近年来,毒豆芽、含砷茶叶等各类农产品安全事故频发,农产品质量安全问题受到人们广泛的关注。现有的农产品质量溯源数据由商家集中存储管理,容易被篡改,消费者和商家缺乏信任机制。区块链技术能有效解决数据可信存储问题,但是基于区块链的农产品质量溯源平台仍然存在一些问题亟待解决。首先,农产品生长销售周期长、业务过程多,从大量数据中提取质量相关内容困难;其次,区块链中攻击方式众多且表示形式各不相同,用户对区块链的安全程度缺乏有效的监测和评估;最后,农产品质量溯源数据量大、交易频繁,与高价值比特币相比,农产品质量溯源的计算资源有限,且对数据时延和吞吐量要求高。针对上述问题,本文提出了基于区块链的农产品质量溯源方法。本方法旨在分析农产品生长销售过程,提取与质量相关的关键业务过程和数据的关联关系,构建标准完整的农产品质量溯源过程模型;同时对区块链的网络结构进行分析,提出一种区块链安全检测的方法,提高区块链的安全性;并结合农产品质量溯源的业务特征,对区块链的共识算法进行改进,提高了区块链中数据的吞吐量,节约了计算资源。本文的主要研究内容如下所示:(1)提出了基于区块链的农产品质量溯源方法框架本文提出了基于区块链的农产品质量溯源方法框架,该方法框架由模型构建层、数据存储层、核心算法层和应用层组成,分别实现了农产品溯源模型的构建、基于以太坊的去中心化的数据存储、区块链的安全检测和溯源区块链中共识机制的改进。(2)农产品质量溯源模型构建本文分析构建了农产品质量溯源的标准过程模型。从农作物产前、产中和产后的角度,分析质量相关的关键业务过程中农产品质量属性特征以及特征之间的关系,并使用Petri网的建模方式构建完整的农产品质量溯源模型。(3)面向农产品质量溯源的区块链安全检测模型本文提出了面向农产品质量溯源的区块链安全检测模型。从区块链的网络结构出发,以51%攻击方式为例,通过数学推导和实验模拟证明了区块链网络结构的无限循环特性,并提出了根据区块链网络结构转换的概率来评估区块链安全性的方法。(4)面向农产品质量溯源区块链的改进共识算法本文提出了面向农产品质量溯源区块链的改进共识算法。在Pbft共识算法中增加了时间激励算法、状态反馈评分算法和角色评分投票算法,增加了系统的吞吐量,节约了计算机算力。(5)构建基于区块链的农产品质量溯源平台根据提出的方法框架,本文构建了基于区块链的农产品质量溯源平台。以茶叶销售为背景,介绍了本文方法的应用场景和实施过程,并通过原型系统的构建,阐明了方法的有效性。