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        基于區(qū)塊鏈的RFID數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

        2021-07-10 05:49:14何占博張國宇
        信息安全研究 2021年7期
        關鍵詞:設備系統(tǒng)

        何占博 王 穎 張國宇 劉 軍

        (北京京航計算通訊研究所 北京 100074)

        隨著區(qū)塊鏈技術的發(fā)展以及與金融、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等領域的融合應用[1],隨之而來的相關安全事件頻繁發(fā)生,區(qū)塊鏈信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)來源的安全性和可追溯性正變得愈加重要[2].而應用于物聯(lián)網(wǎng)的射頻識別(radio frequency identification,RFID)[3]自動化數(shù)據(jù)采集設備迫切需要解決防欺騙、抗抵賴、去中心化、數(shù)據(jù)完整性等安全信任問題.因此,將區(qū)塊鏈與RFID技術相結合,應用在數(shù)據(jù)采集溯源、關鍵設備全生命周期監(jiān)管等領域具有天然的技術互補性和廣泛的應用場景需求.

        本文針對關鍵基礎設施、特種裝備等關鍵設備的安全溯源問題,旨在克服僅應用RFID技術進行數(shù)據(jù)采集溯源的先天性不足,設計實現(xiàn)了一種基于區(qū)塊鏈的RFID數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng),在RFID固定式讀寫器[4]、發(fā)卡器、手持機和接入網(wǎng)關上應用硬件唯一標識、零存儲和智能合約等關鍵技術,實現(xiàn)電子標簽數(shù)據(jù)融合上鏈和共享,最終可有效避免自動化采集設備可能產(chǎn)生的安全風險,達到關鍵業(yè)務可追溯、重要數(shù)據(jù)有保護的安全性和可追溯性要求.

        1 RFID系統(tǒng)現(xiàn)存安全問題與解決方案

        1.1 RFID系統(tǒng)現(xiàn)存安全問題分析

        目前,RFID系統(tǒng)現(xiàn)存以下3類安全問題[5]:

        1)非法復制.傳統(tǒng)條形碼或者二維碼很容易被非法復制,RFDI系統(tǒng)同樣存在非法復制的安全風險,而普通RFID系統(tǒng)尚不具備抗非法復制能力.

        2)非法跟蹤.非法讀寫器可能通過對合法RFID標簽訪問試圖獲得合法RFID標簽的身份標識,從而判斷該標簽是否與其他地方讀取的RFID身份標識一致,進而發(fā)起對某些標簽的實時跟蹤攻擊.

        3)限距離攻擊.攻擊者在同一時間使用1對非法的RFID標簽和讀寫器來實施攻擊,其目的是通過RFID標簽非法進入物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)[6].

        針對RFID技術安全問題,現(xiàn)有RFID系統(tǒng)已經(jīng)采用一些安全技術,包括信息加密技術、身份隱私保護技術和抗限距離攻擊技術等[7].例如,現(xiàn)有RFID設備依賴加密模塊以滿足數(shù)據(jù)防破解、防攻擊、防替換、防欺騙等安全要求,而加密模塊成本往往較高且需內(nèi)置于終端設備中.因此,現(xiàn)有安全防護技術無法從根本上解決RFID設備固有的安全漏洞.

        1.2 基于區(qū)塊鏈的RFID數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)方案

        隨著近年來區(qū)塊鏈技術[8]不斷成熟發(fā)展,結合區(qū)塊鏈的RFID等物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集技術既能滿足數(shù)據(jù)安全保障要求,又能有效減少實體加密模塊的管理和硬件成本問題,符合關鍵基礎設施、特種裝備等關鍵設備的數(shù)據(jù)安全需求,能夠使關鍵數(shù)據(jù)達到更高的安全性和可追溯性等級.基于區(qū)塊鏈的RFID數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)層次架構圖如圖1所示.

        圖1 基于區(qū)塊鏈的RFID數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)層次架構圖

        經(jīng)與區(qū)塊鏈適配的RFID數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)需要改造物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關和RFID數(shù)據(jù)采集設備2個部分:1)區(qū)塊鏈物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關需確保RFID采集設備操作自動執(zhí)行約定的智能合約,并能夠進行數(shù)據(jù)融合及操作審計;2)RFID數(shù)據(jù)采集設備經(jīng)改造需具備執(zhí)行智能合約的可編程功能,具備硬件不可重配置的唯一標識以及關鍵控制、配置和采集數(shù)據(jù)非本地化存儲功能,以有效防止信息泄露.

        射頻識別數(shù)據(jù)的區(qū)塊鏈存儲流程如圖2所示.首先,讀寫器安裝接入時需要通過讀寫器的唯一識別碼與網(wǎng)關綁定,并在每次開機工作時與網(wǎng)關進行雙向認證,讀寫器將綁定、認證及讀寫操作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸給共識節(jié)點(即網(wǎng)關),共識節(jié)點進行整理上報給排序節(jié)點(即服務器);其次,排序節(jié)點對操作及數(shù)據(jù)進行排序并生成塊數(shù)據(jù),分發(fā)給共識節(jié)點;再次,共識節(jié)點經(jīng)過共識確認后,將確認結果返回到排序節(jié)點;最后,排序節(jié)點將確認后的新區(qū)塊加入現(xiàn)有區(qū)塊鏈中,并將更新后的鏈數(shù)據(jù)廣播給每個共識節(jié)點存儲.

        圖2 射頻識別數(shù)據(jù)的區(qū)塊鏈存儲流程

        綜上,設計實現(xiàn)基于區(qū)塊鏈的RFID數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)主要包括區(qū)塊鏈與RFID自動化數(shù)據(jù)采集設備適應性改造以及數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)適配審計軟件研發(fā)2項研制任務.

        2 功能、性能指標與自主可控要求

        2.1 功能指標

        1)RFID自動化數(shù)據(jù)采集設備實現(xiàn)硬件唯一標識,以加強設備接入系統(tǒng)的安全性;

        2)RFID自動化數(shù)據(jù)采集設備業(yè)務信息和電子標簽數(shù)據(jù)實現(xiàn)零存儲,以降低末端設備泄密風險;

        3)業(yè)務區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)與RFID自動化數(shù)據(jù)采集設備操作數(shù)據(jù)實現(xiàn)交叉審核,實時監(jiān)控設備運行及操作情況,異常狀態(tài)及時報警展現(xiàn).

        2.2 性能指標

        本數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)軟硬件性能指標如下:

        1)采集端硬件唯一標識長度達到64 b;

        2)數(shù)據(jù)采集設備暫存指令數(shù)不少于15條;

        3)智能網(wǎng)關達到1 000路承載,關鍵響應時間小于2 s;

        4)射頻識別設備滿足GB/T 29768—2013和GJB 7377.1A—2018標準要求;

        5)無線傳感指標滿足GJB 7377.2—2011標準要求,采用2.4 GHz加密傳感信息進行無線傳輸.

        2.3 自主可控要求

        本數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)軟硬件國產(chǎn)化自主可控程度需適配飛騰FT 2000+處理器和銀河麒麟Server 4.0.2 SP3操作系統(tǒng).

        3 數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

        3.1 整體設計

        基于區(qū)塊鏈的RFID數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)硬件部分包括區(qū)塊鏈RFID網(wǎng)關和RFID自動化數(shù)據(jù)采集設備,其中包含固定式讀寫器、發(fā)卡器、手持式讀寫器及其接入底座等;軟件部分包括運行于接入底座上的手持式讀寫器任務管理列表、運行于網(wǎng)關上的讀寫器管理中間件和業(yè)務管理軟件.數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)工作流程如圖3所示.

        圖3 數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)工作流程圖

        系統(tǒng)由負責數(shù)據(jù)采集的讀寫器與標簽層、負責數(shù)據(jù)接入與傳輸?shù)木W(wǎng)關層、負責數(shù)據(jù)存儲與應用支撐的服務器層以及負責用戶界面與綜合展現(xiàn)的應用層組成.1)應用層發(fā)起業(yè)務流程,由業(yè)務平臺支撐軟件下發(fā)對應指令;2)網(wǎng)關中業(yè)務軟件拆分指令并給讀寫器下達符合7383協(xié)議的讀寫器指令;3)讀寫器執(zhí)行指令通過空口協(xié)議與標簽通信,返回對應結果;4)網(wǎng)關負責整理并融合相關數(shù)據(jù),上傳給區(qū)塊鏈服務器上鏈存儲,同時將相關執(zhí)行結果反饋給應用端;5)網(wǎng)關定時進行鏈上數(shù)據(jù)審核業(yè)務,檢驗上鏈數(shù)據(jù)的真實性和準確性,檢驗結果實時反饋給應用端.

        3.2 系統(tǒng)架構

        基于區(qū)塊鏈的RFID數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)架構如圖4所示.其中,涉及的3項主要關鍵技術包括:硬件唯一標識、零存儲和業(yè)務自動審核智能合約.

        圖4 基于區(qū)塊鏈的RFID數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)架構圖

        圖4中系統(tǒng)架構包括7個模塊,其中包含5層基礎技術架構和2個貫穿基礎技術架構的共用技術架構[9].

        感知層:提供基礎的RFID設備接入功能,包括固定式讀寫器、手持式讀寫器及發(fā)卡器3種讀寫器及對應標簽.感知層發(fā)生的標簽基本讀寫操作是本系統(tǒng)中區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的主要組成部分.

        傳輸層:提供感知數(shù)據(jù)高可靠、高安全的傳送,感知層數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡接入網(wǎng)關.

        數(shù)據(jù)層:數(shù)據(jù)層提供最基礎的數(shù)據(jù)處理功能,如數(shù)據(jù)加密、哈希函數(shù)運算、數(shù)字簽名等機制,是區(qū)塊鏈技術最基礎的數(shù)據(jù)處理支撐[10].

        服務層:服務層自下而上分別為提供計算、存儲等服務的基礎層;用于智能合約實現(xiàn)的虛擬機、高級語言編輯器等;區(qū)塊鏈技術的節(jié)點管理及賬本應用服務;數(shù)據(jù)庫、中間件等以及Web或CS形式接入平臺.

        應用層:提供RFID應用接口如出入庫、盤點等,以及區(qū)塊鏈相關的區(qū)塊鏈瀏覽、合約鏈瀏覽等.

        安全架構:包括系統(tǒng)安全相關的認證和身份管理、授權和安全策略管理和隱私保護等功能.

        監(jiān)管與審查:包括負責系統(tǒng)正常準確運行的監(jiān)管支持和審查實現(xiàn)等功能.

        3.3 硬件設計與實現(xiàn)

        3.3.1 器件選型

        唯一標識使每個讀寫器設備具有唯一不重復的設備ID,并存儲在電子標簽中,設備注冊時,唯一標識信息及讀寫器相關信息通過注冊業(yè)務記入?yún)^(qū)塊鏈,以保證該唯一標識的唯一性與可用性.

        唯一標識標簽安裝如圖5所示,該標簽為埋入式標簽,在讀寫器組裝時安裝在讀寫器主板上,該標簽具有雙界面操作方式,讀寫器沒有上電狀態(tài)下,可以通過I2C接口進行配置,發(fā)行設備唯一標識ID,也可以通過空中接口形式讀取標簽,標簽安裝發(fā)行完畢后,讀寫器封閉外殼,防止標簽損壞.

        圖5 唯一標識標簽安裝示意圖

        為滿足上述需求,本系統(tǒng)選取復旦微電子生產(chǎn)的國產(chǎn)自主RFID芯片F(xiàn)M13US08JDI國軍標I2C雙界面UHF RFID標簽芯片,其主要特性有:

        1)非接觸接口.

        空口通信協(xié)議遵循GJB7377.1—2011標準;工作頻段為840~845 MHz,920~960 MHz;支持GJB規(guī)定的安全鑒別和安全通信;固定式讀寫器最遠讀寫距離達10 m,手持式讀寫器最遠讀寫距離達7 m;下行數(shù)據(jù)率(讀寫器到標簽)達32~160 Kbps;上行數(shù)據(jù)率(標簽到讀寫器)達10~640 Kbps.

        2)接觸接口.

        接口類型支持I2C接口;VCC工作電壓范圍為1.6~3.6 V;I2C通信速率支持Standard Mode 100 kHz;支持Fast Mode 400 kHz零靜態(tài)功耗.

        3)雙界面.

        非接觸口和接觸口均可訪問內(nèi)置的EEPROM;配合靈活的中斷信號,可完成外部讀寫器和MCU之間實時快速數(shù)據(jù)傳輸;支持開漏中斷輸出,作為外部MCU的喚醒信號.

        4)非易失性存儲器.

        內(nèi)置8 Kb的EEPROM存儲器,分為標簽信息區(qū)、安全區(qū)、編碼區(qū)和用戶區(qū)共4個分區(qū),其中標簽信息區(qū)128 b、編碼區(qū)1 024 b、安全區(qū)384 b、用戶區(qū)6 016 b;EEPROM最少擦寫次數(shù)不低于20萬次;EEPROM數(shù)據(jù)保存時間不低于50年;EEPROM擦寫速度可配置,且支持快速寫入.

        5)安全特性.

        每顆芯片擁有獨立TID,且TID不可改寫;接觸端支持寫口令保護和寫鎖定;內(nèi)置密碼算法,支持非接觸端安全鑒別和安全通信;非接觸端支持讀寫口令保護和鎖定功能;非接觸接口支持防追蹤功能.

        6)芯片管腳定義.

        芯片管腳定義如圖6和表1所示:

        圖6 芯片封裝圖

        表1 芯片管腳功能表

        3.3.2 電路設計

        唯一標識芯片通過I2C接口與讀寫器MCU連接,電路設計如圖7、圖8所示.

        圖7 唯一標識芯片外圍電路設計圖

        圖8 MCU芯片外圍電路設計圖

        主控MCU通過I2C接口與唯一標識芯片通信,主控MCU可以使用專用I2C接口或者GPIO模擬方式實現(xiàn)I2C通信.主控MCU作為Master發(fā)起對唯一標識芯片的讀寫操作.I2C接口在雙界面配置下可進行的操作包括:讀寫寄存器、讀寫FIFO和讀寫EEPROM.

        3.3.3 PCB設計

        PCB設計如圖9所示,各層定義如表2所示.

        表2 PCB各層定義

        圖9 芯片PCB設計圖

        1)工藝要求

        層疊結構為8層板;通孔大小20 μm;盲孔大小15 μm;埋孔大小15 μm;板厚1.6 mm;安裝孔2.7 mm,8個;所有器件封裝均采用產(chǎn)品線標準封裝庫,印制板采用FR4板材;電裝工藝以SMT為主,少量接插件采取手工點焊.

        2)布局布線設計

        采用模塊化設計,將各功能模塊分開布局,防止相互干擾.將核心處理器件ARM芯片置于中間,遠離通道接口,防止干擾.設計屏蔽殼,在設計階段考慮EMC.整板采用全手工布線.對于模塊的關鍵信號進行優(yōu)先處理,確保其路徑最短,避開周圍敏感器件.整板設計MARK點以方便電裝定位.

        3.4 軟件設計與實現(xiàn)

        3.4.1 唯一標識實現(xiàn)方式

        唯一標識功能涉及的采集端軟件開發(fā)包括固定式、手持機和發(fā)卡器設備的MCU軟件,具體涉及指令解析和I2C通信功能,指令表包括查詢唯一指令表和返回表.

        查詢唯一標識指令如圖10所示:

        012376543210765432107654321076543210保留0版本1消息類型254FE消息長度0016消息ID1213制造商ID[31:16]0000制造商ID[15:0]0001PARCustom參數(shù)03E8參數(shù)長度000C制造商ID[31:16]0000制造商ID[15:0]0001查詢UID參數(shù)子類型0082

        查詢唯一標識返回指令如圖11所示:

        012376543210765432107654321076543210保留0版本1消息類型254FE消息長度001E消息ID1213RIP參數(shù)102203FE參數(shù)長度0018PARCustom參數(shù)03E8參數(shù)長度0014制造商ID[31:16]0000制造商ID[15:0]0001查詢UID參數(shù)子類型0082參數(shù)長度0008UID數(shù)據(jù)53485544494E4731

        接收指令:01 FE 00 1E 12 13 03 FE 00 18 03 E8 00 14 00 00 00 01 00 82 00 08 53 48 55 44 49 4E 47 31 SHUDING1.

        3.4.2 零存儲實現(xiàn)方式

        零存儲功能涉及的采集端軟件開發(fā)包括固定式、手持機和發(fā)卡器設備的MCU軟件,需將業(yè)務信息存儲方式改為臨時存儲、斷電即刪除,手持機中的任務列表執(zhí)行完閉后亦自動清除.

        基于零存儲要求,需為手持機設計可離線操作的任務列表,手持機所有業(yè)務操作均由系統(tǒng)下發(fā),手持機通過底座接收生成任務列表,用戶按照任務列表執(zhí)行完畢后,再通過底座返回操作結果,返回后手持機自動清空任務列表,從而保證手持機上所有操作的合法性和安全性.

        3.4.3 智能合約實現(xiàn)方式

        智能合約[11-12]系統(tǒng)框架和應用場景實現(xiàn)如下:

        1)智能合約系統(tǒng)框架

        智能合約系統(tǒng)框架如圖12所示.

        圖12 智能合約系統(tǒng)框架圖

        ① 合約流程.合約流程實現(xiàn)基于合約服務的一系列固定、按照既定業(yè)務規(guī)則串聯(lián)或并聯(lián)的合約動作,通過完成各個合約動作實現(xiàn)業(yè)務在各個流程參與方的執(zhí)行.合約流程包括2種類型:一是全局合約流程,即只有1個全局合約流程和流程狀態(tài),所有參與者均參與其中;二是實例合約流程,基于統(tǒng)一的流程模板,可以多個流程實例同時運行,互不干擾.所有流程類型,運行時即是1個狀態(tài)機,合約流程在參與方間共享流程狀態(tài).合約流程可以通過時間觸發(fā)、鏈上事件觸發(fā)或應用層觸發(fā).

        ② 合約服務.合約服務作為業(yè)務合約的主體,定義了業(yè)務合約最基本的服務內(nèi)容.每一個合約服務都是一種最小且完整的業(yè)務語義定義.合約服務定義了完成業(yè)務所需的若干操作,每個操作定義了輸入、輸出狀態(tài)以及要執(zhí)行的業(yè)務邏輯命令.

        ③ 合約代碼.合約代碼實現(xiàn)合約操作定義的輸入、輸出狀態(tài)以及要執(zhí)行的一組業(yè)務邏輯命令.命令是最小執(zhí)行單元.任何不符合合約服務語義的合約實現(xiàn)在測試時都可以被識別,即使在合約運行時個別實現(xiàn)出現(xiàn)不一致的情況,也會被共識算法排除出去,并被區(qū)塊鏈平臺識別出來.

        ④ 統(tǒng)一賬本.合約流程執(zhí)行會產(chǎn)生對應流轉日志,執(zhí)行合約服務形成的操作日志會被記入?yún)^(qū)塊鏈,形成不可篡改和抵賴的數(shù)據(jù)結構,并在各個參與節(jié)點間形成一個統(tǒng)一賬本.賬本需要以高效、規(guī)范的方式進行數(shù)據(jù)組織,以便于狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的快速更新,也便于對歷史操作進行快速查找和回溯.

        ⑤ 時間戳.區(qū)塊鏈技術通過P2P網(wǎng)絡節(jié)點間的共識算法實現(xiàn)分布式的時間戳服務.利用時間戳實現(xiàn)在時間上有序、由一個個區(qū)塊組成的一根鏈條.每一個新區(qū)塊生成時都會被打上時間戳,依照區(qū)塊生成時間先后順序相連成區(qū)塊鏈,每個獨立節(jié)點又通過P2P網(wǎng)絡建立聯(lián)系,以此為信息數(shù)據(jù)記錄形成一個去中心化的分布式時間戳服務系統(tǒng),并具有無中心、防篡改、可追溯、高透明的特點.

        2)業(yè)務應用場景實現(xiàn)

        本文以任務列表業(yè)務應用場景之一的入庫處理流程為例,具體說明智能合約實現(xiàn)方式.

        如圖13所示,入庫流程首先由應用發(fā)起,在合約流程模塊中生成業(yè)務列表,并備份業(yè)務列表供審查機制調(diào)用,合約服務模塊依據(jù)業(yè)務列表調(diào)用相關服務形成任務列表并下發(fā),發(fā)卡器收到任務列表,倉庫人員依據(jù)入庫清單清點物品及數(shù)量無誤后,發(fā)卡器進行發(fā)卡和標簽驗證,發(fā)卡后將操作數(shù)據(jù)上傳至合約服務模塊進行業(yè)務數(shù)據(jù)整理及確認,無誤后上報給合約流程模塊進行區(qū)塊數(shù)據(jù)發(fā)行.

        圖13 智能合約入庫處理流程圖

        4 數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)應用驗證

        上文闡述了基于區(qū)塊鏈的RFID數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)的設計實現(xiàn)過程,下文搭建實際應用場景,驗證結合唯一標識、零存儲和智能合約技術的數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng)在安全性和可追溯性方面的有益效果.

        4.1 搭建實際應用場景

        搭建實際應用場景如圖14所示.

        圖14 實際應用場景示意圖

        設備包括網(wǎng)關、固定式、發(fā)卡器、手持機及底座,發(fā)卡器通過串口與網(wǎng)關連接,固定式及手持機底座通過網(wǎng)口與網(wǎng)關連接,手持機置于底座上.

        4.2 典型業(yè)務應用驗證

        4.2.1 唯一標識、零存儲功能驗證

        設備注冊和區(qū)域盤點操作步驟如下:

        步驟1.手持機放入底座接入網(wǎng)關,顯示未知設備,點擊查詢唯一標識,查詢結果分如下3種:

        1)“注冊設備”表示該唯一標識已被注冊;

        2)“未注冊設備”表示該唯一標識未被注冊;

        3)“非法設備”表示查詢不到該唯一標識.

        步驟2.手持機注冊時,選擇設備類型為手持機,頁面增加MAC地址框,填寫名稱、位置等與唯一標識綁定,已注冊設備顯示在已注冊列表中.

        步驟3.注冊后點擊連接手持機,驗證唯一標識和MAC地址后顯示成功建立連接,狀態(tài)為手持機在線,取走手持機時點擊查詢,顯示手持機離線.

        步驟4.下達區(qū)域盤點指令,以該區(qū)域有TAG1~5為例,生成盤點TAG1~5任務單.

        步驟5.任務單通過網(wǎng)絡下發(fā)給手持機底座,底座將任務單發(fā)送給手持機.

        步驟6.手持機界面顯示當前任務列表中的任務需對TAG1~5的設備進行盤點.

        步驟7.操作者找到對應設備后開始盤點,當成功盤點完TAG1~5后,界面顯示寫入盤點標志按鈕,點擊按鈕寫入盤點標志,盤點標志為用戶數(shù)據(jù)區(qū)前5 B,以當前日期為例,5 B分別為0x20,0x20,0x10,0x12,0x01,其中前4 B代表時間,最后1 B代表盤點成功.執(zhí)行完畢返回執(zhí)行結果,不成功則可重復點擊.

        步驟8.操作成功后將手持機放回底座,自動上傳盤點結果,上傳成功后,手持機顯示數(shù)據(jù)清除.

        4.2.2 系統(tǒng)軟件界面展示

        1)在系統(tǒng)界面中添加設備,點擊確定保存,如圖15所示:

        圖15 添加設備信息

        2)選擇待連接設備進行連接,連接狀態(tài)欄顯示連接成功,點擊查詢,顯示設備唯一標識,如圖16所示:

        圖16 連接成功并顯示設備唯一標識

        3)未知設備需進行注冊并與網(wǎng)關綁定,系統(tǒng)注冊設備唯一標識,設備狀態(tài)改變?yōu)樽栽O備,如圖17所示:

        圖17 注冊設備與唯一標識

        4)任務管理選項卡中選擇reader2設備和貨架1操作區(qū)域,發(fā)送盤點任務至reader2設備,如圖18所示:

        圖18 發(fā)送盤點任務

        5)reader2設備為手持機,手持機顯示接收到的任務列表,執(zhí)行任務1,盤點標簽群,執(zhí)行任務2,寫入盤點標志,完成盤點操作后將手持機放回底座,系統(tǒng)自動清除任務列表,如圖19所示:

        圖19 手持機任務列表顯示

        6)收到手持機返回的執(zhí)行結果后,系統(tǒng)顯示任務1執(zhí)行狀態(tài)為“完成”,如圖20所示:

        圖20 任務執(zhí)行完成

        5 結 論

        本文設計實現(xiàn)的基于區(qū)塊鏈的RFID數(shù)據(jù)采集溯源系統(tǒng),可以滿足關鍵基礎設施、特種裝備等關鍵設備的安全管控需求,能夠較好解決關鍵設備數(shù)據(jù)采集追蹤、上報匯聚和設備溯源等難題.關鍵設備管理鏈條中的生產(chǎn)、登記、配發(fā)、調(diào)撥、維修以及報廢等重要全生命周期數(shù)據(jù)統(tǒng)一保存在各區(qū)塊中,形成不可篡改且可追溯的數(shù)據(jù)記錄鏈條,區(qū)塊鏈的維護需接受全網(wǎng)節(jié)點監(jiān)督,個別節(jié)點的非法操作將會遭到大多數(shù)節(jié)點的拒絕和抵制,從而保證了系統(tǒng)的安全高效運轉[13].后續(xù),本系統(tǒng)也可推廣應用于冷鏈食品追蹤溯源、疫苗產(chǎn)品全生命周期管理等生物制藥和生命健康領域.

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