基于轻量级区块链的中药追溯系统

简介

当今社会，毒品是人类健康生活的重要保障。相比之下，假药不能治愈疾病，可能会对患者造成身体伤害。在最严重的情况下，严重的毒品事故甚至导致死亡。根据世界贸易组织的统计数字，全世界已有数以千计的病人因服用假药而死于药物事故[1］．药品事故更可能发生在发展中国家，造成巨大的医疗经济损失。

对于一般人群，甚至对于医生来说，鉴别假药是很困难的;由于这一困难，防止使用假药就更加困难。中药的流通必须经历从栽培、生鲜采集、加工、成片流通到中成药销售的一系列过程[2］．由于中成药成分复杂，用最直接的感官难以识别。为了有效预防假药，打击生产各环节的有害行为，建立可靠的药品追溯体系至关重要。从药品在基地的种植、种植、收获、加工、包装、储存、流通到出售给患者，新鲜采集的产品在成为成药之前必须经过许多不同的过程，如制备片。药品流通过程的每一个环节都要进行跟踪记录;区块链可以实现每个生产者和销售者的每一个流程，实现目的地可追溯，来源可追溯。

区块链可以帮助患者了解药物过去的生命历程。因此，如果药品的质量有问题，就可以追溯到问题的源头。

美国和中国采用了“全程追溯”模式[3.，4］．药品追溯包括药品的生产、流通、使用等方面。该模式实现了药品信息的逐步传递和溯源，实现了环环相扣的环节。有利于防止假冒伪劣药品进入药品供应链，规范药品流通秩序，保障药品安全。欧盟建立了统一的欧洲药品认证体系，该体系由成员国国家药品认证体系、欧洲药品编码中心和欧洲中心枢纽组成[5］．

2011年5月，中国商务部、国家中医药管理局和国家食品药品监督管理局(SFDA)在重庆开展了中药追溯系统试点项目。2015年，国家中医药管理局率先支持“质量可追溯”，提出了中药生产全过程质量控制标准和具有质量信息可追溯性的重点中药产品标准和评价体系[6］．2018年，国家食药监局推进药品信息追溯体系建设，实现“一项、一码、同跟踪”，加强追溯信息交流共享，实现全产品、全流程追溯[7］．2019年，SFDA发布了药品信息追溯体系建设导则，药品追溯代码编码要求,药品追溯系统基本技术要求，及其他信息化标准[8］．

然而，可追溯系统带来了巨大的安全风险。由于每个环节的药品生产数据都存储在系统中，这些数据很容易被篡改、删除或拒绝。如果发生这种篡改，追溯系统的真实性将得不到保证，系统将失去应用价值。区块链技术的出现从根本上改变了这种情况。区块链是一种去中心化分布式账簿，具有不可篡改、删除和拒绝的特性。将可追溯性信息存储在区块链中，可避免上述风险，保证数据安全。

目前，区块链已经产生了一批新的技术方案，并已在部分医疗机构进行了临床试验[9］．区块链为医疗数据的分发管理和访问权限控制下的共享提供了极大的便利。区块链的防篡改和方便查询特性可以促进它与医疗资源的使用。

然而，这些基于药物系统的区块链系统存在以下问题:

1. 数据爆炸。作为一个链记录，区块存储了药物交易从头到尾的所有数据，数据存储给系统带来了沉重的负载。
2. 效率低下的问题。链记录的特征会影响查询速度;而且区块链的数据容量非常大，也会影响查询效率。
3. 安全问题。区块链起源于比特币;然而，比特币并不适合医疗领域。医疗数据只有在保证安全和隐私的前提下才会向公众披露。区块链具有分布式和多中心的特点。但是，还需要确保重要的系统数据不被窃取，防止恶意用户对数据进行攻击。因此，以前的系统需要改进。

针对药品溯源发展需求和区块链应用的不足，本文提出了一种基于区块链的新型中药药品溯源系统，有效保护数据安全，从根本上实现信息溯源，防止数据篡改和否认。

这项工作的主要贡献如下。

首先，提出了一种基于区块链和星际文件系统(IPFS)的中药追溯系统体系结构，有效解决区块链信息爆炸问题。在块的设计中，块是水平划分的，传统区块链的标题和主体是分开的。头文件存储在块中，正文文件存储在星际文件系统(IPFS)中。该设计既实现了对信息的有效验证，又减小了块的大小。此外，我们将积木垂直分割。区块链的长度随时间维增加而增加;此增加将影响区块链的验证效率。因此，我们选择一个阈值(时间或大小)来分割块。当用户验证新块时，他们只需要复制区块链的某些部分。

其次，我们基于区块链和IPFS评估了我们提出的体系结构的性能。与以太坊网络相比，我们的实验证明，我们提出的架构在处理账本更新和查询的时间成本方面优于以太坊网络。

第三，在初始阶段，在原有的药品追溯系统中增加区块链，以确保信息不会被篡改或拒绝。这不是一种替代，而是一种补充。在其逐渐成熟后，新的中草药追溯系统将移植到区块链中，以保持平稳过渡。

相关工作

由于其去中心化和防篡改的性质，区块链在许多领域得到了广泛关注，特别是在食品和药品追溯以及电子健康记录(EHR)共享和追溯方面。然而，关于中药溯源的研究成果却很少。

基于区块链的食品药品追溯

2016年，田等人[10]开发了一种新的区块链系统，使用射频识别(RFID)，以提高自动收集信息的效率，并配备相应的新系统进行存储和管理。加尔维斯等人[11]在考虑到区块链在可追溯性和真实性方面的潜力后，建议使用区块链以防止经济损失和消费者信任的侵蚀。Galvez等人指出，在现有产品的基础上，不同的案例是可操作的，包括植物食品、动物食品和其他行业。

丰田章男等[12]在数据管理中使用智能合约，并作出更改，使智能合约可按级别分类;这种智能合约级别分类提高了管理效率。在IBM和清华大学的合作工作中对供应链的真实数据探索[13， IBM测试了在公共链中上传数据的时间成本，并表明数据探索降低了效率。

谢霆锋等人[142017年展望了特定的食品供应链区块链;不久，圣米格尔等人[15]提出了对食品供应链的担忧，将农业信息技术整合到追溯中。

区块链也在与药物相关的领域得到开发。在欧洲，为了更方便地管理数据，包括与药物有关的医疗数据，建立了一个生物银行。N Mamo等人[16提出了一个名为Dwarna的生物银行计划，以征求动态同意。

基于区块链的EHRs

传统电子病历已逐步向电子病历转变;这种新型的数字记录使患者和医生能够一起管理患者的健康记录，而不是像以前那样只允许医生控制所有数据。这一进步提高了医疗服务的便利性和效率;然而，一个大问题仍然存在，即患者和医生的隐私也更容易被侵犯[17］．通过新的云计算技术，Dubovitskaya等人[17]采用智能合约区块链技术，结合全新的云计算技术进行访问控制，保证了高安全级别。

有了移动电话，包括病人和医生在内的用户获取医疗数据变得越来越方便;然而，上传和共享数据的任务是具有挑战性的。移动设备可以检测人们的健康信息，并将其共享到云端;然而，这需要一个诚实但好奇的云服务器解决方案[18］．Hang等人[19]提出一个新的区块链平台，让病人以全面和不可更改的方式查阅他们的记录，以符合保安政策;Hyperledger Fabric的一个案例研究和一个基准研究在真实的医院中使用，这些研究揭示了该平台的加速潜力。

除了药物保护区，C Krittanawong等人[20.介绍了区块链在人工智能领域的应用;Tezos的技术使用区块链进行机器人事件注册和验证，Atheon的平台使用区块链进行时间恢复还原。区块链提供了可检索信息、机器人市场缺乏时的自动上传和全球透明度[20.］．在一些传统的工作中，上述问题并不能很好地解决;例如，在Wu等人的[21他们提供了对云服务器的完全访问，但不能保证电子病历的安全性或真实性。

因为在文中提到的工作中，提供了对云服务器的全部访问权限，所以研究人员改变了比特币的初始结构，以避免这一弱点[22］．他们使用智能合约进行访问控制，以防御攻击者。此外，智能合约和区块链用于数据管理。该架构由数据卸载和数据共享组成，通过访问控制，通过验证公钥找到IPFS数据存储系统对应的ID。与先驱性研究不同，本文描述了一个拟议系统上的实验，其中两个虚拟机作为矿工，两个虚拟机作为管理员和EHR经理，Amazon上的IPFS和Rivest-Shamir-Adleman (RSA)加密。适当设计的实验提供了更好的性能。

轻量级区块链研究

伊斯梅尔等人[23]描述了如何结合使用分布式账本(DL)、共识协议和加密技术进行区块链更新。他们在考虑了头部区块链管理器调节网络和块事务工作模式的不同部分后，提出了一个基于区块链的医疗数据管理体系结构。通过改变区块链节点来减少负担，他们使用了一种称为管道的方法来与网络参与者协作。这个架构包括一个分类账;通知管理器记录;协议共识，如实用的拜占庭容错共识协议，在工作证明(PoW);数据复制由强一致性模型和固定前缀一致性控制。

新的区块链体系结构必须保证更新和查询时节点和账本排列中的块的安全。在拒绝服务(DoS)和基于时间的攻击中，应该不可能修改或攻击数据。为了解决效率和能源成本问题，将不同的医院节点分组，并由一名管理人员维护分类帐可能会有所帮助[24］．Arjona el al [25]采用了轻量级指纹识别解决方案;他们的QFingerMap16方法可以使用轻量级双因素协议在低成本的传感器节点上实现。在Arjona等人的研究中[25]，实现了一个传感器通信协议来防御远程攻击和模拟攻击。

在研究将区块链用于卫生保健数据时，主要关注的问题之一是有效地缩短更新时间。Lwin等人[26使用共识算法构建了轻量级信任系统;他们的方案将节点分布在移动AD hoc网络中，以创建一个防篡改和优化的链路状态路由协议。傅等[27]采用交错编码算法提出了一种轻量级消息共享方案。该方案采用交错编码器来隐藏敏感信息。emr被映射到n不同的卖空股票，这些股票被传输到区块链上的不同节点。傅的共享方案降低了短股份的成本，提供了一个高效的重构过程;此外，指标的使用增加了系统的稳定性[27］．

当前医疗区块链产品

大多数知名的医疗区块链产品都利用了区块链的优点，如去中心化、不可变性、安全性和透明度，包括解决第三方信任、防止数据篡改或删除、加密、数据管理以及数据跟踪和存储问题的解决方案。

最著名的区块链产品是MedRec [28， MedicoHealth [29， MeFy [30.]和MediBloc [31］．基于比特币的医疗去中心化分布式账本技术MedRec被提出作为系统互操作的解决方案，通过智能合约和共识的方式为更多的客户提供对患者和医生等医疗记录的管理。MedRec中包含三种类型的合同，用于实时共享。摘要契约为安全提供散列[32］．

在MedicoHealth、MeFy和MediBloc中也设计了类似的更改。MeFy承诺为医生提供进入权限，并保护患者的隐私和匿名性。MediBloc协助重用旧医疗数据历史，以便在需要医疗参考资料的类似情况下提供更多选择[33];他们提出了一个为医生、护士、患者、药剂师和管理层提供药品历史查询的方案，以保证供应链的安全和效率。

郭等人[34]提出了一个基本结构，在这个结构中，默克尔树修剪树中的事务。树的根和头被设计为易于验证和安全，因此攻击者不能承担重新创建块的代价。以太坊、超级账本和多链是区块链的其他新兴应用程序，它们遵循卫生信息学社区的标准。战俘协商一致协议已被广泛采用。Zcash、Dash和Monero关注的是患者等用户交易信息的隐私或匿名性。

许多分布式账本技术(DLT)平台在[35]，例如由共识算法进行的数字货币比特币;使用智能合约的以太坊虚拟机;多链，使用易于交互的应用程序编程接口(API)和命令行接口来维护和部署DLT系统;以及EOS，一个广为人知的委托权益证明加密货币平台，其算法由21个区块生产者组成。Cardano支持智能合约和去中心化应用程序，使用Follow the Satoshi算法引入一定量的随机性，而不依赖于任何PoW共识算法。此外，还有许多超级账本医疗区块链平台，如Hyperledger Fabric，它是在超级账本生态系统中构建的，采用模块化设计，采用了由简化拜占庭容错支持的身份层和通道层架构;Hyperledger Sawtooth，它使用了一种基于Intel Software Guard Extensions的时间证明算法，该算法在一种新型的可信执行环境下运行;和超级账本布伦。其他平台使用共识构建和新的权限对不同的数据结构进行验证和安全，如有向无环图;这些平台包括IOTA、Corda和Waltonchain。 Our research specifically focuses on Ethereum.

系统需求和系统架构

区块链本身的长度很难减少;链过长会影响透明效率。轻量级区块链将一些数据从传统块中分离出来。轻量级区块链使用文件系统来减小初始数据存储规模。值得注意的是，由于区块减少，链也缩短了。轻量化结构的新型链条比传统区块链轻。引入新的文件系统后，由于链更短，传统数据尺度控制的搜索效率得到了提高。在本文中，我们采用了轻量化设计。

系统需求

总体需求

在一个中药溯源系统中，一般来说，该系统应满足以下要求:实现药品从种植加工到流通到医院再到患者的全程溯源;提供轻量级区块链，防止数据爆炸;确保区块链的安全，保护各类用户的隐私信息;并提高区块链的响应速度，使用户能够跟踪授权信息。

在私有链中，为授权用户提供验证区块的访问权限，必须保护信息安全和减少网络压力。

用户需求

在基于区块链的中药溯源系统中，有四种类型的用户:企业(如种植企业用户、生产企业加工用户、销售企业用户)、医院、患者和监管部门。

对于企业，系统应满足以下要求:

1. 企业应有权查看药品各阶段的基本信息(不包括隐私)。
2. 企业的敏感信息需要保护，不能泄露到系统中。

对于医院而言，系统应满足以下要求:

1. 用户可以查看药品种植和加工情况。
2. 如果发现药品存在问题，追溯系统中提供的信息将作为法律证据提供。

对于监管部门，该系统应满足以下要求:

1. 当权威机构查看系统中的所有数据时，这些数据等同于传统的DBA。
2. 当局可以核实系统中的数据是合法和有效的。
3. 如果药品存在问题，系统应根据系统信息提供问责。

对于患者，系统应满足患者可查看所购买药品的种植、加工、销售信息的需求。

如果药品存在问题，追溯系统提供的信息可作为法律证据。

最终使用者主要是控制毒品交易安全和正常交易的政府工作人员。具有代表性的政府终端用户是执法人员，如国家食品药品监督管理局和卫生委员会的雇员。在中国，这些数据应由中华人民共和国国家卫生健康委员会管理。

系统架构

如图1，以区块链为基础的中药追溯系统由三个组成部分及其相互关系组成:

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1. 用户模块和权限模块。私有链用于注册、管理和认证加入区块链的用户。通过认证的用户对系统具有不同的权限。
2. 交易工具。在TCM过程中产生的用户活动(如添加、删除、修改、检查)存储在事务池中，这些活动将被添加到区块链和IPFS中。
3. 区块链和IPFS manager。按照时间顺序选择事务池中一定数量的活动。在散列和打包之后，这些活动被添加到共识机制行动下的区块链和IPFS。区块链主要存储这些活动的Merkle树和签名;详细的TCM信息存储在IPFS中。该方法避免了信息爆炸，防止了私人药品信息的泄露。

用户和权限管理器

该模块由两个子模块组成:用户和身份验证。用户由企业(种植企业、生产企业、加工企业、流通企业)、医院、患者和监管部门组成。由于采用私有链模式，用户必须通过认证才能参与区块链的活动。认证模块相当于证书颁发机构，为加入区块链网络的用户提供有效的认证。我们的系统不仅存储了用户产生的所有类型的交易，如种植某药材的种植企业的相关信息，还将用户修改和删除药材的相关信息存储在交易池中。

区块链和IPFS管理

在比特币中，所有节点都需要将整个区块链复制到本地系统(所有节点都维护账本的复制副本)。随着区块链帐户数量的增加，会出现以下问题:

1. 空间:节点需要提供的存储空间随着账本数量的增加而增加。
2. 网络:每个节点都需要下载账簿，网络成本急剧增加。
3. 计算:验证过程中节点的计算成本增加。

为了解决这个问题，我们从两个方面对区块链进行了改进。首先，对区块链进行水平分割。传统的块，如图所示图2，由两部分组成:标题和正文。头文件存储Merkle树、时间戳、以前的散列和其他部分。报头主要用于验证事务的正确性。主体存储打包的特定事务;该部分占用区块链的大部分空间。在改进的区块链中，只保存原始块中的头文件，而主体文件则存储在IPFS中;这种设计大大减小了区块链的尺寸。

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其次，对区块链进行垂直分割。区块链是按时间顺序由块组成的。随着时间的增加，区块链的长度也相应增加;这将导致节点的存储和计算成本急剧增加。改进后的区块链分为两个段，如图所示图3．

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新的区块链只存储最近添加的块，旧的段存储过去的块。新块和旧块通过指针连接。当节点验证新添加的区块时，不需要复制所有的区块链;相反，只复制新的段块。

该方法大大提高了验证效率和系统性能。新的和旧的块可以设计成根据时间或大小分割。如果将时间旋转为阈值，则块将根据实际情况按月、季度甚至年分割。一旦到达时间节点，生成的旧块被存储在IPFS中，新的块被添加到新的区块链中。

事务池

该模块有两个功能:一是用户模块中各种用户(如企业、医院、患者)生成的信息。其次，矿机从事务池中选择一定数量的事务，并将它们添加到区块链。

一旦这些事务被共识机制验证，它们就被添加到区块链中，所选的事务将被删除。

系统实现

中药数据来自药品贸易的参与者，包括农民、公司和药店;选择了两种受欢迎的代表性药物进行试验。这些数据包含了药物生产过程中的每个步骤。这些数据来自这些部分:药物在基地的种植、种植、收获、加工、包装、储存、流通和出售给患者。数据来自以下各方:中药经销商、中药专利药品生产公司和原料来源。中药经销商数据包括价格、批准文号、字号、省、中成药生产药品名称、质量控制的中成药、销售日期。药品企业数据包括药品名称、主要原料名称、生产企业名称、地区名称和质量控制中药名称。原料来源数据包括生产企业名称、省、经营范围、质量控制中药材等。在我们的实验中，我们使用了基于两种流通中草药的共计数千条数据。

图4显示了如何将事务池中的活动添加到区块链和IPFS。区块链节点分为挖掘节点和验证节点。区块链中的所有用户都用作挖掘节点或验证节点:

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1. 挖矿节点(相当于矿工):挖矿开始后，事务池(也存储在数据库中)中的事务被组织成一个挂起块;这个过程是一个符合nonce规则的哈希计算。一旦计算成功，该区块将提交给共识管理，而其他矿工提交的区块将被共识拒绝。然后，共识管理启动共识处理，并发布公告，对验证节点进行验证。如果校验成功，则将其添加到区块链中。
2. 节点验证。在接收到共识管理发布的公告后，对未决事务块进行验证(这种验证非常快)和签名，然后将其发送到共识管理。根据共识管理统计，当达到区块链加入的阈值(2/3)时，块头和块体将分别加入区块链和IPFS，已加入该块的交易将从事务池中删除。如果该进程成功，该块将加入区块链。

我们的系统，智能合约授权系统，是在开源的以太坊平台上实现的。该平台包括五个部分:区块链、IPFS(0.4.13版本)、智能合约、以太坊去中心化应用(DAPP)平台和第三方MetaMask钱包。以太坊DAPP应用平台由Node.js(版本8.9.4)和Truffle(版本5.1.12)组成。使用Truffle项目框架实现，主要通过调用相关API连接各部分并导入相关区块链账户信息，编译部署智能合约，完成相关用户请求。智能合约代码是用实体语言编写的，使用Truffle合约API来同步事务并部署到链中。智能合约的主要功能是根据不同身份注册的业务规则进行编码，可追溯信息的上传，相关角色的授权和撤销，最终用户的查询和访问，以及管理相应的权限。IPFS主要负责存储中草药供应链的加密隐私信息。IPFS执行节点数据的同步，并返回最终的哈希路由地址。最后，区块链负责存储智能合约代码，完成对相关智能合约接口的调用，将请求的执行结果以块的形式打包，并在节点共识验证后将交易记录写入账本。

以太坊中的智能合约是通过花费一定数量的以太币(以太坊网络的“加密货币”)进行交易的方式部署的，并通过交易使用输入数据调用。在我们的系统中，交易与一种中药有关。智能合约代码是用实体语言(0.4.21版本)编写的。

详细介绍了追溯信息数据上传算法、追溯权限控制算法、追溯查询访问算法文本框1-3.,分别。

绩效评估

TCM溯源体系建设主要基于以太坊平台，构建公共区块链和私有链区块链。使用Go语言将四个带有Geth客户端的Ubuntu云服务器构建为不同的帐户地址;配置四个节点的创建块信息和Geth配置文件，使用Ganache-cli进行初始化帐户和生成公私钥对。4个服务器节点组成区块链网络节点，实现底层共识交易环境。使用Truffle框架构建以太坊平台，使用Remix集成开发环境(IDE)可视化工具进行相应的账户地址录入、智能合约的编译部署和智能合约接口的方法调用。IPFS文件存储主要是通过在Truffle框架中编写Web3.js脚本，调用IPFS API实现的。整个框架的核心文件主要是Web3.js脚本。核心包括智能合约地址、IPFS调用接口、相关函数方法和页面代码。Geth + Truffle + IPFS终端组合构成了追溯系统的软件环境。硬件环境主要包括笔记本电脑、酷睿i7处理器(英特尔公司)、16gb内存和1tb硬盘空间。 Three parts of the time and space capabilities of the system were tested: (1) the relationship between the storage space of the blockchain traceability system, IPFS, and new TCM traceability system with the upload times; (2) the relationship of the changes in the upload response time with the block capacity; and (3) the relationship between the changes in the query response time and the block capacity.

这三种时空容量测试的结果表明，新型中药溯源系统的处理水平随时间和空间的增加而提高。对结果进行分析，进一步验证了系统的综合能力。

我们在三个不同的系统里多次上传了同一份可追踪毒品文件。图5揭示了虽然通用区块链系统具有共识可追溯能力，但链上的数据将持续稳步增加;这将最终导致性能问题和数据安全问题，因为长链和数据量过饱和。IPFS系统存储空间稳定增加。广义的Merkle有向无环图结构使系统具有无限的存储空间。IPFS结构将根据文件大小划分块，最后返回哈希地址。新的中药追溯系统结合了通用系统和IPFS的优点。新的TCM系统大大减少了链上的数据存储容量。在优化利用空间资源的同时，也避免了链上数据爆炸带来的安全问题。将系统链上的业务数据存储在第三方分布式数据库中，进一步提高了系统的信息追溯能力和隐私保护能力。

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图6IPFS系统具有较强的上传响应能力。IPFS处理块容量增加带来的带宽问题的能力也比较明显。常见的区块链可追溯系统由于块容量的不断增长，明显影响了上传请求的响应速度，响应时间会随着块容量的快速增长呈指数增长。这种增加会造成响应延迟，并影响事务写入过程。因此，新的TCM溯源系统结合IPFS技术，提高了系统的上传响应速度，充分利用哈希表的数据分布能力，提高了用户溯源效果。由于带宽性能的影响和业务逻辑代码调用接口的复杂性，导致上传时间较慢，效率达不到最大;但是，整体优化趋势是明显的。

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图7揭示了一般区块链可追溯系统的查询响应时间受块容量的影响较大。随着新添加的交易数据不断写入区块链分类账，链上的区块数量会增加。当调用查询可追溯性信息接口时，区块链将逐级搜索链上的数据;但是，如果数据已经过散列以形成默克尔树结构，则响应时间将变慢。IPFS系统的查询能力非常强、稳定。结合IPFS技术的新型TCM溯源系统可以大大提高响应性能。由于系统只需要存储IPFS网络返回的哈希地址，因此将链上的业务数据量控制在最小级别，从而减少系统的递归查询时间，获得Merkle树哈希值;因此，用户享受最简单、最快的信息追溯体验。

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讨论

区块链是一种防篡改的分布式会计技术。区块链应用于中草药溯源具有天然优势。但与现有的比特币和以太坊区块相比，与中草药相关的信息量要大得多，数据爆炸的风险要高得多。此外，一些有关中草药的隐私信息必须得到保护。本文设计了一个基于区块链和IPFS的去中心化系统。在块中进行水平和垂直分割，大大减少了系统中的数据;这些分段解决了数据爆炸问题，并保护了隐私信息。

相关药品管理用户输入追溯信息所有者的唯一标识ID、中草药标识ID和追溯信息属性，用于查询系统。然后，以太坊从请求接口中提取信息属性并执行契约。以太坊将请求查询发送到IPFS节点并返回加密的隐私跟踪信息后，返回结果。像SFDA这样的行政机构可以获得他们需要的所有信息，以实现链数据的可追溯性，以便进一步调查。

通过实验验证了新方法的有效性，并与其他方法进行了比较(表1)。

这些数据是从毒品交易的各个方面收集的，用于计算机验证。与以太坊相比，我们的实验结果表明，我们提出的架构在以下方面表现出更好的性能:

1. 上传数据到区块链的速度较快。
2. 提高查询区块链的速度。
3. 由于用户只需要复制部分区块链，网络流量得到了提高。

未来，我们将在以下几个方面展开工作:

1. 用户节点优化:本文将事务信息存储在IPFS中，这可能会在一定程度上影响系统性能。在未来的工作中，我们将增加一些超级用户节点，不仅存储旧的块，还存储一些事务信息。
2. 区块链查询优化:随着区块链长度的增加，查询效率急剧下降。因此，在未来的工作中，将设计类似于索引的结构来加速区块链的查询性能。
3. 隐私信息保护:药品相关数据包含大量隐私信息，本文方法没有考虑到这一点。因此，我们希望在智能合约中实现一种基于属性的签名加密机制，以进一步保护隐私信息。