论文总字数：26901字

摘 要

本文基于Hyperledger Fabric实现一个名为HyperGTS的珠宝溯源系统，来实现珠宝从生产、分销以及鉴定等一系列信息的记录和查询。

随着珠宝市场的增长，珠宝行业的供应链关系变得越来越分散和复杂，遍布世界各地，行业亟需一个诚实可靠的溯源系统增加供应链的透明程度，然而依靠传统集中式系统负责信息的收集和记录会耗费大量的人力物力，过于集中的运作方式也容易产生信任危机。联盟区块链利用一种去中心化的方式永久地存储私有数据，为解决现有集中式系统的缺陷提供了新的方法。本设计实现了一个基于超级账本的珠宝溯源系统(HyperGTS)。HyperGTS以超级账本作为底层区块链的实现平台，通过精心设计的账本结构和智能合约实现业务逻辑。该系统将所有交易存储在区块链中，使得联盟中各组织可以轻松的共享数据，最后通过HTTP服务器以RESTful API的形式提供服务。该系统集成了细粒度的权限控制、分布式账本和共识协议，意图为珠宝行业中各部门解决溯源问题，增加供应链透明度。

关键字：珠宝溯源，联盟链，超级账本，智能合约

Abstract

This paper implements a gem traceability system named HyperGTS based on Hyperledger Fabric to record and query a series of jewelry information from production, distribution and identification.

Due to development of gem industry, the supply chain of gem becomes much more complicated and fragmented than before. Gem Industry urgently needs an honest and reliable traceability system to increase supply chain transparency. However, relying on traditional centralized system to collect and record information will consume a lot of manpower and material resources and over-centralized mode of operation is also prone to trust crisis. Permissioned block chains store private data permanently in a decentralized way, providing a new way to solve the shortcomings of existing centralized systems. This design implements a Hyperledger-based Gem Traceability System(HyperGTS). HyperGTS takes Hyperledger Fabric as the platform of the bottom blockchain, and implements business logic through well-defined ledger structure and smart contract. The system stores all transactions in blockchain, which makes it easy for organizations in the consortium to share data, and finally provides services in the form of RESTful API through HTTP server. HyperGTS integrates fine-grained authority control, distributed ledger and consensus protocol, aiming to solve the problem traceability for all departments in gem industry and increase the transparency of the supply chain.

KEY WORDS: gem traceability, permissioned blockchain, Hyperledger, smart contract

目 录

摘要 I

Abstract ii

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 相关研究现状 2

1.3 论文组织结构 2

第二章 区块链 2

2.1 区块链简介 3

2.2 区块链的特征 3

2.3 区块链的分类 3

2.4 共识算法 4

2.4.1 共识算法比较 5

2.5 开源区块链项目 6

2.6 本章小结 7

第三章 物品溯源 7

3.1 溯源的定义 7

3.2 溯源的原则 8

3.3 溯源的意义 8

3.4 本章小结 8

第四章 系统设计 9

4.1 应用场景 9

4.2 系统架构 10

4.2.1 区块链网络 10

4.2.2 HTTP服务器 12

第五章 系统实现 12

5.1 区块链网络 12

5.1.1 账本设计 12

5.1.2 智能合约设计 15

5.1.3 系统配置 19

5.2 HTTP服务器 19

第六章 结果与分析 19

第七章 总结 22

致 谢 23

参考文献 24

附录 25

绪论

引言

一个名为中本聪的人于2008年发表了一篇题为《比特币：一种点对点式的电子现金系统》^[1]的文章，如何创建一套去中心化的电子交易体系是该篇文章详细描述的重点，更关键的是，在没有中介的情况下，交易双方需要提前建立信任的传统在这种体系中不再被需要。虽然区块链的概念并没有在该文献中被提出，但是其关于比特币去中心化信任机制技术原理的描述被公认是最早的区块链定义。2009年比特币系统被实现，也可以说这是世界上第一个区块链系统，从某种角度来说，比特币的底层核心技术就是区块链。渐渐的，这种建立去中心化信任机制的系统被越来越多的学者注意到，意识到其在加密货币之外有更大的应用前景，便将区块链从加密货币中分离出来作为独立的研究课题。如今，数字加密货币和区块链已成为两个截然不同的研究方向。

狭义上讲，区块链是指一种以区块为基本单位的链式数据结构，除了创世区块，区块链中的第一个区块，其余每个区块都包含前一区块的数字摘要，相当于每个区块在加入到区块链时，都在验证该区块前的所有区块在插入后是否被篡改，以此来实现区块链数据的整体防篡改；从广义上来讲，区块链是指利用这种链式的数据结构以及共识算法，非对称加密等技术建立的一种实现去中介化信任机制的分布式系统。这种去中介化的信任机制使得一些以信用为依托进行的活动，例如网络支付^[2]，信誉系统^[3]等可以在银行等中介机构不参与的情况下同样实现保证活动的安全进行，从而提高系统整体的效率。另一方面，区块链具备的不可篡改特性，被认为是实现食物药品溯源等这种依靠高诚实度和可靠性应用的必要前提。

珠宝行业对于可溯源性和供应链透明度的需求在近些年越来越高，而全球珠宝行业的复杂性和碎片化意味着在传统方式下， 通常很少有关于这些供应链以及特定宝石材料是如何开采、制造和销售的信息。溯源系统是一种增加供应链透明性的方法，同时反过来，供应链的透明度提高后，又能帮助企业更好的理解和映射供应链中存在的问题，从而有助于改善供应链的环境

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