区块链技术的检验检测平台架构思考

2022-09-21 16:45:59 来源:写作指导

摘要:本文介绍了区块链技术的国内外发展现状,并对区块链技术的内涵、分类、组织架构以及检验检测行业所面临的问题等方面进行了分析和阐述,提出了基于区块链即服务(BaaS)技术的检验检测服务平台设计架构、功能流程、检验检测业务流程,实现对检验检测平台的闭环管理,为进一步提高检验检测平台的工作效能提供智力支持。

1.区块链发展现状

1.1区块链即服务(BaaS)

BaaS(blockchainasaservice)即是将区块链键入云平台中,以云平台为基础设施,为区块链技术提供开放、便捷、可拓展、安全的平台,是帮助用户创建、使用、管理的区块链网络应用平台。区块链即服务(BaaS)是云计算的技术和区块链的技术的融合,2015年11月,微软宣布Azure云平台提供BaaS服务,2016年2月,IBM推出Bluemix区块链服务,2016年,英国政府《分布式账本技术:超越区块链》,2017年,美国推出区块链即服务(BaaS)应用模式,,2018年,美俄中日等25个国家参加国际标准化组织(ISO)会议,研讨区块链技术国际标准。2019年,欧盟和德国分别《区块链的今天与未来》《德国国家区块链战略》,以促进经济社会数字化转型。

1.2国内外区块链发展状况

近年来,我国区块链技术快速发展,技术进步带动了政务、金融、贸易、溯源、存证、医疗、工业互联网等领域的创新发展。特别是2019年10月24日,总书记在中央政治局第十八次集体学习时强调,加快推动区块链技术和产业创新发展,区块链成为技术自主创新的突破口,各级政府为区块链技术的发展营造了良好的营商环境,2020年,国家、各级政府区块链文件217份。截至2019年底,北京、上海、杭州、广州、重庆、青岛、长沙等23个城市(地区)组建30余家区块链产业园,我国区块链技术聚集地分布在黄渤海、长三角、珠三角和湘黔渝等地,为区块链产业创新发展提供了必要支撑。2018年以来,苹果、亚马逊、思科、华为、阿里、腾讯等都相继推出自己的BaaS平台。目前主流区块链即服务平台是微软Azure、IBM、度小满金融区块链BaaS、腾讯云BaaS、阿里云BaaS,微软Azure区块链提供了构建和部署区块链应用程序,具有快速、低成本、低风险的特点,常应用在以太坊、仲裁、HyperledgerFabric、Corda等系统。阿里云区块链服务(BlockchainasaService)是企业级区块链平台服务,支持HyperledgerFabric、蚂蚁金服自研区块链技术、以及企业以太坊Quorum。腾讯云区块链服务BaaS,也是一个企业级的区块链开放平台,可一键式快速部署接入、拥有去中心化信任机制、支持多组织资源分配模式,支持长安链ChainMaker、Hyperledger、Fabric与FISCO-BCOS区块链底层引擎且支持用户自己开发区块链解决方案。总体来看,所有的平台都支持Fabric网络,微软Azure和腾讯云BaaS性能比较高,阿里云BaaS性能相对较低,度小满金融区块链BaaS、腾讯云BaaS、阿里云BaaS都支持一键部署安装,部署起来非常方便。共识算法方面,只有微软Azure是pics,其他平台使用RAFT,BFT或PBFT。截至2020年9月,全球区块链企业3709家,主要分布在美国(27%)、中国(24%)、英国、新加坡、瑞士、加拿大等国家和地区。总体来看,我国仍处在探索阶段,区块链技术应用主要集中在金融、政务、知识产权、农业能源、教育、医疗等领域,在社会公共服务、社交、工业等场景有待加强应用测试。2020年前9个月,全球区块链产业投融资约31.6亿美元,数字资产企业占比较高达到35%,其余分别为金融、互联网、医疗、教育等。

2.区块链技术

2.1内涵

区块链技术是由分布式存储、共识机制、点对点传输、加密算法等多种技术和互联网底层架构组成的通信协议,各数据块是由分布式节点算法生成的数据,按时间顺序排列的数据结构,具有不可篡改的特性。共识机制和智能合约是区块链技术的核心要素,分布式存储和网络通信是区块链技术的必要支撑技术。

2.2区块链分类

区块链可分为公有链、联盟链和私有链三类。目前看,公有链和联盟链在市场中应用较多,数字货币、游戏平台等是基于公有链搭建的,具有去中心化、信用自建立、交易速度较慢等特点,联盟链以医院、实验室和保险公司等场景较为常见,具有多中心化、效率优先、成本优化、不可更改和溯源的特点。私有链表现为过于中心化、开放程度较低,比较适合在审计、发行、内部开发等领域应用。

2.3区块链BaaS架构

区块链BaaS由两部分组成,分别为区块链管理平台和区块链运行平台。区块链管理平台由底层向上层依次为资源管理,区块链管理和平台管理。资源管理主要是对物理资源、云资源以及云资源适配管理等;区块链管理主要是对区块链部署配置、区块链监控、区块链浏览器智能合约、动态联盟链等管理,平台管理主要是对用户、系统日志、安全、系统资源等管理。区块链运行管理,自下向上分为资源层、区块链基础层、业务层和应用层四层。资源层为用户分配计算资源、存储资源和通信资源等服务,区块链基础层可在开源的Fabric或Hyperleger等系统为上层提供安全可靠的系统,业务层是提供设计的智能合约等,应用层是基于业务层和智能合约开发区块链新应用。

3.基于区块链技术的检验平台构建

3.1平台构建背景

随着一系列支持检验检测行业整合发展政策的出台,质量提升行动、“放管服”改革的深化,我国检验检测行业发展迅速。检测机构类型更加多样化,检测领域存在低价竞争,检测范围不断扩大,实验室质量体系、过程管理要求更加严格,检测水平良莠不齐,检测过程不透明、检测结果难以回溯,检测报告不够准确规范等问题时有发生,导致检测机构公信力降低,极大损害了市场良性有序发展。另外,签署合同、打印标签,手写原始记录、报告纸质化等操作,会严重影响检验检测工作效率,不利于绿色发展,制约了检验检测机构快速发展步伐。因此,安全、可靠、不可篡改、可追溯的、方便、快捷的检验检测平台是检验检测机构和客户重要支撑,既可以确保数据真实性、又可以提升管理水平,有利于检验检测机构长远发展。

3.2功能设计

按照《检验检测机构资质认定能力评价检验检测机构通用要求》(RB/T214-2017)、CNAL/AC01:2005和ISO/IEC17025:2017《检测和校准实验室能力认可准则》等相关要求,开展检验检测活动。利用区块链技术设计检验检测平台,以实现检验检测平台信息化、自动化、规范化的运行。检测业务管理平台主要业务内容包括抽样管理、委托管理、样品管理、检测管理、报告管理、外包管理、设备管理耗材管理、危险化学品管理、质量管理、流程管理、人员管理、财务管理、数据查询管理等。以上各部分内容是检验检测管理平台的重要组成部分,利用BaaS开发的检验检测平台能够更好地创建、部署、运行、监控管理实验室,细化检验检测实验室的各环节、各流程,能够对检验检测平台进行全过程高效的管理,构建科学合理的检验检测平台对于细化检验检测流程、科学分配资源、全方位提高管理效能具有重要意义。

3.3总体架构

总体架构划分为5层,从上向下依次为应用层、业务层、BaaS平台、数据层、硬件层。(1)应用层:为访问终端提供不同的服务访问界面,用户可以通过浏览器、PC端、可视化大屏幕和其他终端设备进行访问存证取证检索;(2)业务层:应用层实现检验检测业务管理,包括检测业务管理、仪器设备、门禁系统资源管理、数据管理、数据共享交换、现场可视化、系统管理等,是框架结构中最为重要的部分;(3)BaaS平台:实现节点管理、区块链监控、准入权限管理、组织管理、存储管理等功能;(4)数据层:主要包括联盟链、可信对象存储TOSS、物联网线性存储等;(5)硬件层:执法记录仪、区块链一体机、计算机设备、实验仪器设备等。

3.4业务工作流程

4.结语

区块链技术在检验检测实验室的应用,将对检验检测实验室的运行体系和能力水平全面提升。检验检测管理平台系统中每一个独立的设备都是一个终端,也就是区块链中的一个中心,终端使用中数据会实时上传到检验检测管理平台系统中,即使一个终端设备出现故障或丢失,也会在其他的中心进行备份,避免了数据丢的风险。另外,仪器设备、原始记录、报告等每一次的信息都将录入实验室管理系统中,形成了一个带有时间印记的一系列数据信息链,人们一旦对信息内容进行更改,信息会与之前各系统中保存的原始信息进行比较,如果与系统中原有信息不符合将会拒绝执行,即人们无法对过去的信息进行补充更改,这体现了区块链分布式和可溯源的特点,这将保证原始数据的真实性避免了数据造假。同时,把数字加密技术和智能合约技术应用到检验检测管理系统中,在最初系统设计中限定只有满足一定条件的用户才能拥有一定的使用权限,保障系统中不同类型的用户有不同级别的数据读取和写入权限。这些都将成为以区块链技术开发的检验检测平台区别于其他技术开发的检验检测平台的独特属性,同时也是至关重要的特点。未来,随着区块链技术研究的不断深入,区块链技术不断地发展以及更加的深入人心,将会在更多的检验检测平台得到广泛应用,实现更大的价值。

作者:何宇 单位:辽宁省重要技术创新与研发基地建设工程中心 辽宁省分析科学研究院