基于區(qū)塊鏈技術的碭山酥梨溯源系統研究

汪星禮 高銘悅 楊娟

【摘 要】采用基于區(qū)塊鏈的技術，對碭山酥梨采用溯源的方式，來保證市場上碭山酥梨來源的可靠性，同時也為消費者提供可靠的食品安全保障。利用區(qū)塊鏈技術中的去中心化、公開透明、數據塊鏈防偽、數據分享、P2P數據傳輸等特點，將農場、農戶、銷售企業(yè)、物流倉企業(yè)、認證機構、食品加工企業(yè)等加入到組織鏈上，可以將每個重要節(jié)點上的信息都構成一個價值和信息的共享鏈條，做到可以溯源，從技術上打破了傳統的溯源平臺信息不透明、數據內容容易被修改、安全性差、相對封閉等弊端。

【關鍵詞】去中心化;共享鏈條;區(qū)塊鏈

一、引言

碭山酥梨栽種歷史源遠流長，是我國傳統三大名梨之首，以其汁多味甜且具化痰止咳的功能而馳名中外。2017年10月13日，中華人民共和國國務院發(fā)布文件《關于積極推進供應鏈創(chuàng)新與應用的指導意見》，該建議提及的重要項目：創(chuàng)新農業(yè)產業(yè)組織體制;提高農牧業(yè)生產系統化技術水平;提高質量安全性的可追溯功能。強化農作物和食品冷鏈設施及規(guī)范化建設，降低流通成本和損耗。

如果將區(qū)塊鏈技術即時應用到農產品，可以完成下面三個功能：

（1）農業(yè)人員可以更快、更安全地向消費者銷售農作物;

（2）購買者可以明確地了解到農產品的來源，以及生產日期，安心食用食品;

（3）農作物生產者和加工商可以清楚地知道哪一個環(huán)節(jié)出現了問題，以便及時改進。

二、基于區(qū)塊鏈技術的碭山酥梨溯源系統總體設計

建立基于區(qū)塊鏈技術下的碭山酥梨溯源系統，該框架主要包括線下產品信息采集、在線數據搜索、數據分析預測及改進管理應用，其中線下產品采集主要是對酥梨從種植到被售賣的一整套信息的采集;在線數據查詢平臺是將采集的信息以區(qū)塊的方式發(fā)布到網上，以支撐分析預警與優(yōu)化管理的應用系統建設。整個系統由信息的收集，刷選，處理，優(yōu)化等組成，觀察項目實施效果是否達到四個方面的目標：一是保證信息的來源可靠，二是保證信息的直觀明了，三是保證信息的及時有用，四是提供及時的服務。區(qū)塊鏈相關技術在農產品追溯系統中的應用，不再是由原來的產品追溯系統向基于區(qū)塊鏈底層協議支持的中央服務器端平臺的技術變革，而是需要提供一個分散的數據和信息交互網絡[1]。

農產品可追溯系統是農產品生產、加工、銷售的產業(yè)鏈各個節(jié)點的信息認證，通過溯源代碼可以追查出農產品在各個節(jié)點的信息數據，明確責任，確保的安全性。追溯目前采用的智能標簽（RFID）和二維碼（或條形碼）技術已經較為成熟，區(qū)塊鏈可以切入的方向有2個。

（一）數據安全

目前，溯源信息儲存在溯源平臺系統中，這種集中存儲模式存在安全問題，例如，網絡攻擊、數據損毀、人為修改偽造，都可能會造成無法彌補的重大損失。利用區(qū)塊鏈的相關技術，可以將農產品從生產到加工以及衍生的物流、銷售等各個環(huán)節(jié)產生并把這些數據信息上鏈[2]，記錄儲存在區(qū)塊鏈分布式網絡中，數據信息一旦上鏈便不可修改，克服了數據安全的難題。

（二）新商業(yè)模式

溯源系統依靠于記錄在數據庫中的溯源數據，但是難以確保人工錄入溯源信息時不出現錯誤。農產品溯源產業(yè)鏈中的農民（或生產的企業(yè)）、銷售公司、物流公司、加工企業(yè)、顧客等都是相互隔離的，缺少信任機制。基于區(qū)塊鏈的通證經濟可以通過智能合約的形式，實現溯源節(jié)點間的信任機制，并隨著溯源信息在節(jié)點中推進，向節(jié)點發(fā)送電子幣作為獎賞，使其從溯源系統的參加者變成擁有者，可以有效地保證錄入的質量。

三、關鍵技術

（一）分布式賬本

區(qū)塊鏈是一種分散的記錄技術，它由分布在不同地方的多個節(jié)點共同完成交易記賬，參與該系統的節(jié)點有可能來自不同的組織，每一個正常的節(jié)點都可以記錄完整的賬目。因此，區(qū)塊鏈數據由所有節(jié)點共同維護，每個維護節(jié)點都能拷貝取得一份完整或著部分記錄的副本。另外，由于記賬節(jié)點夠多，從理論上看，除非全部的節(jié)點被攻擊或者破壞，否則賬目會一直保持它的完整性，從而確保了賬目數據的可靠性。

（二）非對稱加密算法

經常使用的非對稱加密算法包括RSA加密算法、Elgamal加密算法、D-H矩陣、橢圓曲線加密算法（ECC）等。交易信息是存儲在區(qū)塊鏈上的，并且是透明公開的狀態(tài)，高度加密的是賬戶的身份信息，并且會同時產生并擁有公鑰和私鑰，其他人是可以知道公鑰的，但是只有數據擁有者才知道私鑰信息，只有經過數據擁有者授權才有權力訪問，從而確保了數據安全性和個人隱私。其框架如圖一所示。

（三）時間戳伺服器

時間戳是跟在每一個區(qū)塊的哈希后，并發(fā)布出去，每一個時間戳是用來證明資料的時效性，每個時間戳都使用前面的戳進行哈希計算，從而形成一種用來保證區(qū)塊序列的鏈條。

四、結語

將區(qū)塊鏈相關技術應用在農產品溯源系統中，從技術上講，不僅將原來的產品追溯系統轉變?yōu)橐詤^(qū)塊鏈底層協議為支撐的中央服務器平臺，還需要數據信息交互網絡和獲取一個各方弱中心化的數據。在這個網絡中，農戶、種子商、農產品質量檢測有關部門、批發(fā)商、銷售商、以及提供金融服務的相關企業(yè)都可以通過鏈上同步共享數據，通過鏈上賬本、對身份驗證進行嚴格加密以及鏈上的各種接口共享區(qū)塊鏈帶來的高效、便捷和信任增強，同時這些節(jié)點要想提高對這些權利的享有程度，必須肩負著保障數據可靠性的責任。

【參考文獻】

[1]王馨迪.科技投入項目（應用類）績效評價體系研究[D].北京交通大學，2017（10）：13-15.

[2]熊愛宗.以太坊，發(fā)展前景廣闊[J].世界知識，2017（13）：14-16.

作者簡介：汪星禮 （1998-），男，安徽合肥，本科，現在宿州學院信息工程學院。

基金項目：2018年安徽省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目（201810379100）;2018年安徽省宿州學院質量工程項目（szxy2018ccjy01）;2018年第二批產學合作協同育人項目（201802070215）。