基于區塊鏈的高級水果質量追溯系統的構建

劉蓮 余偉

摘要：現階段，高級水果質量追溯系統存在系統結構中心化，數據易篡改，數據的安全性、完整性難以保證等問題。這些問題的解決得益于區塊鏈技術的出現。區塊鏈技術的去中心化、開放性、不可篡改性等特點能夠有效地解決現存的問題，對打擊假冒偽劣，追溯質量安全，維護消費者權益起到積極作用。

關鍵詞：區塊鏈;高級水果;追溯系統;消費者權益

引言

“民以食為天，食以安為先”，隨著時代的發展，生活水平的提高，人們對食物不再僅僅是數量方面的滿足，更要求在質量安全方面有所保證。之前的“毒奶粉”、“地溝油”等事件，普遍提高了人們的質量安全意識。“眼見為實”，“看的見”的才是最為放心的。科技的進步讓食品從產地到銷地的整個過程都能夠被“看的見”。隨著經濟全球化的發展，進出口貿易的增加，國內的水果已不能滿足人們的需求，國外的高級水果在中國的市場日益擴大。區塊鏈技術結合高級水果質量追溯系統，能夠盡量避免假冒高級水果在市場上的流通，并且一旦發生質量安全問題，能夠盡可能快的追查到來源、去向，保證高級水果行業的持續發展，并能夠有效維護消費者的權益。

1、區塊鏈技術的應用

區塊鏈是一個分布式賬本，從數據角度看，也是分布式數據庫。區塊鏈技術具有去中心化、去信任、開放性、自治性、信息不可篡改、匿名性等特點。

技術的發展往往能夠帶動各行業的發展。區塊鏈技術可應用到藝術，法律，房地產，保險等各領域，社會中已掀起了“區塊鏈+”的熱潮。尤其在物流供應鏈領域方面的應用更是得到廣泛認可。以水果為例，利用區塊鏈技術，水果消費者、生產商、供應商、分銷商以及政府機構等都能夠從一個統一的透明可靠的信息平臺上實時查看到水果的狀態，追溯水果種植，運輸到銷售的整個過程。從而能夠提高供應鏈管理效率，降低物流成本，保證水果質量安全。萬一發生水果中毒或其他意外情況，政府在舉證和追查方面的工作也會變得簡便和清晰。然而區塊鏈技術作為新技術，前期投資相對較大，較低的利潤不足以支撐企業的經營。反觀，高級水果定位于高端市場、高端客戶，這些客戶對于價格不太看重，而更加關注高級水果的來源地、質量、品質，20%的高端客戶就能帶來80%的利潤，企業生存的可能性相對高點，企業基于區塊鏈技術的高級水果質量追溯系統更有可能得到應用。

2、高級水果質量追溯系統存在的問題

以往對于高級水果追溯系統的研究主要基于磁卡，IC卡，RFID技術以及二維碼技術，利用這些技術能夠對高級水果從種植，運輸到銷售過程進行追蹤。但再進一步深入研究后會發現，系統不夠完善，依舊存在一些不足之處。問題主要體現在兩個方面：一是追溯系統結構中心化，二是數據安全性方面存在漏洞。

首先，高級水果質量追溯系統結構具有中心化的特點，即追溯高級水果的生產銷售過程由主導企業負責組織與管理。高級水果價格高，利潤空間大，商人一般是利益優先，部分高級水果完全可以用國內水果以假亂真，消費者購買時不能得知真實生產地，再加上目前的追溯系統的數據采集和錄入完全可以由生產商個人控制，導致假冒偽劣的高級水果源源不斷的出現。這些水果大多都是從部分國內地區運送過來，充當高級水果賺取高額利潤，損害消費者利益。尤其當生產商的生產能力滿足不了所需時，為了保證企業能夠正常運轉，這種操作更為頻繁。生產商就是利用了追溯系統中心化的問題，對系統上的數據進行篡改，從而達到掩人耳目的目的。

其次，高級水果質量追溯系統數據安全性方面存在漏洞。高級水果質量追溯系統并不能保證數據的真實性，完整性。由于利益的驅使，處于系統中的操作人員會私自篡改已經記錄在數據庫中的數據。比如說：為了不正當利益篡改由于種種原因已變質但外表不明顯的高級水果的生產日期，不僅欺騙了消費者的金錢，還損害了消費者的身體健康，漏洞較大。雖然說現有的追溯系統參與方由生產企業、運輸企業、分銷企業、零售企業四個部分組成，但我們仔細觀察下這四個部分的利益關系，我們會發現他們的利益關系并沒有沖突，甚至是一致的，并沒有起到相互制衡這一作用。也就是說這些參與方有可能共同篡改或者說默認其他方篡改數據。從這方面可以看出所謂的追溯系統在某種情況下只是擺設，起不到“追溯”的作用。由于數據的可更改性，其安全性從根本上來看依舊無法得到保證。

由上述可知，當前的高級水果質量追溯系統看似完善，但依舊存在著追溯系統結構中心化、數據安全性、完整性難以保證等問題。這些問題若能解決好，高級水果的質量追溯系統才能更好地應用推廣。而區塊鏈技術的特征正好能夠解決這些問題，進而出現了基于區塊鏈技術下的高級水果質量追溯系統。

3、基于區塊鏈技術的高級水果質量追溯系統的構建

3.1系統的組成

基于區塊鏈技術的高級水果質量追溯系統的構建包括應用層，合約層，共識層，網絡層，數據層，結合高級水果安全追溯系統進行架構（如表1所示）。

數據層包含底層數據區塊，這些數據來源于高級水果生產商的種植、高級水果運輸企業的運輸、分銷企業對高級水果的分銷、零售企業對高級水果的銷售等各環節。此外還包括對這些數據的加密、時間戳等基礎數據和基本算法。這就保證高級水果的每一筆完整的交易記錄能夠被驗證和審核。網絡層中的數據驗證機制是對政府部門、企業、高級水果鏈各機構進行身份的驗證;分布式組網機制使數據分布在不同的節點數據庫;數據傳播機制使數據透明化，公眾化。共識層包含網絡節點的各類共識算法如pos算法——政府的商務和財務部組成聯盟。相關的政府機構和高級水果企業需要通過聯盟的審核和驗證，得到批準后才可進入區塊鏈，從而保證了區塊鏈成員的合法性和規范性。合約層將《農產品安全法》、《進境水果檢疫管理方法》、《各地農產品安全監督暫行方法》等國家政策、法律條文、行業規范標準以智能合約的形式嵌入到區塊鏈中，使部分監管實現自動化，大大提高了政府部門的監管效率。應用層向購買高級水果的消費者、高級水果生產商、運輸商、分銷商、零售商以及政府部門提供高級水果信息查詢，質量追溯等服務。

3.2系統的技術創新

基于區塊鏈技術的高級水果質量追溯系統主要有四個方面的技術創新，從而能夠解決交易信任和安全方面的問題。

1）分布式賬本

分布式賬本即交易記賬由高級水果供應商，高級水果運輸商，高級水果分銷商，高級水果零售商等地方的節點共同完成。而且每一個節點記錄的都是完整的賬目。區別于傳統的分布式存儲，區塊鏈每個節點都按照塊鏈式結構存儲完整的高級水果的賬目數據，傳統分布式存儲則是將這些高級水果的相關數據按照一定的規則分成多份進行存儲。基于區塊鏈技術的高級水果安全追溯系統能夠保證沒有任何一個地方節點可以單獨記錄交易高級水果的賬本數據，從而避免了系統的中心化、避免系統數據被單一記賬人控制和篡改。此外，一次交易鏈比較長，記賬節點比較多，理論上講除非所有的節點都被破壞，否則高級水果的數據就不會發生丟失。此系統高級水果相關數據的安全可靠性從而能夠得到保證。

2）非對稱加密和授權技術

基于區塊鏈技術的高級水果質量追溯系統對賬戶身份信息高度加密，只有在對高級水果的數據擁有者授權的情況下才能訪問到相關信息，保證了數據的安全和個人的隱私。

3）共識機制

共識機制即所有高級水果的記賬節點之間如何達成共識以此認定記錄的有效性，這既能起到認定作用也能防篡改。基于區塊鏈技術的高級水果質量追溯系統的共識機制有兩種。一種是比較高級水果的節點個數，被較多節點認同的結果作為最后的共識結果，也可以比較高級水果節點的計算能力或其他的計算機可比較的特征量。另外一種是所有的高級水果節點都有權優先提出共識結果、只有被其他節點認同才有可能成為最終共識結果，進而能夠避免假冒偽劣的高級水果在市場上的流通。

4）智能合約

系統內預先設定一些法律條文、政府規章制度，如《農產品安全法》、《進境水果檢疫管理方法》、《各地農產品安全監督暫行方法》等，一旦發生違法事件，系統可以自動識別并執行相關處理工作，從而提高處理效率。

4、結語

生活水平的提高讓消費者對高級水果的需求逐漸增加，區塊鏈技術的去中心化、開放性、不可篡改性等特點能夠解決現在的追溯系統存在的問題。區塊鏈技術與高級水果質量追溯系統的結合能夠對高級水果從種植地到運輸地再到銷售地這條完整的供應鏈進行追蹤，以避免假冒偽劣高級水果的出現，從而保證質量安全、充分保障消費者的權益。讓廣大顧客買的放心，吃的安全，對高級水果行業的健康發展起促進作用。

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