任務(wù)六 開發(fā)區(qū)塊鏈應(yīng)用

開發(fā)區(qū)塊鏈應(yīng)用本任務(wù)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(shù)原理，并學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)而思考區(qū)塊鏈技術(shù)在航運(yùn)中該如何應(yīng)用。>content制定開發(fā)文檔01賬戶02使用webase開發(fā)第一個(gè)智能合約03制定開發(fā)文檔PART01對(duì)于基于區(qū)塊鏈技術(shù)的貨物追蹤系統(tǒng)，用例圖能夠清晰地描繪出貨主、承運(yùn)商等關(guān)鍵角色如何與系統(tǒng)的功能進(jìn)行交互。下面我們將通過用例圖來介紹該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能。其中兩個(gè)主要的角色分別是貨主和承運(yùn)商，在此，也以這兩個(gè)角色做主要介紹。貨主是貨物的所有者或委托人，關(guān)心貨物的實(shí)時(shí)位置和狀態(tài)。承運(yùn)商則是負(fù)責(zé)貨物運(yùn)輸?shù)奈锪鞴净騻€(gè)體，負(fù)責(zé)在運(yùn)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(yùn)商）被表示為人物，而系統(tǒng)的各個(gè)功能（數(shù)據(jù)采集與上傳、數(shù)據(jù)驗(yàn)證與存儲(chǔ)等）則被表示為橢圓形。參與者與功能之間的交互關(guān)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(yùn)商與“數(shù)據(jù)采集與上傳”用例之間也有一條線，表示承運(yùn)商負(fù)責(zé)采集并上傳貨物數(shù)據(jù)。A.功能需求需求分析（1）注冊(cè)與認(rèn)證提供貨主、承運(yùn)商、倉(cāng)庫(kù)管理員等角色的注冊(cè)功能。通過多因素認(rèn)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(jìn)行安全、可驗(yàn)證的交互。（2）貨物信息錄入允許貨主錄入貨物的詳細(xì)信息，如貨物名稱、數(shù)量、體積、起始地、目的地、預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間等。支持上傳貨物的圖片、視頻等多媒體資料。（3）實(shí)時(shí)追蹤與更新利用區(qū)塊鏈技術(shù)，實(shí)時(shí)追蹤貨物的位置、狀態(tài)、運(yùn)輸進(jìn)度、運(yùn)輸異常等信息。允許承運(yùn)商、倉(cāng)庫(kù)管理員等更新貨物的實(shí)時(shí)狀態(tài)，如“已裝車”、“已到達(dá)某地點(diǎn)”等。任何狀態(tài)的更改都會(huì)被記錄在區(qū)塊鏈上，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性和不可篡改性。（4）信息共享溯源系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)品牌商、渠道商、零售商、消費(fèi)者、監(jiān)管部門，以及第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)之間的信息在信任的前提下進(jìn)行共享，全面提升品牌、效率、體驗(yàn)、監(jiān)管和供應(yīng)鏈整體收益。所有參與者都可以在自己的權(quán)限范圍內(nèi)查看貨物的追蹤信息。提供精細(xì)化的權(quán)限管理，如某些敏感信息只對(duì)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(chǔ)溯源系統(tǒng)應(yīng)能夠提供貨物信息的查詢功能，包括歷史運(yùn)輸記錄查詢、貨物狀態(tài)查詢等。系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)ω浳镞\(yùn)輸數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提供貨物運(yùn)輸趨勢(shì)、運(yùn)輸成本分析等報(bào)告。B.非功能需求1系統(tǒng)性能與穩(wěn)定性23響應(yīng)速度：系統(tǒng)應(yīng)能在短時(shí)間內(nèi)快速響應(yīng)查詢請(qǐng)求，提供實(shí)時(shí)的貨物追蹤信息。對(duì)于大規(guī)模并發(fā)請(qǐng)求，系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)具備高度的穩(wěn)定性，能夠長(zhǎng)時(shí)間無故障運(yùn)行。在遭遇意外情況時(shí)，如網(wǎng)絡(luò)故障、硬件故障等，系統(tǒng)應(yīng)能夠自動(dòng)恢復(fù)或提供降級(jí)服務(wù)，以確保貨物追蹤的連續(xù)性。數(shù)據(jù)安全：系統(tǒng)應(yīng)采取有效措施保護(hù)存儲(chǔ)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(shí)，系統(tǒng)應(yīng)定期備份數(shù)據(jù)，以應(yīng)對(duì)可能的數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)。隱私保護(hù)：在追蹤貨物的過程中，系統(tǒng)應(yīng)尊重用戶的隱私權(quán)，避免泄露敏感信息。對(duì)于涉及個(gè)人隱私的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)應(yīng)采取加密等安全措施進(jìn)行保護(hù)。可擴(kuò)展性：隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，系統(tǒng)應(yīng)能夠支持更多的用戶和更復(fù)雜的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。因此，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)充分考慮其可擴(kuò)展性，以便在未來能夠輕松地進(jìn)行升級(jí)和擴(kuò)展。靈活性：系統(tǒng)應(yīng)具備較高的靈活性，以適應(yīng)不同用戶的需求和業(yè)務(wù)變化。例如，系統(tǒng)應(yīng)支持自定義的追蹤規(guī)則、報(bào)警機(jī)制等，以滿足用戶多樣化的需求。安全性與隱私保護(hù)可擴(kuò)展性與靈活性B.非功能需求4易用性與用戶體驗(yàn)5界面友好：系統(tǒng)應(yīng)提供簡(jiǎn)潔明了的用戶界面，使用戶能夠輕松上手。同時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)提供詳細(xì)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(shí)得到解決。交互便捷：系統(tǒng)應(yīng)提供多種交互方式，如PC端、移動(dòng)端等，以便用戶能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行貨物追蹤。此外，系統(tǒng)還應(yīng)支持多語(yǔ)言切換，以滿足不同國(guó)家和地區(qū)用戶的需求?？删S護(hù)性：系統(tǒng)應(yīng)具備良好的可維護(hù)性，便于開發(fā)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和升級(jí)。系統(tǒng)應(yīng)提供完善的日志記錄和監(jiān)控功能，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題?？晒芾硇裕合到y(tǒng)應(yīng)提供強(qiáng)大的管理功能，使管理員能夠輕松地對(duì)用戶、權(quán)限、數(shù)據(jù)等進(jìn)行管理。同時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)支持自定義的權(quán)限設(shè)置，以滿足不同組織機(jī)構(gòu)的管理需求?？删S護(hù)性與可管理性應(yīng)用架構(gòu)和流程設(shè)計(jì)區(qū)塊鏈系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的貨物追蹤系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)，主要包括數(shù)據(jù)采集層、區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層、智能合約層、應(yīng)用服務(wù)層以及用戶界面層。各層次之間通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)貨物信息的實(shí)時(shí)采集、驗(yàn)證、存儲(chǔ)和查詢，框架如圖6-2所示。應(yīng)用架構(gòu)和流程設(shè)計(jì)應(yīng)用架構(gòu)和流程設(shè)計(jì)區(qū)塊鏈系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)（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(shè)備（如RFID、GPS、傳感器等）實(shí)時(shí)采集貨物在運(yùn)輸過程中的位置、狀態(tài)、溫度、濕度等關(guān)鍵信息。這些設(shè)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(luò)層進(jìn)行處理。（2）區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層是整個(gè)應(yīng)用架構(gòu)的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和驗(yàn)證。該層采用區(qū)塊鏈技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)去中心化、不可篡改的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。通過共識(shí)機(jī)制（如工作量證明、權(quán)益證明等），確保所有參與節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的認(rèn)可和驗(yàn)證，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可信度。應(yīng)用架構(gòu)和流程設(shè)計(jì)（3）智能合約層智能合約層是貨物追蹤系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯層，通過部署智能合約實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)驗(yàn)證、存儲(chǔ)和查詢。智能合約可以根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則，自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證操作，如檢查數(shù)據(jù)的完整性、真實(shí)性和合規(guī)性。同時(shí)，智能合約還可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求，自動(dòng)觸發(fā)相應(yīng)的操作，如更新貨物狀態(tài)、發(fā)送預(yù)警通知等。（4）應(yīng)用服務(wù)層應(yīng)用服務(wù)層為用戶提供豐富的貨物追蹤應(yīng)用服務(wù)。通過API接口，用戶可以實(shí)時(shí)查詢貨物的位置、狀態(tài)、運(yùn)輸路徑等信息。此外，系統(tǒng)還可以提供貨物異常預(yù)警、數(shù)據(jù)分析報(bào)告等服務(wù)，幫助用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題并做出相應(yīng)決策。應(yīng)用架構(gòu)和流程設(shè)計(jì)（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(yàn)。通過PC端、移動(dòng)端等多種形式的界面，用戶可以輕松查詢貨物信息、設(shè)置追蹤規(guī)則、接收預(yù)警通知等。同時(shí)，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(hù)在基于區(qū)塊鏈技術(shù)的貨物追蹤系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)中，安全性與隱私保護(hù)至關(guān)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(jì)日志等，確保數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性。同時(shí)，通過合理的隱私保護(hù)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(hù)之間的關(guān)系。應(yīng)用架構(gòu)和流程設(shè)計(jì)2.區(qū)塊鏈系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)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(jìn)，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(shù)以其去中心化、不可篡改和透明性等特點(diǎn)，為貨物追蹤提供了新的解決思路。本文將詳細(xì)闡述基于區(qū)塊鏈技術(shù)的貨物追蹤系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)。（1）流程概述基于區(qū)塊鏈技術(shù)的貨物追蹤系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)上鏈、數(shù)據(jù)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)查詢和預(yù)警提醒等環(huán)節(jié)。通過這些環(huán)節(jié)的有序配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物全生命周期的實(shí)時(shí)追蹤和監(jiān)控。應(yīng)用架構(gòu)和流程設(shè)計(jì)2.區(qū)塊鏈系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)（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(shè)備（如RFID、GPS等）對(duì)貨物進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并實(shí)時(shí)采集貨物的位置、狀態(tài)、溫度、濕度等關(guān)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(zhǔn)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(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、整合和格式化處理，以確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。隨后，這些數(shù)據(jù)將通過區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層的節(jié)點(diǎn)進(jìn)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(gè)節(jié)點(diǎn)之間同步存儲(chǔ)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。應(yīng)用架構(gòu)和流程設(shè)計(jì)2.區(qū)塊鏈系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)（4）數(shù)據(jù)驗(yàn)證在數(shù)據(jù)上鏈過程中，智能合約將自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證操作。智能合約可以根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則和算法，對(duì)數(shù)據(jù)的完整性、真實(shí)性和合規(guī)性進(jìn)行驗(yàn)證。只有通過驗(yàn)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(chǔ)的數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可信度。（5）數(shù)據(jù)查詢基于區(qū)塊鏈技術(shù)的貨物追蹤系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)、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(biāo)識(shí)信息（如訂單號(hào)、運(yùn)單號(hào)等），系統(tǒng)將自動(dòng)在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中檢索相關(guān)貨物的數(shù)據(jù)，并將查詢結(jié)果展示給用戶。用戶可以實(shí)時(shí)了解貨物的位置、狀態(tài)、運(yùn)輸路徑等信息，提高物流管理的效率和透明度。應(yīng)用架構(gòu)和流程設(shè)計(jì)2.區(qū)塊鏈系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)（6）預(yù)警提醒貨物追蹤系統(tǒng)還具備預(yù)警提醒功能。智能合約可以根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則和閾值，對(duì)貨物的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)貨物出現(xiàn)異常情況（如溫度超出范圍、位置偏離預(yù)定路線等）時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)觸發(fā)預(yù)警機(jī)制，通過短信、郵件等方式通知相關(guān)用戶進(jìn)行處理。這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題，減少貨物損失和延誤風(fēng)險(xiǎn)。（7）安全性與隱私保護(hù)在基于區(qū)塊鏈技術(shù)的貨物追蹤系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)中，安全性與隱私保護(hù)是至關(guān)重要的考慮因素。系統(tǒng)應(yīng)采用先進(jìn)的加密技術(shù)，對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，確保數(shù)據(jù)的機(jī)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(guó)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?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)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(guó)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(guó)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(duì)應(yīng)的.p12文件，如圖圖6-7所示：創(chuàng)建賬戶指定.p12私鑰文件計(jì)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(jì)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(jì)算根據(jù)私鑰計(jì)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(jì)算根據(jù)公鑰計(jì)算對(duì)應(yīng)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(jì)算使用如下命令計(jì)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(jì)算出的賬戶地址：使用webase開發(fā)第一個(gè)智能合約PART03使用webase開發(fā)第一個(gè)智能合約打開Ubuntu終端，使用如下命令啟動(dòng)各節(jié)點(diǎn)：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(gè)智能合約進(jìn)入WeBase主目錄使用如下命令啟動(dòng)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(gè)智能合約啟動(dòng)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(gè)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(gè)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(gòu)造函數(shù)11.*/12.constructor(){13.//初始化合約變量14.message="Hello,World!";15.}16./**17.*設(shè)置合約變量值18.*19.*@paramnewMessage新的合約變量值20.*/21.functionset(stringmemorynewMessage)public{22.//設(shè)置合約變量值23.message=newMessage;24.}25./**26.*