任務六 開發(fā)區(qū)塊鏈應用

開發(fā)區(qū)塊鏈應用本任務首先從了解區(qū)塊鏈概念開始，逐步深入，掌握區(qū)塊鏈技術原理，并學習區(qū)塊鏈技術的應用，進而思考區(qū)塊鏈技術在航運中該如何應用。>content制定開發(fā)文檔01賬戶02使用webase開發(fā)第一個智能合約03制定開發(fā)文檔PART01對于基于區(qū)塊鏈技術的貨物追蹤系統(tǒng)，用例圖能夠清晰地描繪出貨主、承運商等關鍵角色如何與系統(tǒng)的功能進行交互。下面我們將通過用例圖來介紹該系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能。其中兩個主要的角色分別是貨主和承運商，在此，也以這兩個角色做主要介紹。貨主是貨物的所有者或委托人，關心貨物的實時位置和狀態(tài)。承運商則是負責貨物運輸?shù)奈锪鞴净騻€體，負責在運輸過程中采集和上傳貨物數(shù)據(jù)。A.功能需求需求分析A.功能需求需求分析在用例圖6-1中，參與者（貨主、承運商）被表示為人物，而系統(tǒng)的各個功能（數(shù)據(jù)采集與上傳、數(shù)據(jù)驗證與存儲等）則被表示為橢圓形。參與者與功能之間的交互關系用帶箭頭的線表示，箭頭指向功能，表示參與者觸發(fā)了該功能。例如，貨主與“貨物查詢”用例之間有一條帶箭頭的線，表示貨主可以觸發(fā)該功能來查詢貨物的位置和狀態(tài)。同樣，承運商與“數(shù)據(jù)采集與上傳”用例之間也有一條線，表示承運商負責采集并上傳貨物數(shù)據(jù)。A.功能需求需求分析（1）注冊與認證提供貨主、承運商、倉庫管理員等角色的注冊功能。通過多因素認證確保用戶身份的安全性。為用戶提供數(shù)字身份，以便在區(qū)塊鏈上進行安全、可驗證的交互。（2）貨物信息錄入允許貨主錄入貨物的詳細信息，如貨物名稱、數(shù)量、體積、起始地、目的地、預計到達時間等。支持上傳貨物的圖片、視頻等多媒體資料。（3）實時追蹤與更新利用區(qū)塊鏈技術，實時追蹤貨物的位置、狀態(tài)、運輸進度、運輸異常等信息。允許承運商、倉庫管理員等更新貨物的實時狀態(tài)，如“已裝車”、“已到達某地點”等。任何狀態(tài)的更改都會被記錄在區(qū)塊鏈上，確保數(shù)據(jù)的真實性和不可篡改性。（4）信息共享溯源系統(tǒng)需要實現(xiàn)品牌商、渠道商、零售商、消費者、監(jiān)管部門，以及第三方檢測機構之間的信息在信任的前提下進行共享，全面提升品牌、效率、體驗、監(jiān)管和供應鏈整體收益。所有參與者都可以在自己的權限范圍內(nèi)查看貨物的追蹤信息。提供精細化的權限管理，如某些敏感信息只對特定角色可見。確保數(shù)據(jù)共享的安全性和隱私性。（5）數(shù)據(jù)存儲溯源系統(tǒng)應能夠提供貨物信息的查詢功能，包括歷史運輸記錄查詢、貨物狀態(tài)查詢等。系統(tǒng)應能夠?qū)ω浳镞\輸數(shù)據(jù)進行分析，提供貨物運輸趨勢、運輸成本分析等報告。B.非功能需求1系統(tǒng)性能與穩(wěn)定性23響應速度：系統(tǒng)應能在短時間內(nèi)快速響應查詢請求，提供實時的貨物追蹤信息。對于大規(guī)模并發(fā)請求，系統(tǒng)應具備良好的處理能力，確保用戶能夠迅速獲取所需信息。穩(wěn)定性：系統(tǒng)應具備高度的穩(wěn)定性，能夠長時間無故障運行。在遭遇意外情況時，如網(wǎng)絡故障、硬件故障等，系統(tǒng)應能夠自動恢復或提供降級服務，以確保貨物追蹤的連續(xù)性。數(shù)據(jù)安全：系統(tǒng)應采取有效措施保護存儲在區(qū)塊鏈上的貨物追蹤數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)被篡改或泄露。同時，系統(tǒng)應定期備份數(shù)據(jù)，以應對可能的數(shù)據(jù)丟失風險。隱私保護：在追蹤貨物的過程中，系統(tǒng)應尊重用戶的隱私權，避免泄露敏感信息。對于涉及個人隱私的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)應采取加密等安全措施進行保護?？蓴U展性：隨著業(yè)務的發(fā)展，系統(tǒng)應能夠支持更多的用戶和更復雜的業(yè)務場景。因此，在設計系統(tǒng)時，應充分考慮其可擴展性，以便在未來能夠輕松地進行升級和擴展。靈活性：系統(tǒng)應具備較高的靈活性，以適應不同用戶的需求和業(yè)務變化。例如，系統(tǒng)應支持自定義的追蹤規(guī)則、報警機制等，以滿足用戶多樣化的需求。安全性與隱私保護可擴展性與靈活性B.非功能需求4易用性與用戶體驗5界面友好：系統(tǒng)應提供簡潔明了的用戶界面，使用戶能夠輕松上手。同時，系統(tǒng)應提供詳細的操作指南和幫助文檔，以便用戶在使用過程中遇到問題能夠及時得到解決。交互便捷：系統(tǒng)應提供多種交互方式，如PC端、移動端等，以便用戶能夠隨時隨地進行貨物追蹤。此外，系統(tǒng)還應支持多語言切換，以滿足不同國家和地區(qū)用戶的需求?？删S護性：系統(tǒng)應具備良好的可維護性，便于開發(fā)人員對系統(tǒng)進行維護和升級。系統(tǒng)應提供完善的日志記錄和監(jiān)控功能，以便及時發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題?？晒芾硇裕合到y(tǒng)應提供強大的管理功能，使管理員能夠輕松地對用戶、權限、數(shù)據(jù)等進行管理。同時，系統(tǒng)應支持自定義的權限設置，以滿足不同組織機構的管理需求?？删S護性與可管理性應用架構和流程設計區(qū)塊鏈系統(tǒng)的應用架構基于區(qū)塊鏈技術的貨物追蹤系統(tǒng)應用架構，主要包括數(shù)據(jù)采集層、區(qū)塊鏈網(wǎng)絡層、智能合約層、應用服務層以及用戶界面層。各層次之間通過標準化的接口進行通信和數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)貨物信息的實時采集、驗證、存儲和查詢，框架如圖6-2所示。應用架構和流程設計應用架構和流程設計區(qū)塊鏈系統(tǒng)的應用架構（1）數(shù)據(jù)采集層數(shù)據(jù)采集層是貨物追蹤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源，主要通過物聯(lián)網(wǎng)設備（如RFID、GPS、傳感器等）實時采集貨物在運輸過程中的位置、狀態(tài)、溫度、濕度等關鍵信息。這些設備可以將采集到的數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式發(fā)送到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡層進行處理。（2）區(qū)塊鏈網(wǎng)絡層區(qū)塊鏈網(wǎng)絡層是整個應用架構的核心，負責數(shù)據(jù)的存儲和驗證。該層采用區(qū)塊鏈技術，構建一個去中心化、不可篡改的數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡。通過共識機制（如工作量證明、權益證明等），確保所有參與節(jié)點對數(shù)據(jù)的認可和驗證，保證數(shù)據(jù)的真實性和可信度。應用架構和流程設計（3）智能合約層智能合約層是貨物追蹤系統(tǒng)的業(yè)務邏輯層，通過部署智能合約實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動驗證、存儲和查詢。智能合約可以根據(jù)預設的規(guī)則，自動執(zhí)行數(shù)據(jù)驗證操作，如檢查數(shù)據(jù)的完整性、真實性和合規(guī)性。同時，智能合約還可以根據(jù)業(yè)務需求，自動觸發(fā)相應的操作，如更新貨物狀態(tài)、發(fā)送預警通知等。（4）應用服務層應用服務層為用戶提供豐富的貨物追蹤應用服務。通過API接口，用戶可以實時查詢貨物的位置、狀態(tài)、運輸路徑等信息。此外，系統(tǒng)還可以提供貨物異常預警、數(shù)據(jù)分析報告等服務，幫助用戶及時發(fā)現(xiàn)潛在問題并做出相應決策。應用架構和流程設計（5）用戶界面層用戶界面層是貨物追蹤系統(tǒng)與用戶之間的交互界面，為用戶提供直觀、便捷的操作體驗。通過PC端、移動端等多種形式的界面，用戶可以輕松查詢貨物信息、設置追蹤規(guī)則、接收預警通知等。同時，系統(tǒng)還提供友好的操作指南和幫助文檔，方便用戶快速上手。（6）安全性與隱私保護在基于區(qū)塊鏈技術的貨物追蹤系統(tǒng)應用架構中，安全性與隱私保護至關重要。系統(tǒng)采用多種安全措施，如數(shù)據(jù)加密、訪問控制、審計日志等，確保數(shù)據(jù)的機密性和完整性。同時，通過合理的隱私保護策略，如匿名化處理、數(shù)據(jù)脫敏等，平衡數(shù)據(jù)共享與隱私保護之間的關系。應用架構和流程設計2.區(qū)塊鏈系統(tǒng)的流程設計隨著物流行業(yè)的快速發(fā)展和全球化貿(mào)易的不斷推進，貨物追蹤系統(tǒng)的需求愈發(fā)迫切。傳統(tǒng)的貨物追蹤方式往往存在著信息不透明、易篡改、追溯難等問題，無法有效滿足現(xiàn)代物流管理的需求。而區(qū)塊鏈技術以其去中心化、不可篡改和透明性等特點，為貨物追蹤提供了新的解決思路。本文將詳細闡述基于區(qū)塊鏈技術的貨物追蹤系統(tǒng)的流程設計。（1）流程概述基于區(qū)塊鏈技術的貨物追蹤系統(tǒng)流程設計主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)上鏈、數(shù)據(jù)驗證、數(shù)據(jù)查詢和預警提醒等環(huán)節(jié)。通過這些環(huán)節(jié)的有序配合，實現(xiàn)對貨物全生命周期的實時追蹤和監(jiān)控。應用架構和流程設計2.區(qū)塊鏈系統(tǒng)的流程設計（2）數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集是貨物追蹤流程的首要環(huán)節(jié)。通過物聯(lián)網(wǎng)設備（如RFID、GPS等）對貨物進行標識，并實時采集貨物的位置、狀態(tài)、溫度、濕度等關鍵信息。這些數(shù)據(jù)將通過無線傳輸方式發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心，為后續(xù)的數(shù)據(jù)上鏈做準備。（3）數(shù)據(jù)上鏈數(shù)據(jù)處理中心接收到采集到的貨物數(shù)據(jù)后，將對這些數(shù)據(jù)進行清洗、整合和格式化處理，以確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準確性。隨后，這些數(shù)據(jù)將通過區(qū)塊鏈網(wǎng)絡層的節(jié)點進行上鏈操作。利用區(qū)塊鏈的去中心化特性，確保數(shù)據(jù)在多個節(jié)點之間同步存儲，增強數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。應用架構和流程設計2.區(qū)塊鏈系統(tǒng)的流程設計（4）數(shù)據(jù)驗證在數(shù)據(jù)上鏈過程中，智能合約將自動執(zhí)行數(shù)據(jù)驗證操作。智能合約可以根據(jù)預設的規(guī)則和算法，對數(shù)據(jù)的完整性、真實性和合規(guī)性進行驗證。只有通過驗證的數(shù)據(jù)才能被成功寫入?yún)^(qū)塊鏈中，確保區(qū)塊鏈上存儲的數(shù)據(jù)的真實性和可信度。（5）數(shù)據(jù)查詢基于區(qū)塊鏈技術的貨物追蹤系統(tǒng)提供了實時、透明的數(shù)據(jù)查詢功能。用戶可以通過系統(tǒng)界面輸入貨物的標識信息（如訂單號、運單號等），系統(tǒng)將自動在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中檢索相關貨物的數(shù)據(jù)，并將查詢結(jié)果展示給用戶。用戶可以實時了解貨物的位置、狀態(tài)、運輸路徑等信息，提高物流管理的效率和透明度。應用架構和流程設計2.區(qū)塊鏈系統(tǒng)的流程設計（6）預警提醒貨物追蹤系統(tǒng)還具備預警提醒功能。智能合約可以根據(jù)預設的規(guī)則和閾值，對貨物的狀態(tài)進行實時監(jiān)控。當貨物出現(xiàn)異常情況（如溫度超出范圍、位置偏離預定路線等）時，系統(tǒng)將自動觸發(fā)預警機制，通過短信、郵件等方式通知相關用戶進行處理。這有助于及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，減少貨物損失和延誤風險。（7）安全性與隱私保護在基于區(qū)塊鏈技術的貨物追蹤系統(tǒng)流程設計中，安全性與隱私保護是至關重要的考慮因素。系統(tǒng)應采用先進的加密技術，對敏感數(shù)據(jù)進行加密處理，確保數(shù)據(jù)的機密性和完整性。賬戶PART02創(chuàng)建賬戶使用以下指令獲取get_account.sh腳本：curl-#LO/FISCO-BCOS/console/master-2.0/tools/get_account.sh&&chmodu+xget_account.sh&&bashget_account.sh-h國密版本使用以下指令：curl-#LO/FISCO-BCOS/console/master-2.0/tools/get_gm_account.sh&&chmodu+xget_gm_account.sh&&bashget_gm_account.sh-h創(chuàng)建賬戶如果因為網(wǎng)絡問題無法下載，改為使用以下指令：curl-#LO/FISCO-BCOS/FISCO-BCOS/tools/get_account.sh&&chmodu+xget_account.sh&&bashget_account.sh-h國密版本則改為使用以下指令獲取get_gm_account.sh：curl-#LO/FISCO-BCOS/console/master-2.0/tools/get_gm_account.sh&&chmodu+xget_gm_account.sh&&bashget_gm_account.sh-h執(zhí)行指令后，看到如圖6-3輸出：國密版本指令執(zhí)行后輸出，如圖6-4所示：創(chuàng)建賬戶使用以下指令生成私鑰與地址：bashget_account.sh執(zhí)行指令后，可以得到類似以下的輸出，包括賬戶地址和以賬戶地址為文件名的私鑰PEM文件，如圖6-5所示：創(chuàng)建賬戶使用以下指令生成私鑰與地址：bashget_account.sh-p執(zhí)行指令后，可以得到類似以下的輸出，按照提示輸入密碼，生成包括賬戶地址和對應的.p12文件，如圖圖6-7所示：創(chuàng)建賬戶指定.p12私鑰文件計算賬戶地址，按提示輸入.p12文件密碼，如圖6-8所示：bashget_account.sh-Paccounts/0x6444a4e6b5ff1ed9805ced38d7b30acc3464b7f9.p12執(zhí)行指令后，輸出如下：賬戶計算首先，使用OpenSSL生成橢圓曲線私鑰，橢圓曲線的參數(shù)使用secp256k1。執(zhí)行如下指令，生成PEM格式的私鑰并保存在ecprivkey.pem文件中：opensslecparam-namesecp256k1-genkey-noout-outecprivkey.pem執(zhí)行如下指令，查看文件內(nèi)容：catecprivkey.pem可以看到類似如圖6-9所示的輸出：賬戶計算根據(jù)私鑰計算公鑰，執(zhí)行如下指令：opensslec-inecprivkey.pem-text-noout2>/dev/null|sed-n'7,11p'|tr-d":\n"|awk'{printsubstr($0,3);}'得到類似如圖6-10輸出：賬戶計算根據(jù)公鑰計算對應的賬戶地址需要獲取keccak-256sum工具。使用以下指令下載：wget/vkobel/ethereum-generate-wallet/blob/master/lib/1386/keccak-256sum得到如圖6-11所示輸出：賬戶計算使用如下命令計算地址：opensslec-inecprivkey.pem-text-noout2>/dev/null|sed-n'7,11p'|tr-d":\n"|awk'{printsubstr($0,3);}'|./keccak-256sum-x-l|tr-d'-'|tail-c41得到如圖6-12所示格式輸出，則為計算出的賬戶地址：使用webase開發(fā)第一個智能合約PART03使用webase開發(fā)第一個智能合約打開Ubuntu終端，使用如下命令啟動各節(jié)點：bash/root/fisco/nodes//start_all.sh執(zhí)行結(jié)果如圖-6-13：使用webase開發(fā)第一個智能合約進入WeBase主目錄使用如下命令啟動WeBase-Front：bashstart.sh執(zhí)行結(jié)果如圖6-14所示：使用webase開發(fā)第一個智能合約啟動后打開瀏覽器，輸入網(wǎng)址http://localhost:5002/WeBASE-Front訪問WeBase-Front。如圖6-15所示使用webase開發(fā)第一個智能合約選擇左側(cè)菜單欄合約管理選擇合約IDE，新建一個Solidity合約文件，并命名為HelloWorld.sol在文件中編寫如圖6-16所示代碼：1.pragmasolidity^0.6.0;2.3./**4.*HelloWorld智能合約5.*/6.contractHelloWorld{7.//合約變量8.stringpublicmessage;9./**10.*構造函數(shù)11.*/12.constructor(){13.//初始化合約變量14.message="Hello,World!";15.}16./**17.*設置合約變量值18.*19.*@paramnewMessage新的合約變量值20.*/21.functionset(stringmemorynewMessage)public{22.//設置合約變量值23.message=newMessage;24.}25./**26.*