一种基于NFC与区块链的商品溯源防伪系统

一种基于NFC与区块链的商品溯源防伪系统

摘要：本发明公开了一种基于NFC与区块链的商品溯源防伪系统，所述系统包括：NFC标签和NFC智能终端，所述NFC智能终端上运行有溯源端和溯源防伪平台；所述溯源端记录溯源信息并上传至溯源防伪平台，所述溯源防伪平台采用区块链对溯源信息进行保存并将区块链信息传输至溯源端；所述溯源端将区块链信息写入NFC标签；当所述NFC智能终端贴近NFC标签，溯源端获取区块链信息并访问防伪溯源平台，从而读取溯源信息。本系统利用区块链，将上传的溯源信息保存于链上，防止数据被篡改；采用SHA256与RSA加密算法实现溯源信息在溯源端与溯源防伪平台间的安全传输；同时系统自动同步与商品有关的信息写入的时间、地点、天气等信息，实现商品防伪溯源。

专利类型：发明专利

专利申请号：CN113947414A

专利申请（专利权）人：浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
权利人地址：浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号

专利发明（设计）人：徐明生,李平

主权利要求:一种基于NFC与区块链的商品溯源防伪系统
技术领域
[0001] 本发明属于防伪识别数据领域，特别涉及一种基于NFC与区块链的商品溯源防伪系统。
背景技术
[0002] 随着社会的发展，商品防伪、商品安全越来越被消费顾客关注。尤其，近期新冠病毒导致的全球疫情，我们需要完善的商品溯源体系来防止疫情的扩散。
[0003] 当前，商品溯源主要依赖物联网和区块链技术。物联网技术作为近几年新兴技术，赋予了物品数字化标记，从RFID到NFC，再到二维码，再通过无线联网模块，物联网通过数据的传输和交互，实现了智能化产品跟踪，构建了溯源产业链。如公开号为CN110188847A的中国专利公开了一种基于NFC的阿胶溯源方法及系统：包括如下步骤：S1、在毛驴出生后在毛驴耳部佩戴NFC电子耳标，作为该头毛驴的唯一身份编码；S2、在毛驴养殖期间，用具有NFC识读功能的手机或者PDA扫描毛驴NFC耳标将毛驴NFC编码上传至毛驴养殖管理数据库，并将毛驴养殖信息输入毛驴养殖管理数据库。本发明还提供一种基于NFC的阿胶产品溯源系统。如公开号为CN106529980A的中国专利公开了一种烟草芯片防伪溯源系统，包括设置于卷烟条盒的开封处或者单包上的NFC标签、移动终端和防伪溯源系统；所述的移动终端与所述的防伪溯源系统无线连接，用于存储防伪软件，并且用于读取NFC芯片，上传NFC芯片中的信息至防伪溯源系统；所述的防伪溯源系统用于解析NFC芯片中的信息，存储防伪溯源结果数据，并将数据反馈给移动终端。
[0004] NFC技术由RFID技术发展而来，RFID的传输范围从几米到甚至几十米，但由于NFC采用了独特的信号衰减技术，使得NFC相较于RFID具有距离近、带宽高、能耗低的特点。NFC提供了一种简单的解决方案，让消费者可以更加直观地访问、查询和接收信息。
[0005] 而在近几年区块链技术的热潮中，将商品溯源体系和区块链技术结合，极大地提升了溯源数据的安全性和可靠性。区块链本质上是一个去中心化的共享数据库，具有不可篡改、可追溯、公开透明等特点。在2019年发布的《互联网技术司法应用白皮书上》首次将区块链技术归为十大典型技术应用，可见区块链技术的热潮正在袭来。然而，目前的溯源技术还存在不够完善、商品信息易被伪造等不足。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种基于NFC和区块链的商品溯源防伪系统，将NFC技术和区块链结合，确可靠地追溯商品的生产、加工、运输、销售等各个环节的信息。
[0007] 本发明提供如下技术方案：
[0008] 一种基于NFC与区块链的商品溯源防伪系统，所述系统包括：NFC标签和NFC智能终端，所述NFC智能终端上运行有溯源端和溯源防伪平台；所述溯源端记录溯源信息并上传至溯源防伪平台，所述溯源防伪平台采用区块链对溯源信息进行保存并将区块链信息传输至溯源端；所述溯源端将区块链信息写入NFC标签；当所述NFC智能终端贴近NFC标签，溯源端获取区块链信息并访问防伪溯源平台，从而读取溯源信息。
[0009] 其中，NFC标签和NFC智能终端通过射频信号通信，而NFC智能终端和溯源防伪平台则通过无线通信网络。
[0010] 所述NFC标签在投入使用前需通过初始化步骤，擦除NFC标签原有数据。通过初始化步骤以便防止被伪造使用。
[0011] 在本发明中，当NFC智能终端贴近NFC标签，便能建立双方通信链路，实现溯源信息的写入与读出。
[0012] 所述的NFC标签的芯片型号支持NTAG213、NTAG215、NTAG216等，感应距离为2‑6cm，工作频率为现有NFC频率13.65MHz；所述NFC标签形状可根据实际场景，适配为圆形、方形等；标签尺寸亦可根据实际场景配置，适配为从0.5cm‑3cm的尺寸。
[0013] 所述溯源信息包括商家信息以及地点、时间和天气，所述商家信息包括被写入的负责人姓名和与商品有关的文字和图片。
[0014] 溯源防伪平台保存着商品生产、加工、运输、销售等环节的溯源信息。所述的溯源信息由各环节负责人登录溯源端进行写入，并上传至溯源防伪平台。所述的溯源信息包含所述的溯源信息被写入的负责人姓名、地点、时间、天气、各环节与商品有关的内容和图片、各环节的商家信息等。所述的负责人姓名、各环节与商品有关的内容和图片、各环节的商家信息由各环节负责人写入；所述的地点信息采用GPS或北斗定位系统获得，时间信息由溯源端调用库函数自行生成，天气信息通过中国气象网提供的网络API接口获取。从当前环节进入下一环节，需要溯源防伪平台的校验。溯源端不提供修改操作界面，以防止仿冒者意图伪造地点、时间、天气等关键溯源信息。
[0015] 所述的溯源端提供给各环节的负责人、商家以及消费顾客使用。使用所述的溯源端，各环节的商家/公司、负责人可以写入溯源信息，在商家或公司、负责人姓名、各环节与商品有关的内容和图片信息全部写入的同时，系统自动同步并记录位置、天气、时间等信息，并上传至溯源防伪平台。所述的消费顾客使用所述的溯源端可以查询所述的商家/公司或负责人提供的商品溯源防伪信息。
[0016] 优选的，所述溯源端不提供操作修改界面；所述系统支持商家/公司或负责人自定义环节名称。
[0017] 溯源端不提供修改操作界面，以防止仿冒者意图伪造地点、时间、天气等关键溯源信息。所述的溯源端支持商家/公司或负责人自定义环节名称，使得本系统适用于各种商品的溯源管理。所述的环节依据不同商品不同而异，比如商品为茶叶时，其环节可以包括茶叶的种植及种植的不同时间段、茶叶的采摘、茶叶的加工、茶叶的运输、茶叶的销售等；被写入的溯源信息(包括图片)可以包括种植的场所、施肥、除草、采摘的时间、加工的时间与地点、茶叶销售流通信息等。
[0018] 优选的，所述溯源防伪平台将溯源信息写入区块链尾节点，并返回区块链的链尾节点号至溯源端，将NFC智能终端贴近所述的NFC标签，实现节点号写入所述的NFC标签；将NFC智能终端贴近NFC标签，获取节点号；随后，溯源端通过节点号访问溯源防伪平台，获取溯源信息。
[0019] 优选的，所述溯源端与溯源防伪平台间的溯源信息传输采用SHA256与RSA加密算法。
[0020] 优选的，所述的溯源端与所述的溯源防伪平台传递溯源信息前，溯源防伪平台使用RSA非对称加密算法生成公钥和私钥；私钥保存于溯源防伪平台，公钥每次建立链接时创建(溯源端将记录的溯源信息上传至溯源防伪平台或溯源端获取区块链信息并访问防伪溯源平台来读取溯源信息)，用完即销毁，使得无法通过破解公钥进行假冒、伪造。
[0021] 优选的，所述的溯源端与所述的溯源防伪平台传递溯源信息前利用签名算法SHA256生成摘要，并利用私钥加密摘要；接收方解密摘要，判断是否存在溯源信息恶意篡改。
[0022] 优选的，所述的溯源防伪平台自建区块链，每个节点的哈希值需要以SHA256加密算法，根据上一节点哈希值、本节点数据及时间戳算出本节点哈希值。
[0023] 与已有相关技术相对比，本发明提供的基于NFC与区块链的商品溯源防伪系统，具有如下优势特点：
[0024] 1、本发明将NFC技术与区块链相结合，将溯源信息保存于自建的区块链上，同时链上每一节点的哈希值由SHA256加密算法获得，使得假冒者无法通过篡改某条溯源信息来实现商品的仿冒。
[0025] 2、本发明在所述的溯源端和所述的溯源防伪平台通信过程中，采用RSA与SHA256加密算法，使得假冒者无法通过篡改某条溯源信息来实现商品的仿冒。
[0026] 3、本发明系统支持负责人自定义环节名称，使得本系统适用于各种商品的溯源管理。
[0027] 4、本发明系统在商家/公司、负责人写入与商品有关的信息同时，系统自动同步写入当前的时间、地点、天气等信息，这种系统自动写入的信息结合被写入的商品有关信息，使得溯源信息无法被修改、伪造，从而更加准确可靠地追溯商品的生产、加工、运输、销售等各个环节的信息。。
附图说明
[0028] 图1为本发明溯源系统构建阶段整体框图。
[0029] 图2为本发明溯源系统消费阶段整体框图。
具体实施方式
[0030] 如图1和图2所示，本发明是一种基于NFC标签和区块链的商品溯源防伪系统，包括NFC标签、NFC智能终端、运行于NFC智能终端的溯源端以及溯源防伪平台。其中，NFC标签和NFC智能终端通过射频信号通信实现溯源信息的写入与读出，而NFC智能终端和溯源防伪平台则通过无线通信网络，并以SHA256与RSA加密算法实现溯源信息的安全传输。
[0031] 以下是本发明的实施详细说明：
[0032] 本发明提供的商品溯源防伪系统支持NTAG213、NTAG215、NTAG216等类型NFC标签芯片。因现有NFC标签芯片的特性因素(如果标签芯片特性改变，标签的存储资源分配可以改变)，本系统将标签存储资源分为5个Block(Block1‑Block5)，每个Block占32Bytes。Block1‑Blokck4分别保存不同环节如生产、加工、运输、销售环节的唯一节点号，每个节点号占4Bytes，即每个环节最多支持8次溯源信息的写入。具体地，溯源防伪平台收到溯源端发送的溯源信息后，在自建的区块链中新增一个节点，并将该节点号返回给溯源端，溯源端收到该节点号后，写入对应的Block中。Block5记录NFC标签的序列号，用于溯源防伪平台标识区分不同的NFC标签。

[0033] 下面本实施例以包括生产、加工、运输、销售环节的商品为例进行说明：
[0034] 首先，NFC标签在使用前需要经过初始化，商家/公司将NFC标签贴近NFC智能终端，运行于NFC智能终端的溯源端与溯源防伪平台通信，并告知此时为NFC标签初始化场景，溯源防伪平台将唯一标签序列号返回溯源端，溯源端同时将该标签序列号写入NFC标签。溯源端此时发现Block1‑Block5存在数据，则先会擦除Block1‑Block5中数据，然后将唯一标签序列号写入该标签的Block5区域。为保证NFC标签与NFC智能终端读写可靠性与准确性，NFC智能终端需贴近于NFC标签(即在NFC标签工作距离之内)。当商家/公司完成标签初始化后，将NFC标签转给商家/公司相关商品的负责人，进入各环节正式使用阶段。
[0035] 在生产环节，将NFC标签配置给某一商品，生产环节负责人或工作人员在生产环节的不同阶段登录溯源端，写入溯源信息。当负责人(工作人员)姓名、公司、商品种类、操作内容(与商品有关的文字和图片)等信息输入同时，系统自动同步并记录当前位置、天气、时间等信息，并上传至溯源防伪平台；溯源防伪平台在自建的区块链中新增一个节点，将上述溯源信息记录至该节点，并将该节点号返回给溯源端。溯源端收到该节点号后，负责人将NFC标签贴近NFC手机终端，系统自动把节点号写入Block1中。因所采用的现有NFC标签芯片限制，生产环节支持至多8次溯源信息的写入。当商品完成生产环节操作后，进入下一环节。
[0036] 当商品完成生产环节步骤来到加工环节，加工环节负责人(工作人员)登录溯源端。当负责人(工作人员)姓名、公司、商品种类、操作内容(与商品有关的文字和图片)等信息输入同时，系统自动同步并记录当前位置、天气、时间等信息，并上传至溯源防伪平台；溯源防伪平台在自建的区块链中新增一个节点，将上述溯源信息记录至该节点，并将该节点号返回给溯源端。溯源端收到该节点号后，负责人将NFC标签贴近NFC手机终端，系统自动把节点号写入Block2中。因所采用的现有NFC标签芯片限制，加工环节支持至多8次溯源信息的写入。当商品完成加工环节操作后，进入下一环节。
[0037] 当商品完成加工环节步骤来到运输环节，运输环节工作人员登录溯源端。当负责人(工作人员)姓名、公司、商品种类、操作内容(与商品有关的文字和图片)等信息输入同时，系统自动同步并记录当前位置、天气、时间等信息，并上传至溯源防伪平台；溯源防伪平台在自建的区块链中新增一个节点，将上述溯源信息记录至该节点，并将该节点号返回给溯源端。溯源端收到该节点号后，负责人将NFC标签贴近NFC手机终端，系统自动把节点号写入Block3中。因所采用的现有NFC标签芯片限制，生产环节支持至多8次溯源信息的写入。当商品完成运输环节操作后，进入下一环节。
[0038] 当商品被摆放于货架上，销售环节工作人员登录溯源端。当负责人(工作人员)姓名、公司、商品种类、操作内容(与商品有关的文字和图片)等信息输入同时，系统自动同步并记录当前位置、天气、时间等信息，并上传至溯源防伪平台；溯源防伪平台在自建的区块链中新增一个节点，将上述溯源信息记录至该节点，并将该节点号返回给溯源端。溯源端收到该节点号后，负责人将NFC标签贴近NFC手机终端，系统自动把节点号写入Block4中。因所采用的现有NFC标签芯片限制，生产环节支持至多8次溯源信息的写入。当商品完成销售环节操作后，进入下一环节。
[0039] 顾客购买该商品时，顾客可登录溯源端，将具有NFC功能的手机贴近该商品的NFC标签，溯源端获取NFC标签中Block1‑Block5数据：Block5的序列号自动上传至溯源防伪平台，用于判断该NFC标签是否已经被注册、是否可靠，Block1‑Block4的序列号从溯源防伪平台获取每个环节的溯源信息。如果对商品的溯源信息有所质疑，溯源端也提供了监管举报渠道供顾客投诉举报。
[0040] 在溯源信息被写入时，溯源端需调用NFC智能终端定位功能获取地址信息；溯源端需调用NFC智能终端摄像头获取当前操作场景图片；溯源端需调用中国气象网提供的网络API接口，获取当前天气信息；溯源端需调用系统库函数，获取当前时间。对于上述溯源信息，溯源端不提供修改界面与权限，禁止修改。在上述写入信息的过程中，生产、加工、运输、销售负责人(工作人员)在商家/公司授权后，需要登录溯源端进行注册。而作为消费者顾客无须注册，可以直接在智能手机上下载溯源端而使用溯源端进行溯源信息查询。
[0041] 上述仅以某一商品生产、加工、运输、销售等环节为例说明本系统的基本操作等，为保证本商品溯源防伪系统能够用于各类商品的溯源，本系统支持自定义各环节。
[0042] 在各环节负责人使用溯源端，通过NFC智能终端将溯源信息写入到NFC标签的过程中，溯源端会同时将溯源信息发送到溯源防伪平台，实现溯源信息本地与远端的记录。在信息发送回传过程中实现了SHA256和RSA加密算法，对关键保密信息进行加密，以实现溯源系统的安全可靠性。具体地，溯源防伪平台生成一对密钥(公钥和私钥)，私钥不公开，溯源防伪平台自己保留，而公钥发送至NFC智能终端。溯源防伪平台从区块链上取出需发送的节点信息，通过加密算法SHA256生成摘要，并以私钥对摘要进行加密，之后溯源防伪平台将溯源信息连同加密摘要一同发送至溯源端。当溯源端收到信息，用公钥解密加密摘要，记作摘要1；溯源端将溯源信息通过SHA256摘要算法生成摘要，记作摘要2。如果摘要1与摘要2一致，则证明数据未被仿冒者篡改，信息有效；如果不一致，则上报溯源防伪平台，交由管理员处理。当完成校验，溯源端自动销毁公钥。

[0043] 在溯源防伪平台，构建了一条区块链。每个节点记录着当前节点哈希值(Hash)、存储的数据(Data)以及前一节点的哈希值(即前哈希值，PreviousHash)。而每个节点需要基于Data、当前时间戳Timestamp以及上一个节点的哈希值PreviousHash，通过SHA256算法生成当前节点的哈希值。只要某一个节点的哈希值发生改变，整条数据链的数据就会不一致，从而防止恶意分子的攻击。对应到实际商品从已经完成溯源信息保存到最后进入消费者手中的过程，如果恶意分子试图更改当前标签的溯源信息，溯源防伪平台会先进行整条区块链的数据比对，如果出现不一致，则认定不一致数据为恶意写入数据，并在溯源端界面告知消费者顾客。

专利地区：浙江

专利申请日期：2021-10-18

专利公开日期：2022-01-18

专利公告号：CN113947414A