本文是一篇农业论文，本文以多年来农产品丑闻事件为案例，总结农产品追溯应用的意义，同时结合国外研究学者关于农产品追溯的研究进度，针对性提出区块链属于物联网真正分散、无信任和安全环境的核心内容。
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
随着社会经济的发展，疯牛病和三聚氰胺等问题不断涌现，人们对食品质量和安全问题保持恐惧的态度，同时消费者的食品质量监管意识也在提升，显然食品安全问题也演变成社会热议和政府部门关心的问题，在这样的背景下，进一步推进食品质量安全追溯系统的发展是很有必要的。中国属于全球的农业生产大国，农业产品和农业加工产品是国内农业的重要组成部分，在国家经济持续发展、人民生活水平显著的提升的今天，人们对于食品的食用习惯也出现显著的变动，人们已经从过去的“吃饱”转变为目前的“吃好”，因此人们对农产品不再局限在数量方面的要求，同时开始关注农产品的质量问题[1]。
从目前发展现状看，食品质量安全问题屡见不鲜，全球不同国家也非常重视食品质量安全相关的问题，例如在日本、美国、欧盟等发达国家牵头建立严格的市场准入机制。2008年，欧盟组织出台了第178号法规，其中重点提到：凡是2009年后在欧盟组织国家内部售卖的食品均需要实现可追溯，不然就不允许在欧盟内部国家进行售卖，同时严格限制进口缺乏追溯性的食品类商品。美国FDA提出要求，在2003年12月12日前，所有美国和海外参与食品生产、加工、包装等相关部门，都必须完成FDA 登记工作，为后续食品质量安全问题跟踪提供基础[2]。现阶段，疯牛病在欧洲出现大面积的传播，全球各个国家开始重视农产品安全事故，在后续的发展历程中，口蹄疫和转基因食品等问题大面积出现在全球媒体中，导致全球各个国家人民开始高度重视农产品的食品质量安全问题。2001年以来，日本就开始把可追溯系统与牛肉生产供应链体系进行结合，自2004年12月以来，牛肉的食品添加追溯制度正式建立，也代表着食品DNA样本开始融入食品供应信息数据库，使检测保持精准度性[3]。加拿大、澳大利亚等国家在组织食品安全生产工作过程中有效推动食品安全可溯源系统的建立，在系统的支持下供应链生产和流通能对肉类食品安全质量实施检查，同时联合相关部门完善法律体系，需要食品供应链在源头上避免不安全食品进入市场。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
农产品质量安全溯源体系是保障农产品质量安全的前提，并且备受全球不同国家所认可和支持。为提升农产品在消费者内心的地位，使产品地域和品牌优势进一步发挥，现阶段全球不同国家积极推动产品标志制度和追溯系统的建立，也有部分国家以立法的方式强制系统的落地。可追溯系统被众多国家所追捧，广泛应用在畜牧业中，例如日本、美国等国家，溯源体系已产生良好的作用[5]。
欧盟为应对“疯牛病”相关问题，第一次对农牧产品的加工、销售、生产等步骤提出标准，与此同时以生产饲料、加工添加剂等信息为标准建立跟踪系统[11]。欧盟国家在长达数十年的发展中，已建立较为全面的牛肉产品安全追溯系统，同时对产品的“从牧场到餐桌”体系进行全面控制[12,13]。欧盟以肉类食品建设畜体身份登记系统，核心信息包括畜类个体注册信息、迁移信息等。欧洲对于转基因食品也取得较好的发展，根据欧洲决议结果，提出COM 2001—18211议案，进一步完善转基因食品追踪系统，进而让供应链中转基因食品建立完善的追踪系统[9]。欧盟所建立的（EC）NO.178 法规中，欧盟所销售的食品产品都具备可追踪的功能，否则将无法直接在欧盟市场中参与销售。此外，在欧盟消费市场中的牛肉产品，对应标签需要提前做好标记，基础信息包含：育肥国、生产国、屠宰国等。反观在欧盟内部，家畜标识与注册系统开始组织落地，能为动物产品提供源头追踪的支持，并且在饲养等流程中保持透明度和公开性[14]。所有面向欧盟市场销售水产类商品，都需要添加可追溯标签，否则将不具备市场准入资格。
第2章 相关理论基础
2.1 追溯系统基本理论
2.1.1 供应链
农产品供应链的核心是农产品，创建农产品供应链旨在满足消费者对农产品的需求，在操作中，利用物流、资金流和信息流的管理，保持生产者、供应者、经营者、消费者利益的协调性。在常规供应链中，包括采购、生产、收购、存储、分销等不同步骤[34]。结合农产品流通过程和组织载体，主要包括三种供应链类型：
（1）市场型
现阶段，大部分的农产品供应链以市场型居多，从产品生产到最终销售，需要以中间媒介作为核心完成流转。反观市场型农产品供应链本身，其中就包含销售、仓储、配送、销售等不同的内容，具体如图2-1。
批发市场型的特点： 1）交易行为以市场化的方式满足要求，但是供应结构缺乏稳定性，因此环节沟通无法保持紧密； 2）供应链交易者数量较多，并且保持显著的分散性，缺乏透明的整体结构，因此供应链信息难以对数据完成记录，同时整体保持混乱，难以对质量进行有效的管理； 3）供应链缺乏良好的集成化效果。
2.2 区块链技术
2.2.1 区块链概述
早前，区块链技术以比特币的形式产生，即归属于电子货币的一种，区块链技术服务于比特币，因此比特币也是第一个被了解的区块链技术运用方向。在比特币名声大噪的同时，最底层区块链技术开始被外部所高度重视，一般状况下，区块链技术归属于分布式账本，在账本中，必须对互联网的参加连接点进行维护保养，账本长期性记录在区块链连接点中，通过数据加密技术的应用，能确保买卖在提交后的固定不动性，全部记录在区块链技术的信息只可追加不可改动。区块链技术有着显著的去中心化特征，造成互联网连接点各自维护保养在同等账本中 [27]。
2.2.2 关键技术
（1）区块链结构
区块链数据主要选择区块的方式完成保存，具体参考图2-5，主要包含区块体、区块头。在区块头中核心内容有：区块版本号、时间戳等。在相应的字段中，能结合内部数据生成Hash，在字段的配合下，能使区块保持更紧密的联系，同时产生难以篡改的账本。在区块体中，则直接覆盖区块内的交易。
（2）共识机制
共识体制具体上便是区块链连接点一同维护保养账本一致性的结果，区块链技术系统软件最关键的作用便是维护保养区块链账本数据，因此共识的具体操作过程，便是对不一样连接点检测、升级账本的操作过程，其共识下的结果便是给予一体化的账本材料，融合多个平台和运用情景挑选适合的共识算法。
第3章 基于区块链的质量安全溯源模型设计 .................................... 15
3.1 问题分析 ............................. 15
3.1.1 内蒙羊供应链分析 ....................... 15
3.1.2 区块链追溯分析 ................................ 15
第4章 内蒙羊质量安全追溯系统设计与应用案例实现分析 ............ 35
4.1 追溯系统设计目标 ............................. 35
4.2 系统需求 ..................................... 35
第5章 总结与展望 ............................ 44
第4章 内蒙羊质量安全追溯系统设计与应用案例实现分析
4.1 追溯系统设计目标
由于追溯系统目标用户的差异，在设计过程中，需要综合分析多种类型用户的需要，消费者要求在购买的产品中，进行系统终端查询、掌握产品安全信息等，特别是产品的安全登记、防疫情况、产品质量等信息；针对不同的企业，可以结合系统情况，掌握内蒙羊的养殖和加工等信息，同时在这个过程中，对不同的生产环节进行妥善安排和处理，动态跟踪市场信息与政策信息，提升信息的准确性和有效性。
所以研究分析追溯系统，最终目标是为政府、企业、消费者等主体提供管理支持，消费者能通过系统了解产品质量安全信息，实现企业之间的信息共享；政府部门能结合系统，适当提供立法和宏观调控的支持；监管部门能利用系统，检查出现问题的环节，将产品质量问题落实到个人。分别在产品的饲养、流通和质量等环节进行分析，通过技术方法的应用，完善内蒙羊质量安全追溯系统，实现标准生产，促进企业的产品质量提升，使企业管理资源利用率大幅提高，能面向消费者创立无病害、高营养的企业形象，能深入挖掘企业市场竞争力，进而为内蒙羊出口基地备案提供支持。
第5章 总结与展望
本文以多年来农产品丑闻事件为案例，总结农产品追溯应用的意义，同时结合国外研究学者关于农产品追溯的研究进度，针对性提出区块链属于物联网真正分散、无信任和安全环境的核心内容。通过区块链与物联网的融合，基本匹配追溯数据源头安全性的需要，本文使用区块链技术，设计一个针对内蒙羊的质量安全追溯系统，主要研究内容如下：
（1）结合多链架构区块链建立追溯模型。从内蒙羊供应链环节的角度看，建设关于追溯环节的追溯链，结合区块链多链结构资源，保持多环节数据账本的独立性，使多环节数据账本的独立性显著提升，保持更高的追溯网络容量，以此保障在硬件方面吸纳更多异构追溯数据，有效规避区块链单链追溯对于内蒙羊追溯应用场景产生的影响。
（2）提出基于区块链的隐私追溯数据保护模型。内蒙羊追溯中存在着多源异构的追溯隐私数据，在上述方法下，能直接整合隐私数据上链，同时使企业的混合加密智能合约有效触发，在ECC技术、AES技术的配合下完成密钥密文存储工作，同时完成隐私追溯数据加密保存管理，使数据的安全性大幅提升。
（3）设计并实现了一个内蒙羊质量安全追溯系统。系统包括消费者模块、监管模块、供应链模块，分别面向消费者、监管结构及供应链企业三方提供相应功能。
（4）Hyperledger Fabric联盟链本身属于区块链底层网络，分别按照功能
