǒng)吞吐量，滿足所需要求。如圖2所示，該設(shè)計采用三層架構(gòu)模式：應(yīng)用層、物聯(lián)網(wǎng)層和數(shù)據(jù)存儲層。

圖2 種子信息追溯系統(tǒng)三層架構(gòu)圖

引入智能合約與可編程底層，基于其架構(gòu)開發(fā)種子數(shù)據(jù)傳輸、上鏈、存儲與查詢的分布式種子質(zhì)量追溯應(yīng)用。為彌補以太坊在數(shù)據(jù)存儲與查詢相對較慢的問題，系統(tǒng)設(shè)計結(jié)合分布式數(shù)據(jù)庫IPFS與本地數(shù)據(jù)庫MongoDB。

基于以太坊的可追溯、不可篡改、去中心化等特性構(gòu)建種子質(zhì)量溯源系統(tǒng)框架。提出多庫存儲、不可篡改、快捷查詢的新溯源模式來優(yōu)化系統(tǒng)性能，進而提升種子供應(yīng)鏈信息的安全性和透明性。

2.1 應(yīng)用層設(shè)計

應(yīng)用層包括業(yè)務(wù)層和終端層。業(yè)務(wù)層為種子供應(yīng)鏈上所有環(huán)節(jié)的參與主體和監(jiān)管部門與追溯系統(tǒng)的交互。一方面參與主體通過平臺上傳作物的種植、生長和種子的流通、交易等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，另一方面監(jiān)管部門、消費者和流通環(huán)節(jié)企業(yè)等對種子信息進行追溯，查詢種子從生產(chǎn)到銷售的全部信息。參與主體接收、存儲賬戶地址、私鑰、公鑰，設(shè)定密碼，業(yè)務(wù)層對賬戶根據(jù)相應(yīng)功能進行權(quán)限分類。

終端層為設(shè)計搭配以太坊溯源系統(tǒng)的前端應(yīng)用。種子數(shù)據(jù)Web前端門戶網(wǎng)站基于TCP/IP協(xié)議，以JavaScript、Html、Css等作為開發(fā)語言進行設(shè)計。使用layuimini模板制作系統(tǒng)的瀏覽器可視化操作窗口。通過瀏覽器前端數(shù)據(jù)管理網(wǎng)站調(diào)用服務(wù)器提供的API接口，與后端數(shù)據(jù)庫對接，進行用戶注冊、權(quán)限管理、信息上傳與查詢等功能。所有用戶在網(wǎng)站公共前端的注冊、登錄界面，觸發(fā)用戶注冊命令，發(fā)送請求并接收后端發(fā)送的以太坊地址和公、私鑰。網(wǎng)站登錄賬戶、密碼即為接受的以太坊地址和私鑰，則保證前端用戶和在以太坊私有鏈上發(fā)布消息的人為同一參與主體，將鏈上種子數(shù)據(jù)與發(fā)布人綁定在一起。對賬戶進行功能權(quán)限分類，例如種子加工商用戶地址可以調(diào)取種子加工信息傳輸界面，上傳公司、環(huán)境、種子加工等信息，對于其他種子數(shù)據(jù)和用戶信息只有查詢權(quán)限。所有用戶共有查詢界面，兩種查詢方式：種子批次和用戶地址，通過發(fā)送查詢種子批次請求，獲取并顯示同批次種子從生產(chǎn)到銷售的所有數(shù)據(jù)，通過發(fā)送查詢用戶地址請求，獲取并顯示同一用戶發(fā)布過的所有種子信息。作為種子信息查詢的主要方式，更加輕量、便捷地連接用戶與服務(wù)。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)層設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)層包括物理層和網(wǎng)絡(luò)層。物理層主要是移動終端手機、電腦端和測量、傳輸數(shù)據(jù)的傳感器等硬件設(shè)備，對數(shù)據(jù)的采集與傳輸形成物理依托，農(nóng)作物的生長環(huán)境數(shù)據(jù)、種子加工數(shù)據(jù)、物流運輸數(shù)據(jù)等可通過傳感器測量的信息，經(jīng)由通訊設(shè)備自動上傳，其他部分?jǐn)?shù)據(jù)如廠家名稱、聯(lián)系方式等信息通過手機、電腦等結(jié)合終端軟件Web、微信小程序等通過網(wǎng)絡(luò)機制進行傳輸。

網(wǎng)絡(luò)層主要包括3部分，第一部分檢測設(shè)備的傳輸方式，RFID、ZigBee、二維碼、藍牙等，應(yīng)用檢測設(shè)備與技術(shù)來減少人為因素在種子數(shù)據(jù)源頭的影響度，種子批次通過RFID、二維碼等增加標(biāo)識度，ZigBee、藍牙等便于種子數(shù)據(jù)在源頭的傳輸。第二部分基礎(chǔ)傳輸機制，以太網(wǎng)、5G、WIFI等，保證數(shù)據(jù)正常上傳的網(wǎng)絡(luò)連接基礎(chǔ)。第三部分區(qū)塊鏈協(xié)議，Ethereum節(jié)點之間互相通信的傳輸協(xié)議RLPx，鏈接的雙方均生成隨機私鑰，通過隨機的私鑰得到公鑰，雙方再交換各自公鑰，通過自己的隨機私鑰和對方的公鑰來生成一個同樣的共享密鑰。后續(xù)的通訊使用這個共享密鑰作為對稱加密算法的密鑰，保證私鑰泄露后之前通訊的安全性。礦機與礦池軟件之間的通訊協(xié)議stratum，數(shù)據(jù)格式j(luò)son，礦機通過mining.subscribe方法向礦池建立訂閱連接，礦池通過mining.notify返回訂閱號、ExtraNonce1和ExtraNonce2_size，礦池與地址之間通過bitcoinrpc接口進行通訊，用于構(gòu)建交易。

2.3 數(shù)據(jù)存儲層設(shè)計

數(shù)據(jù)庫層包括區(qū)塊鏈層和鏈下數(shù)據(jù)庫層。區(qū)塊鏈層是整個種子質(zhì)量溯源系統(tǒng)的核心部分，其最主要功能是防止信息篡改，提高數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)透明度，種子信息追溯安全性。用戶擁有區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)提供的唯一的密鑰，用于權(quán)限驗證。服務(wù)器對獲取到的前端表單數(shù)據(jù)和實時傳輸數(shù)據(jù)進行處理，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，調(diào)用智能合約。以種子加工為例，合約中定義用戶上傳種子信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，struct Produce {uintid；string clarity；string seedmoisture；stringsolution；……}，定義合約事件event Produce (uint_id，string_clarity，string_seedmoisture，string _solution，……)，構(gòu)造部署函數(shù)function add ProduceToChain (string memory_clarity，string memory_seedmoisture，string memory_solution，……) public {Produce memory produce = Produce (seedIndex，_clarity，_seedmoisture，_solution，……)；emit Produce (id，_clarity，_seedmoisture，_solution，……)}，上傳數(shù)據(jù)到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)池，區(qū)塊驗證、上鏈成功后，擁有唯一的數(shù)據(jù)ID，返回數(shù)據(jù)在區(qū)塊鏈上的狀態(tài)信息。利用區(qū)塊鏈時間戳技術(shù)記錄種子數(shù)據(jù)上傳的順序并區(qū)塊化存儲，通過共享機制對區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)透明化呈現(xiàn)，實現(xiàn)種子從生產(chǎn)到銷售的整體流通追溯。

鏈下數(shù)據(jù)庫層為以太坊區(qū)塊鏈提供輔助存儲功能。以太坊在存儲大文件和圖片時不具備優(yōu)勢，隨著鏈上的數(shù)據(jù)傳輸越來越多，全節(jié)點存儲整個區(qū)塊的數(shù)據(jù)需要巨大的存儲空間。引入IPFS分布式文件系統(tǒng)，實現(xiàn)二級存儲，減少私有鏈存儲容量，節(jié)約資源。在終端層調(diào)用ipfs-api庫接口，將大文件和圖片傳輸?shù)絠pfs系統(tǒng)內(nèi)，并返回對應(yīng)hash值，再與其他數(shù)據(jù)一同編碼進行傳輸、驗證、上鏈，在數(shù)據(jù)查詢時，通過鏈上存儲的hash值調(diào)取ipfs內(nèi)的存儲數(shù)據(jù)和圖片。直接在區(qū)塊鏈上調(diào)用數(shù)據(jù)會有時間延遲，引入MongoDB數(shù)據(jù)庫，MongoDB為分布式存儲，以二進制json格式存儲數(shù)據(jù)。創(chuàng)建數(shù)據(jù)存儲實體文件，定義數(shù)據(jù)對象，var Schema = mongoose.Schema；var Product Schema1 = new Schema ({Id：Number，clarity:String，seedmoisture:String，solution:String，……})，調(diào)用mongoose庫接口上傳數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多數(shù)據(jù)庫存儲，對接前端查詢管理界面，實現(xiàn)快速查詢種子信息。

3 溯源系統(tǒng)實現(xiàn)與算法模擬驗證

設(shè)計搭建的系統(tǒng)環(huán)境為Ubuntu 20.04。系統(tǒng)運行內(nèi)存為4 GB，硬盤為20 GB，帶寬為100 Mb/s?；赟olidity語言的Dapp開放框架Truffle，NodeJS，Ethereum測試私有鏈搭建工具Ganache，瀏覽器輕量級的以太坊錢包MetaMask。網(wǎng)絡(luò)包括10個用戶節(jié)點。每個賬戶默認分配100個以太幣，如表1所示。

表1 私有鏈模擬實驗用戶地址表

3.1 種子數(shù)據(jù)上傳

3.1.1 分布式多數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)上傳

在以太坊區(qū)塊鏈私有鏈上的節(jié)點存儲整個種子供應(yīng)鏈的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的不斷增長需要全節(jié)點主機具備相當(dāng)大的存儲容量。在系統(tǒng)內(nèi)引入IPFS-分布式星際文件系統(tǒng)，用來存儲種子信息的大文件或者圖片，節(jié)約存儲資源。區(qū)塊鏈存在交易、查詢延遲性，在系統(tǒng)內(nèi)引入備份數(shù)據(jù)庫MongoDB-分布式數(shù)據(jù)庫，便于查詢、過濾種子數(shù)據(jù)。IPFS、MongoDB的融入，對區(qū)塊鏈本身存在的問題進行補充優(yōu)化。種子數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫過程如圖3所示。

圖3 種子數(shù)據(jù)入庫流程圖

前端通過庫ipfs-api與IPFS交互，種子生長、加工時的照片等大空間文件上傳到IPFS并取得返回的文件hash。NodeJS服務(wù)監(jiān)聽到網(wǎng)頁種子數(shù)據(jù)傳輸請求，檢測到MetaMask上添加的Ganache賬戶地址，到調(diào)用合約Seed.sol內(nèi)的指定傳輸function，執(zhí)行seed.deployed().then(function())函數(shù)，將其他種子數(shù)據(jù)與返回hash編碼并上傳到Ganache區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。合約觸發(fā)emit事件，被監(jiān)聽到后通過mongoose定義的存儲實體將數(shù)據(jù)備份到MongoDB數(shù)據(jù)庫。

3.1.2 種子智能合約調(diào)用

以太坊引入基于Solidity語言的智能合約和相應(yīng)的運行環(huán)境EVM。智能合約將種子數(shù)據(jù)、交易合同、用戶信用度等數(shù)字化，再以代碼的形式錄入到區(qū)塊鏈中[13]。如圖4所示，設(shè)計web端HTML連接url，index.js。window.addEventListener監(jiān)聽外部賬戶發(fā)送請求，調(diào)用智能合約，執(zhí)行add函數(shù)對區(qū)塊鏈種子信息進行存儲。將請求參數(shù)id=informationId包含在url里面，調(diào)用智能合約，執(zhí)行g(shù)et函數(shù)將種子信息顯示在HTML文件中，供以查詢?yōu)g覽。

圖4 種子智能合約調(diào)用圖

分布式架構(gòu)、加密算法、數(shù)據(jù)驗證、共識算法等技術(shù)保證種子數(shù)據(jù)在上傳以太坊數(shù)據(jù)庫后的可靠性?？紤]到在整個種子供應(yīng)鏈內(nèi)有用戶上傳不真實數(shù)據(jù)，存儲在區(qū)塊中的數(shù)據(jù)從根源上就沒有參考價值，降低整個溯源系統(tǒng)的可信度。數(shù)據(jù)源頭的可靠性是此問題的關(guān)鍵，除種子信息合約外，設(shè)計專門評定用戶信用度的智能合約，用戶在傳輸數(shù)據(jù)時需要調(diào)用種子信息合約和用戶信用度合約，完成用戶的信用度量化并存入?yún)^(qū)塊鏈數(shù)據(jù)賬本，以此信用機制來約束用戶提供真實的種子數(shù)據(jù)[14-15]。

3.2 種子數(shù)據(jù)信用度智能合約算法

3.2.1 信用度評估算法

用戶信用度是所查詢數(shù)據(jù)可信度的重要考量。設(shè)計智能合約得出用戶信用度數(shù)值，智能合約要依托于算法，算法將用戶上傳的種子數(shù)據(jù)量化，影響用戶信用度的兩個因素融入算法內(nèi)。

1) 用戶種子數(shù)據(jù)上傳節(jié)點真實性判定。在外部用戶提交或傳輸作物生長、種子加工、環(huán)境信息等數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)節(jié)點監(jiān)管機制對數(shù)據(jù)進行匹配，進行真實性判斷，并調(diào)用用戶信用度智能合約，根據(jù)判定的真實程度計算用戶信用度數(shù)值。若判定數(shù)據(jù)真實程度低于設(shè)定閾值，則不會將種子數(shù)據(jù)廣播出去。其他節(jié)點在收到信息后，同樣判斷數(shù)據(jù)真實性，改變用戶信用度數(shù)值。參與判定的節(jié)點越多，用戶信用度數(shù)值的真實性越高。

2) 種子供應(yīng)鏈用戶對數(shù)據(jù)判定。種子供應(yīng)鏈下游商家購買種子后，根據(jù)種質(zhì)實際情況對上游商家用戶所上傳種子數(shù)據(jù)進行真實性判定，對發(fā)生的種子交易進行滿意度評價。將真實性和滿意度進行量化，以此來計算商家用戶的信用度。

用戶信用度的高低影響其判定時影響力，在信用度判定時考慮用戶當(dāng)前的信用度數(shù)值，用戶信用度越高，其對應(yīng)值越高，則影響力越大。

用戶i的信用度算法公式如下所示。

(1)

αi+βi=1

(2)

式中：Rit——用戶i在t時刻信用度；

αi——節(jié)點對用戶i判定權(quán)重；

βi——用戶對用戶i判定權(quán)重；

N——參與判定節(jié)點數(shù)量；

M——參與判定用戶數(shù)量；

ri、rk——參與判定用戶i、k信用度對應(yīng)值；

RijΔt——節(jié)點j對用戶i在Δt內(nèi)判定；

RikΔt——用戶k對用戶i在Δt內(nèi)判定。

3.2.2 信用度評估實現(xiàn)

圖5 信用度評估流程圖

圖6 用戶信用度走勢圖

4 結(jié)論

本文旨在將區(qū)塊鏈技術(shù)融入到傳統(tǒng)種子質(zhì)量溯源系統(tǒng)當(dāng)中，提出基于以太坊平臺的種子供應(yīng)鏈信息溯源方案，對種子整個生命周期活動環(huán)節(jié)信息的采集和記錄。通過溯源系統(tǒng)可追溯到種子在育種單位、田間管理、加工商、物流運輸和銷售企業(yè)等環(huán)節(jié)的關(guān)鍵信息。

1) 種子數(shù)據(jù)因區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)信息不可篡改、透明性和可追溯性高的特點，不被他人改動或隱藏，保證查詢到種子信息的安全性。

2) 提出了結(jié)合IPFS和MongoDB的多數(shù)據(jù)庫二級存儲方式的分布式種子數(shù)據(jù)追溯模型，減少私有鏈存儲容量，節(jié)約存儲資源，相較于單純的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫更易于查詢、過濾。

3) 設(shè)計用戶信用度智能合約算法，激勵用戶上傳真實的種子數(shù)據(jù)，從源頭上降低假種子信息的概率。

本文提出的方案設(shè)計和研究不僅可以保證種子消費者的權(quán)益、供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)企業(yè)的競爭力，還能促進種子行業(yè)的健康平穩(wěn)發(fā)展，設(shè)計邏輯嚴(yán)密、結(jié)構(gòu)合理，有較好的推廣價值。方案目前還停留在研究階段，缺少實際的案例應(yīng)用，一些具體的功能還不是很完善。因此，后續(xù)仍需逐步優(yōu)化區(qū)塊鏈技術(shù)和算法，完善種子信息溯源系統(tǒng)，并且通過實踐，不斷提高執(zhí)行效率，推動系統(tǒng)的實際應(yīng)用。