基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统探讨

张天天

（韩国国立首尔科技大学，韩国首尔 139-743）

0 引言

网络便捷性在网络普及和时代发展的背景下取得进步，基于物联网技术的各类应用迅速崛起，为各项活动的执行提供了方便。以区块链技术为基础的畜牧资产监管身份认证系统，可提高数据信息存储安全性，将篡改和丢失数据信息的问题解决，避免身份信息造假，保证畜牧业健康良性发展[1]。

1 基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统设计

1.1 系统需求分析

为确定基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统的各类功能以及功能性需求，需要对系统的基本需求进行分析与验证。以区块链技术为基础设计开发的身份认证系统，相比较传统的系统而言，可以将去中心化的特性予以保留，创新系统的应用范围和功能。基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统，可提供身份信息录入、身份信息更改、各种信息授权等多种类型的功能。其中，认证畜牧资产监管身份信息时，需将待认证群体的信息录入其中，提高信息数据的公信力[2]。

基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统在运行期间，除了实现其设定的功能以外，还须满足系统的性能需求。系统性能主要覆盖两个方面。第一，处理事务的能力。在开放用户访问系统的权限之下，只有系统处理能力达到设定的标准，才可以为系统的正常运行提供支持。若是系统性能不够，处理事务的能力受限，将会造成系统出现卡死、崩溃等方面的问题，对功能的使用产生影响。第二，响应速度。系统运行是以网络作为载体，面向用户提供针对性服务，用户对系统运行响应的时间有最为直接的需求。将区块链技术加入其中，可实现系统响应速度升级[3]。

1.2 系统架构设计

采用分层架构设计的方式完成系统的设计与开发，将其分为应用层、服务层、传输层和传感层。不同分层中间进行连接的时候，选择应用接口实现，其中应用层、服务层和传输层之间的连接，采用RPC接口，服务层和客户端之间的连接，采用RESTful的http接口（图1）。

图1 基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统架构图

1.3 功能模块设计

监测控制畜舍环境和养殖园区环境信息，使养殖场能够保持通风、温湿度适宜、良好空气质量，对牲畜饮水量、进食量、运动量、健康特征、发情期等重要管理信息进行记录与远程传输，对牲畜疫情预警、疾病防治及健康养殖管理（图2）。

图2 基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统功能模块

2 基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统实现

2.1 构建区块链节点网络

依靠部署区块链网络和智能合约，实现区块链技术在系统中的应用效果。区块链技术功能实现，首先，需要以cryptogen工具作为技术支撑，得到MSP证书，而后生成创世区块。其次，借助docker-compose技术将超级账本的网络节点启动，在部署完成各个区块链节点后，将应用程序启动。在启动系统应用程序环节之中，需要把相关的应用节点完成注册服务，形成区块链网络管理员，并将其初始化操作，把链码实例化处理，面向外部提供服务[4]。

基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统在设计时，区块链节点网络的组成包含有一个CA节点、两个peer节点、一个orderer节点。将Hyperledger Fabric平台的Platform-specific Binaries二进制文件下载完成并执行。因为，Hyperledger Fabric平台服务期间会不定期更新，所以下载Platform-specific Binaries的网址会根据版本的不同而出现变动[5]。

2.2 智能合约实现

容器是超级账本中所有节点的运行环境，甚至链码也会在安全的容器中默认运行。链码不会被外部系统和应用程序直接操作，在操作链码时，须通过背书节点提供的接口实现，提高链码的安全性。链码在运行阶段，需要利用容器获得安全的沙箱环境，隔离背书的节点和链码的环境，保证链码的安全性不会对背书节点产生影响。

基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统的核心技术功能是智能合约。智能合约可完成畜牧资产监管身份的修改、删除、增加等任务，规避在系统应用期间出现的外部操作问题，提高信息安全性与稳定性。通过区块链应用和客户端交互，实现系统的后台执行和区块链层交互目标，通过SDK实现各类信息传递，并进行链码调用处理。

在基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统中，应用层和服务层功能实现，需要借助应用程序调用码。终端用户提交交易提案时，可利用应用程序，对应的节点会将交易提案传输给链码，在执行以后在节点的区块链账本中写入结果。在contracts目录下放入智能合约，Fabric的智能合约属于类的定义，在NPM中的fabric-contract-api模块中引入，获得Contract类。自定义的IdentityContract类将Contract类继承并导出，满足系统的调用需求，完成智能合约模板[6]。

2.3 web应用开发

基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统，面向的用户包括管理员、组织管理用户、普通个人用户。在web应用层上，为保证操作人员操作的便捷性，设计了电脑端客户服务界面和移动端客户服务界面。针对组织用户，设计了交互协议和接口协议。在系统前端位置，采用Webpack、vue-cli将新项目初始化处理，在初始化处理的环节中，将vuex和vue-router添入其中，辅助基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统的web应用开发。

3 基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统运行测试3.1 运行环境

为保证系统运行的可操作性和可靠性，对系统展开相应的测试，测试环境（表1）。

表1 系统测试环境

3.2 功能测试

对基于区块链的畜牧资产监管身份认证系统功能实施测试时，选择使用黑盒测试方法，对系统功能的展开检测，判断其是否正常运行。由于具有繁多的功能，在本文分析中，只对程序应用实况展开测试。

微信移动云小程序，不占内存，让云平台操作更加快捷方便（图3）。

图3 微信小程序运行示意图

数据显示，所有设备信息同屏示，能够更加直观阅读各类数据，能够查阅移动云上所有设备工作状态及测量数据（图4）。

图4 数据信息展示示意图

下发指令功能，输入密码解锁后，随时随地通过手机端对设备进行指定命令，防止失误操作（图5）。

图5 指令传输示意图

3.3 性能测试

在测试性能时，可使用多线程单次操作的方式对用户的行为进行模拟处理。与多线程多次操作相比较，在相同的访问量下，可取得更加真实的结果（表2）。

表2 注册接口测试数据

4 结语

物联网物理系统的状态数据和应用服务是反馈信号传输的基础。自动控制技术接收执行命令到控制执行器进行执行动作，最终影响物理实体状态，形成从物理世界到信息空间再到物理世界的循环过程。信息处理技术通过对感知数据采集信息的处理、分析和决策，实现对物理实体的有效监控与管理。