Blockchain-Powered Agri-Security for Corn Supply Management

Kajal Jain, Sanjeev Rana

Аннотация


Агробезопасность на основе блокчейна для управления поставками кукурузы

Каджал Джайн, Санджив Рана

Из-за постоянно растущей обеспокоенности безопасностью и загрязнением таких продуктов, как пшеница, рис и кукуруза в соответствующих государственных цепочках поставок, прослеживаемость в их цепочке крайне востребована. Первоначальный процесс прослеживаемости для таких продуктов от государственной финансовой помощи до сырья и конечного потребителя является небезопасным, сложным и дорогостоящим. Существующая методология цепочки поставок продовольствия не имеет масштабируемости и эффективности в случае сельскохозяйственной продукции. Помимо этого, у потребителей также нет ресурсов или инструментов, используемых для оценки качества таких продуктов для обнаружения недостатков или загрязнений и принятия решения о том, безопасен ли продукт для потребления или нет. Технология блокчейн обеспечивает революционное решение в повышении прослеживаемости и безопасности для правительственной, а также неправительственной сельскохозяйственной цепочки поставок. В этой статье предлагается структура, которая использует смарт-контракты для отслеживания и мониторинга всех взаимодействий и транзакций в государственной сельскохозяйственной экосистеме кукурузы. Эта модель обеспечивает реализацию информации, касающейся доступности продукта в режиме реального времени, следовательно, более эффективное принятие решений в цепочке поставок. Каждая транзакция будет регистрироваться и храниться в публичном реестре блокчейна, обеспечивая полную прозрачность ее операций. Структура Blockchain Enabled Secure and Immutable Grain Chain model (BSIGC) для цепочки поставок электронного правительства позволит осуществлять неизменяемый, эффективный и безопасный мониторинг сельскохозяйственных товаров из кукурузы на предмет безопасности и качества. Анализ производительности показывает, что эта структура хорошо работает с точки зрения экономической эффективности, безопасности, масштабируемости и низких вычислительных затрат по сравнению с обычными.


Ключевые слова


Блокчейн, Ethereum, электронные государственные услуги, продовольственная безопасность и отслеживаемость, смарт-контракт, алгоритм консенсуса, цепочка поставок.

Полный текст:

PDF (English)

Литература


[Agg19] Aggarwal S, Chaudhary R, Aujla GS, Kumar N, Choo KKR, Zomaya AY. 2019. Blockchain for smart communities: applications, challenges and opportunities. Journal of Network and Computer Applications 144(5):13-48. DOI: 10.1016/j.jnca.2019.06.018. EDN: MQTESQ.

[Ali11] Ali J, Kumar S. 2011. Information and communication technologies (ICTs) and farmers' decision-making across the agricultural supply chain. International Journal of Information Management 31(2):149-159 DOI: 10.1016/j.ijinfomgt.2010.07.008.

[Atz17] Atzei N, Bartoletti M, Cimoli T. 2017. A survey of attacks on Ethereum smart contracts (SoK). In: Maffei M, Ryan M, eds. Principles of Security and Trust. POST 2017. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 10204. Berlin: Springer, 164-186. DOI: 10.1007/978-3-662-54455-6_8.

[Bha21] Bhat, Showkat Ahmad, Nen-Fu Huang, Ishfaq Bashir Sofi, and Muhammad Sultan. "Agriculture-food supply chain management based on blockchain and IoT: a narrative on enterprise blockchain interoperability". Agriculture 12, no. 1 (2021): 40.

[Bos13] Bosona T, Gebresenbet G. 2013. Food traceability as an inteCRal part of logistics management in food and agricultural supply chain. Food Control 33(1):32-48. DOI: 10.1016/j.foodcont.2013.02.004.

[Cas19] Casino F, Kanakaris V, Dasaklis TK, Moschuris S, Rachaniotis NP. 2019. Modeling food supply chain traceability based on blockchain technology. IFAC-PapersOnLine 52(13):2728-2733. DOI: 10.1016/j.ifacol.2019.11.620.

[Che21] Chen, Long, Lin William Cong, and Yizhou Xiao. "A brief introduction to blockchain economics". In Information for efficient decision making: Big data, blockchain and relevance, pp. 1-40. 2021. DOI: 10.2139/ssrn.3442691.

[Coo97] Cooper, Martha C., Douglas M. Lambert, and Janus D. Pagh. "Supply chain management: more than a new name for logistics". The international journal of logistics management 8, no. 1 (1997): 1-14. DOI: 10.1108/09574099710805556.

[Fah23] Fahim, Shahriar, S. Katibur Rahman, and Sharfuddin Mahmood. "Blockchain: A comparative study of consensus algorithms PoW, PoS, PoA, PoV." Int. J. Math. Sci. Comput 3 (2023): 46-57. DOI: 10.5815/ijmsc.2023.03.04. EDN: TFFTVU.

[Fot17] Foth M. 2017. The promise of blockchain technology for interaction design. In: ACM International Conference Proceeding Series, New York: Association for Computing Machinery. DOI: 10.1145/3152771.3156168.

[Ge15] Ge H, CRay R, Nolan J. 2015. Agricultural supply chain optimization and complexity: a comparison of analytic vs simulated solutions and policies. International Journal of Production Economics 159(2):208-220. DOI: 10.1016/j.ijpe.2014.09.023.

[Jai24] Jain, K., & Rana, S. (2024, August). A Review on Blockchain-Based Paradigm for the Management of Digital Assets in Healthcare. In 2024 IEEE 5th India Council International Subsections Conference (INDISCON) (pp. 1-6). IEEE. DOI: 10.1109/INDISCON62179.2024.10744254.

[Lat22] Latino, Maria Elena, Marta Menegoli, Mariangela Lazoi, and Angelo Corallo. "Voluntary traceability in food supply chain: a framework leading its implementation in Agriculture 4.0." Technological Forecasting and Social Change 178 (2022): 121564. DOI: 10.1016/j.techfore.2022.121564. EDN: XOAUNP.

[Li23] Li, Lina, Dezheng Jin, Tingting Zhang, and Nianfeng Li. "A secure, reliable and low-cost distributed storage scheme based on blockchain and IPFS for firefighting IoT data". IEEE Access (2023). DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3311712.

[Lin20] [31] Lin W, Huang X, Fang H, Wang V, Hua Y, Wang J, Yin H, Yi D, Yau L. 2020. Blockchain technology in current agricultural systems: from techniques to applications. IEEE Access 8:143920-143937. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3014522. EDN: BSNGNE.

[Luu16] Luu L, Chu DH, Olickel H, Saxena P, Hobor A. 2016. Making smart contracts smarter. In: Proceedings of the ACM Conference on Computer and Communications Security. New York: ACM, 254-269. DOI: 10.1145/2976749.2978309.

[Mao18] [30] Mao D, Wang F, Hao Z, Li H. 2018. Credit evaluation system based on blockchain for multiple stakeholders in the food supply chain. International Journal of Environmental Research and Public Health 15(8):1627. DOI: 10.3390/ijerph15081627.

[Men17] Mendi, Arif Furkan. "Blockchain for food tracking". Electronics 11, no. 16 (2022): 2491. DOI: 10.3390/agriculture12010040.

[Niz18] Nizamuddin N, Hasan HR, Salah K. 2018. IPFS-blockchain-based authenticity of online publications. In: Chen S, Wang H, Zhang LJ, eds. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 10974. Cham: Springer. DOI: 10.1007/978-3-319-94478-4_14.

[Oli20] Oliva, Gustavo A., Ahmed E. Hassan, and Zhen Ming Jiang. "An exploratory study of smart contracts in the Ethereum blockchain platform." Empirical Software Engineering 25 (2020): 1864-1904. DOI: 10.1007/s10664-019-09796-5. EDN: UVAHFG.

[Opa03] Opara LU. 2003. Traceability in agriculture and food supply chain: a review of basic concepts, technological implications, and future prospects. Journal of Food, Agriculture & Environment 1:101-106. DOI: 10.1234/4.2003.323.

[Per19] Perez, Daniel, and Benjamin Livshits. "Smart contract vulnerabilities: Does anyone care". arXiv preprint arXiv:1902.06710 (2019): 1-15. DOI: 10.48550/arXiv.1902.06710.

[Sal19] Salah, Khaled, Nishara Nizamuddin, Raja Jayaraman, and Mohammad Omar. "Blockchain-based soybean traceability in agricultural supply chain". IEEE Access 7 (2019): 73295-73305. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2918000.

[Sin23] Singla, Deepak, and Sanjeev Rana. "Blockchain-Based Platform for Smart Tracking and Tracing the Pharmaceutical Drug Supply Chain". In Examining Multimedia Forensics and Content Integrity, pp. 144-172. IGI Global, 2023. DOI: 10.4018/978-1-6684-6864-7.ch006.

[Sin24] Singla, Deepak, Sanjeev Kumar, Yonis Gulzar, Mohammad Shuaib Mir, Deepali Gupta, Wassim Jaziri, Najla Sassi, and Shweta Arora. "Designing and implementing a resilient immutability mechanism for enhanced supply chain management in E healthcare systems". Frontiers in Sustainable Cities 6 (2024): 1403809. DOI: 10.3389/frsc.2024.1403809.

[Tha17] Thanapal, Pandi, J. Prabhu, and Mridula Jakhar. "A survey on barcode RFID and NFC". In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 263, no. 4, p. 042049. IOP Publishing, 2017. DOI: 10.1088/1757-899X/263/4/042049.

[Toy20] Toyoda, Kentaroh, Koji Machi, Yutaka Ohtake, and Allan N. Zhang. "Function-level bottleneck analysis of private proof-of-authority ethereum blockchain." IEEE Access 8 (2020): 141611-141621. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3011876. EDN: OBYXLK.

[Wes18] Westerkamp, Martin, Friedhelm Victor, and Axel Küpper. "Blockchain-based supply chain traceability: Token recipes model manufacturing processes". In 2018 IEEE Int. Conf. iThings, CReenCom, CPSCom, and SmartData, pp. 1595-1602. IEEE, 2018. DOI: 10.1109/Cybermatics_2018.2018.00267.

[Yak22] Yakubu, Bello Musa, Rabia Latif, Aisha Yakubu, Majid Iqbal Khan, and Auwal Ibrahim Magashi. "RiceChain: Secure and traceable rice supply chain framework using blockchain technology." PeerJ Computer Science 8 (2022): e801. DOI: 10.7717/peerj-cs.801. EDN: IKGPTW.

[Zhe20] Zheng, Zibin, Shaoan Xie, Hong-Ning Dai, Weili Chen, Xiangping Chen, Jian Weng, and Muhammad Imran. "An overview on smart contracts: Challenges, advances and platforms." Future Generation Computer Systems 105 (2020): 475-491. DOI: 10.1016/j.future.2019.12.019. EDN: LWJAYY.




DOI: https://doi.org/10.54708/2658-5014-SIIT-2025-no3-p74

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2025 Kajal Jain, Sanjeev Rana