在本文中，我們提出了一個使用智能存儲容器的原型智能合約，以研究區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)在物流過程中的潛力和成熟度。本研究顯示了基于區(qū)塊鏈的供應(yīng)鏈應(yīng)用程序的原型實現(xiàn)。 原型展示了智能存儲容器和智能合約如何結(jié)合以及需要哪些開發(fā)才能使其成為一個用例，這對后勤公司來說很有意義。區(qū)塊鏈應(yīng)用于物流流程的可能性已經(jīng)存在，但仍有許多工作要做才能使其發(fā)揮作用。

技術(shù)介紹

物流，運輸和物資供應(yīng)經(jīng)常被指定為區(qū)塊鏈的潛在應(yīng)用領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備提高了對積極影響物流過程的期望。DHL的一項研究估計，通過在物流中使用智能物體，全球可能增加1.8萬億美元的價值。這些對象經(jīng)常出現(xiàn)的情況是倉庫操作的應(yīng)用程序。根據(jù)預(yù)測，它將改善庫存跟蹤并通過新材料加速供應(yīng)。然而大多數(shù)概念都是與現(xiàn)有原型相比的想法，甚至更少的證據(jù)證明其可用于區(qū)塊鏈應(yīng)用。因此，本研究的目的是構(gòu)建一個將智能存儲容器與區(qū)塊鏈結(jié)合使用的原型。目的是調(diào)查區(qū)塊鏈物聯(lián)網(wǎng)對象研究的難點和進一步方向。該研究提出了現(xiàn)有的智能存儲容器原型，用于觸發(fā)智能合約。這提供了有關(guān)如何將物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈集成到物流流程中的障礙和潛力的見解。

本文提出一個典型的概念來測試區(qū)塊鏈應(yīng)用程序，以便使用智能存儲容器進行材料供應(yīng)。 圖22-1展示了一個概念，該概念模擬了該物流過程中的信息，貨物和貨幣流。 兩個智能存儲容器用作該過程的終點。 兩個容器都能夠確定和廣播有關(guān)其內(nèi)容的信息。 這使得集裝箱能夠自主訂購和支付貨物。 當(dāng)容器的內(nèi)容低于某個閾值時，它從另一個容器中訂購貨物。 收到正確數(shù)量的貨物后，將處理付款。 有關(guān)訂單，交貨和付款的所有信息都存儲在區(qū)塊鏈中。

這一切都始于智能存儲容器，它確定并廣播有關(guān)其內(nèi)容的數(shù)據(jù)。這些容器的照片如圖22-2所示。容器最多可承重10千克，最好是小件貨物。 四個重量傳感器部署在容器下方。 使用Arduino MKR 1000微控制器匯總和處理傳感器的重量信號。使用螺釘作為容器的內(nèi)容物。 通過將重量除以螺桿的平均重量來計算容器內(nèi)的螺釘數(shù)量。這些信息是使用Arduino MKR 1000的Wifi發(fā)送器傳輸?shù)?。在項目的后期，由于其性能有限，這個Arduino板成了一個問題。在項目開發(fā)時，無法在此Arduino MKR 1000上運行以太坊輕客戶端，因為它無法提供足夠的存儲和處理器性能。為了解決這個問題，我們在容器中安裝了Raspberry Pi計算機。

該概念的整體架構(gòu)（包括智能存儲容器）在圖3中顯示為UML圖，并顯示了所有構(gòu)建塊以及彼此之間的關(guān)系。MQTT用作傳輸這些信息的協(xié)議。它是一種發(fā)布/訂閱協(xié)議，允許網(wǎng)絡(luò)參與者在某些主題下廣播信息，這些主題可以從其他方訂閱。MQTT在OASIS下是標(biāo)準(zhǔn)化的，有關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)的更多信息可以在官方文檔中找到。供應(yīng)商現(xiàn)在可以訂閱幾個容器的主題，這些容器通過MQTT廣播訂單請求。這些廣播被饋送到供應(yīng)商后端，后端可以手動或自動接受和處理訂單。一旦訂單被接受，該信息將被傳輸?shù)街悄芎霞s，該合約存儲在以太坊區(qū)塊鏈中。以太坊區(qū)塊鏈節(jié)點在測試網(wǎng)絡(luò)中的虛擬服務(wù)器上手動設(shè)置，每個智能存儲容器一個，都與互聯(lián)網(wǎng)分開。智能合約接收有關(guān)（1）接受訂單，（2）計劃交貨日期，（3）貨物訂單金額和（4）貨物接收方的信息。當(dāng)在訂購智能存儲容器的重量數(shù)據(jù)中檢測到訂單的接收時，觸發(fā)支付。

訂單的付款使用以太坊Mist錢包的多重簽名功能進行組織。一旦購買集裝箱收到訂購貨物的交付，它就會向多簽名錢包匯款。三方參加這個錢包; 購買容器，銷售容器和所謂的受托人。當(dāng)三個參與者中的至少兩個同意付款時，支付款項被釋放。受托人的作用是觀察付款，在出現(xiàn)差異時進行調(diào)解，如質(zhì)量差異。在這樣做時，這個受托人充當(dāng)中間人，以緩和現(xiàn)實世界中的商業(yè)案例。截至目前，尚未制定受托人的進一步規(guī)則和條例。這個多重簽名錢包構(gòu)成了基于Blockchain的供應(yīng)鏈應(yīng)用程序的原型。

從開發(fā)這個原型的過程中可以獲得一些經(jīng)驗：

1. 區(qū)塊鏈應(yīng)用程序需要合適的物聯(lián)網(wǎng)硬件。在這種情況下，現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)硬件（Arduino MKR 1000板）不能滿足運行區(qū)塊鏈節(jié)點的存儲和處理器性能要求。這對以太坊完整節(jié)點以及以太坊輕客戶端都是重要的。這需要大約350 MB的存儲空間，超過了Arduino MKR 1000的256 kB閃存存儲。為了解決這個問題，必須在容器中添加Raspberry Pi計算機，這會使成本增加。因此，必須開發(fā)用于區(qū)塊鏈應(yīng)用的特定物聯(lián)網(wǎng)硬件。

2. 區(qū)塊鏈應(yīng)用程序需要合適的軟件。如上所述，已經(jīng)是以太坊輕客戶端超出了Arduino MKR 1000板的要求。一種方案是開發(fā)以太坊Ultra 輕客戶端，但Arduino不存在必要的加密庫。因此，需要Ultra 輕客戶端軟件將IoT設(shè)備集成到區(qū)塊鏈應(yīng)用程序中。

3. 現(xiàn)有的通信協(xié)議不足以用于物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈應(yīng)用。 MQTT是一種相當(dāng)流行的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，用于此原型。但是，它需要一個中央MQTT代理，這是一個分發(fā)信息的單點。它使系統(tǒng)易受攻擊和破壞。需要基于區(qū)塊鏈的分散通信協(xié)議，例如以太坊的Swarm或Whisper，它們正在開發(fā)中。

4. 區(qū)塊鏈應(yīng)用程序必須通過驗證。 濫用智能合約進行材料補充會對供應(yīng)鏈造成很大的破壞。 最近的黑客攻擊表明，對整個區(qū)塊鏈應(yīng)用程序的攻擊可能是危險且昂貴的。 因此，有必要開發(fā)用于正式驗證供應(yīng)鏈的區(qū)塊鏈應(yīng)用程序的技術(shù)。

5. 必須重新定義基于區(qū)塊鏈的供應(yīng)鏈應(yīng)用中間體的作用。多簽名錢包的管理需要一個中間人，稱為受托人。受托人決定交付的付款。但是，此受托人的要求，權(quán)利和義務(wù)目前仍未定義。需要在工程學(xué)和法學(xué)之間進行更多的跨學(xué)科研究。

6. 供應(yīng)鏈應(yīng)用程序的可擴展性仍然不足。以太坊網(wǎng)絡(luò)的吞吐量太低。目前，以太坊網(wǎng)絡(luò)的吞吐量約為每秒15筆交易。 擁有數(shù)千個智能存儲容器和數(shù)百個供應(yīng)商的完整供應(yīng)鏈可能需要更多的交易吞吐量。以太坊正在開發(fā)這個問題的潛在解決方案。 但是，一旦可用，就需要評估其效益。