“區塊鏈+電商”在渭南市農產品電商領域的應用

賈花萍

(渭南師范學院 計算機學院，陜西 渭南 714099)

0 引 言

作為陜西省東大門的渭南市,是農產品優產、高產地。近年來,渭南市農產品產業不斷發展壯大，類型主要有:富平的柿餅，白水的蘋果，渭北的紅提，大荔的冬棗、西瓜，韓城的花椒等。渭南各地的農產品因地制宜,正在以新理念、新模式，不斷創新、挖掘、培養、壯大，在農民脫貧致富中發揮著越來越大的作用。隨著渭南市農產品產業的不斷發展壯大，傳統的銷售方式已經遠遠不能滿足銷售需要,農產品電商也在經歷了B2B、C2C、F2C等多種商業模式的交替后逐漸走向成熟，但基于中心化系統的電商模式遠不能滿足農產品貿易的發展要求，其在多方面存在問題。例如，在交易過程中，產生消費者信息泄露、多方協作、產品溯源、支付風險防范、交易安全等問題,這些問題的存在嚴重制約著電商市場的長遠發展。區塊鏈技術作為共享賬本，以去中心化、不可篡改等特征優勢出現在公眾的視野中,為農產品電商領域的發展提供了新的思路和解決方法。

目前，區塊鏈技術已在安全領域、醫療管理、信息安全、5G應用、銀行、電商、IOT(Internet of Things)、人工智能等領域展開深入研究并積極發揮著重要的作用[1-3]。武寶珠結合C2M模式的特點給出一種區塊鏈去中心化、去信任和安全保密機制的設計案例[4]。呂雯等分析了傳統跨境電商存在的問題及區塊鏈技術在跨境電商應用中面臨的挑戰[5]。丁慶洋等利用區塊鏈技術實現對產品信息的追溯并防止篡改，進而結合物聯網技術解決產品防偽問題[6]。黃曉芳等提出了區塊鏈的云計算電子取證模型，實現云計算環境下的去中心化電子取證[7]。近日，農行也上線了基于區塊鏈的涉農互聯網電商融資系統，這是國內銀行業首次將區塊鏈技術應用于電商供應鏈金融領域[8]。該技術將區塊鏈技術優勢與供應鏈業務特點深度融合，向電商供應鏈法人客戶提供完整的電商融資服務。同時，國內電子商務技術與商業生態不斷成熟并逐步邁向世界領先地位，也為電商的發展帶來了重大機遇[9]。

結合區塊鏈技術的飛速發展，文中主要針對渭南市農產品電商方面存在的從生產到消費等環節中農產品溯源及流通問題、農產品交易中雙方的信任和交易支付等問題，依據區塊鏈技術的優勢，采用“區塊鏈+電商”技術加以解決。

1 區塊鏈技術

2008年，中本聰(Satoshi Nakamoto)在《Bitcoin:A Peer-to-Peer Electronic Cash System》中描述了區塊鏈技術的概念[10]。所謂區塊鏈技術[11]，簡稱BT(blockchain technology)，也被稱之為分布式賬本技術，是一種互聯網數據庫技術，其特點是去中心化、不可篡改、基于共識建立信任關系，讓每個人均可參與數據庫記錄。目前引用比較多的定義來自文獻[12]，分別從狹義和廣義兩個角度對區塊鏈進行了定義。但迄今為止，沒有一個學術界公認的、權威的定義[13]?；舅枷胧牵和ㄟ^在互聯網上建立“公共賬本”，由所有用戶共同在賬本上“記賬”與“核賬”，來保證信息的真實性和不可篡改性[14]。目前，區塊鏈以其防篡改和數據實時共享的特點，已在數字貨幣、電子政務等領域取得成效[15-16]。區塊鏈技術已在各個領域發揮著優勢與作用，更有專家學者提出“區塊鏈+”，即區塊鏈技術融合計算機等其他技術，實現各個行業與領域的變革。

區塊鏈系統由6層構成，如圖1所示。位于底層的數據層將相關數據、時間戳、算法等進行封裝；組網機制、數據傳播、驗證機制包含在網絡層；網絡節點的共識算法主要封裝在共識層；激勵層包括發行與分配機制；腳本和算法、智能合約封裝在合約層；各種應用及案例被封裝在應用層。該模型中，基于時間戳的鏈式區塊結構、分布式節點的共識機制、基于共識算力的經濟激勵和靈活可編程的智能合約是區塊鏈技術最具代表性的創新點[17]。

圖1 區塊鏈系統構成

2 傳統電商平臺存在的問題

2.1 農產品的溯源問題

農產品在傳統電商平臺銷售的過程中，涉及到溯源及流通問題。目前，國內農產品溯源還沒有一個可信的、統一的、標準的溯源體系，主要依靠條形碼、二維碼進行溯源查詢，所提供的信息也不全面。產品溯源包括如農產品產地、品質等，有無進行二次銷售或者有無被調換，農產品的防偽也存在一定的漏洞，如產品的防偽碼可以被復制或者損毀等。如果能在傳統的電商平臺上加入區塊鏈技術，就能利用其交易的不可篡改性解決這一問題。

“區塊鏈+電商”技術在農產品電商的應用，能夠將該項技術與農產品溯源相結合，構建出新的溯源體系。該體系主要借助區塊鏈的分布式一致性優點，防止對農產品信息的人為篡改和網絡攻擊。加入區塊鏈技術后，若要進行農產品的仿冒偽造，必須通過修改全網所有節點有關該農產品的所有信息才能夠達到，工作量非常之大并且很難達到。其次，在傳統電商平臺采用區塊鏈技術后，迫使農產品從生產到銷售的各環節必須提高標準，對政府與行業機構等監管部門對農產品的監管也必須嚴以要求，使得生產的農產品更加優質。再次，圖靈完備性能區塊鏈的出現，給農產品電商領域的安全性提供了保障。

2.2 農產品交易雙方的信任問題

傳統的電商行業采用的是線上交易模式，交易雙方只能通過圖片、視頻或者文字介紹來了解農產品的所有信息，有的無良商家以次充好，通過刷流量、刷信用等非正常手段，導致農產品質量讓人擔憂，交易雙方身份信息不明確，交易過程有可能存在網絡欺詐、個人信息泄露等問題，制約著農產品電子商務的發展。

2.3 農產品交易雙方支付問題

傳統電商平臺的支付大多都采用網上支付方式，這種方式方便、快捷、高效，但同時帶來了如支付安全及支付效率等問題，由于賬號認證密鑰丟失造成資金丟失，銀行卡與手機號綁定導致支付缺少安全保護。創建相對安全的網絡環境也是進行網上支付所必須的。因此，進行網上支付，其安全問題也成為電子商務發展的一個制約因素。電商平臺移動支付網絡每秒能夠處理幾千筆交易，但當其遭遇到618，雙11或雙12等大型購物時間點時，支付效率就存在一定的瓶頸。而采用區塊鏈技術進行支付后，每秒能夠處理數十萬筆交易，很好地解決了支付瓶頸問題。

3 區塊鏈技術在渭南市農產品電商領域的應用

傳統的農產品電商供應鏈在實際運行過程中存在業務分工不明確，信息溝通不及時以及效率低下的問題，加入區塊鏈技術之后，其安全性、透明性、分布存儲等特點完美地解決了傳統農產品供應鏈存在的以次充好、風險過高、信息獲取不及時的問題。

3.1 利用區塊鏈共享賬本技術保證交易信息的可靠性

分布式賬本是指網絡中所有節點的賬本都記錄著一樣的信息，任意一個節點的信息發生變更，其余節點賬本中的原始交易記錄仍然存在，賬本中的每條記錄都有一個時間戳和唯一的密碼簽名，賬本中記錄的更新采用共識機制和協商技術。區塊鏈與電商技術在農產品交易環節中的應用：交易雙方進行交易，交易信息將會記錄共享賬本中，交易雙方向整個網絡的所有節點擴散發貨和轉賬記錄等較為敏感的交易信息，所有節點將這一信息進行存儲，在區塊鏈中留下不可更改的交易記錄。

3.2 利用去中心化、不可篡改等特征解決農產品信息溯源及流通問題

農產品從生產到銷售需要經過多個環節及工序，其安全問題就有可能發生在任意一個環節中。采用“區塊鏈+電商”技術，根據區塊鏈的優勢結合電商平臺技術，可以將農產品從產地、生產過程、質檢、加工、包裝、運輸派送、經銷、消費等環節中的每個主體鏈接到農產品信息區塊鏈中，使得農產品的從生產到消費的各個環節形成一個真實可靠的信息共享鏈條，讓農產品的來源可查(產品追溯)、去向可追(產品售后)、責任可究(某個環節出現問題能夠及時追究責任)，這種“區塊鏈+電商”的新技術克服了傳統的電商平臺信息中數據安全性差、容易被篡改、不易溯源等缺點。在去中心化的網絡下，真正實現農產品“生產有記錄、責任可追溯、動態和追蹤、監管可共享”的新管理模式[18]。

針對農產品從產地、生產過程、質檢、加工、包裝、運輸派送、經銷、消費等環節解決農產品溯源及流通問題，解決方法如圖2所示。

(1)農產品的真實性信息審核。

對于農產品的真實性信息審核，由監管部門(政府或者負責農產品行業機構的部門)對農產品的真實性、質量進行監督、審核。通過審核的農產品，對其添加獨一無二的二維碼或者電子標簽，將農戶身份、農產品的真實性等基本信息保存于區塊鏈中。同時，對農戶的身份信息進行認證。

(2)農產品生產過程監控。

對于生長或生產過程，可以通過現場監控或者農業物聯網系統監控，如施肥、溫度、濕度、土壤情況等，將采集到的農作物生長、生產信息鏈接到區塊鏈，使農產品信息呈現出完整性、真實性，實現對農產品的溯源。

(3)農產品質檢、加工、包裝過程監控。

針對農產品質檢、加工、包裝過程的監控可采用電子標簽或者物聯網技術進行實時監控及跟蹤記錄，如對產品的包裝用料、保質期、數量、加工工藝、質檢過程等進行實時記錄，并將其信息在區塊鏈中進行存儲，以方便后期農產品追溯。

(4)農產品的運輸派送。

農產品的運輸派送過程可將相應的物流相關信息通過私鑰存儲到區塊鏈中，物流信息如運送的物流公司、運輸方式、環境、派送員、聯系方式、配送目的地等信息。

(5)農產品的經銷、消費環節

農產品的經銷、消費環節，可以通過農產品的唯一標識碼進行查詢。

圖2 農產品信息溯源及流通問題的解決

可以看到，通過區塊鏈技術，可以很好地解決農產品信息溯源及流通問題。在區塊鏈技術中，由于區塊鏈上的內容只允許追加，不能刪減，這一特點對農產品電商交易帶來優勢，使得交易信息無法被篡改，保證了買賣雙方的交易隱私和信用。區塊鏈技術能夠對農產品源頭進行記錄，將農產品產地、生產及運輸、流通過程打包后通過明文或密文的方式自動廣播到全網，有效避免了農產品的產地、品質出現的問題。在農產品交易流通過程中，將其時間點記錄在案，便可以對其出入庫等進行追蹤查詢，具有不可抵賴性。

區塊鏈的去中心化和不可篡改的特征，可保證現有產品追溯系統的數據可靠性，避免數據在存儲﹑傳輸和展示環節被內部管理人員和外部黑客篡改[19]。區塊鏈技術采用時間戳技術，可將鏈內的交易信息以時間順序連接成鏈，將時間戳寫入區塊鏈進行永久保存。如果交易信息被更改，哈希值就會變成無效數據，因此，時間戳技術可確保區塊鏈是一個不可篡改和可追溯的數據庫系統。國內著名的京東電商平臺就采用了基于區塊鏈的溯源系統，防偽追溯解決方案將逐步覆蓋京東全球購業務，以實現“全程溯源”，讓各環節變得更加透明[20]。保證交易用戶的合法權益。通過區塊鏈的固有特征，可以實時查看農產品的狀態，追溯其生產過程、運輸過程，降低物流成本，提高農產品交易、流通效率。在交易雙方發生糾紛時，舉證和追查也會變得清晰、容易。

3.3 利用不可篡改特征解決交易雙方的信任問題

采用區塊鏈技術可以有效避免交易雙方的信任問題。庹小忠提出了基于區塊鏈的多方信任的身份認證方法，旨在安全存儲用戶信息并真實驗證用戶身份[21]。所有交易記錄即賬本信息會公開發送給區塊鏈上的所有節點。即全網所有節點對雙方的交易信息都是清楚的，源于區塊鏈對所有節點的“不信任”。由于區塊鏈節點間可以通過公開的算法進行數據交換，因此，交易過程不需要交易雙方的身份、信用等信息，交易能夠完全匿名進行。不合法的交易信息會被認為是無效交易而丟棄，以區塊鏈技術為基礎的農產品電商平臺體系中，交易雙方直接進行交易，交易過程是基于密碼學原理，不需要雙方對彼此的信任關系，不需要第三方參與，節省了交易雙方的費用。區塊鏈技術使得交易更加安全、可靠[21]。

3.4 利用去中心化特征解決交易支付問題

區塊鏈支付系統環境開放、信息公開透明，除了雙方私有信息被加密，相鄰節點進行交易或者數據交換并不需要建立信任關系，以公開接口鏈接的方式，對區塊鏈內的數據進行檢索與查詢。區塊鏈的“去中心化”意味著所有節點都是公平的，擁有相同的權利和義務。在移動支付領域，這一特征可使交易處理速度提高，交易成本降低，效率變高，交易的安全性也有所保障。在農產品電商平臺上采用區塊鏈技術的移動支付進行交易支付，擯棄了第三方作為交易中心的模式，如圖3所示。

圖3 區塊鏈“去中心化”的支付方式

采用智能合約技術進行交易雙方身份、轉賬資金，轉賬時間、記錄交易信息等并傳遞給其他節點。其他多節點對交易信息進行備份實現交易的真實性和可信性。區塊鏈技術的信息不可篡改，即數據信息不能進行更改、刪除、更新，只能隨著區塊鏈的增大而增加，這種特性使支付系統更加安全、可靠。

3.5 利用數字簽名技術解決交易中的安全問題

針對農產品交易中出現的安全問題，可以采用區塊鏈數字簽名技術解決，如圖4所示。數字簽名技術的農產品交易步驟如下：

圖4 區塊鏈數字簽名技術的交易過程

Step1:農產品生產商利用私鑰對上一次的交易和下次要進行交易的客戶進行數字簽名，并將簽名信息附加在貨幣的末尾形成一個交易單；

Step2:農產品生產商將交易單進行全網廣播，每個節點將收到交易信息并且納入一個區塊中，每次交易都會產生一次數字簽名，形成交易單，創建新的區塊；

Step3:全網節點對區塊記賬的正確性進行核對，正確后競爭下一個區塊，形成合法區塊鏈。

4 區塊鏈技術在農產品電商應用中存在的問題及解決途徑

區塊鏈技術正處于研究階段，技術本身并不成熟，其在農產品電商的應用過程中會出現某些問題。

4.1 應用標準問題

“區塊鏈+電商”在農產品電商領域的應用標準，涉及到多個參與主體，標準的制定面臨著較大困難。為了推動“區塊鏈+電商”應用的真正實現，各方面的主體必須通力合作，制定切實有效的行業標準。構建“區塊鏈+電商”農產品平臺時要綜合考慮區塊鏈技術的應用標準，可參照區塊鏈標準《區塊鏈參考架構》進行電商平臺的應用設計[22]。目前，安全性和認證標準都是持續研究的熱點[23]。

4.2 安全問題

“區塊鏈+電商”技術在渭南市農產品領域進行應用時并不是絕對安全的，若某節點能夠聚集全網超過50%的算力，就有可能對數據進行破壞。使整個平臺遭受攻擊，造成大量信息泄露。而且雖然可以通過區塊鏈技術查詢到農產品的所有交易信息，但由于比特幣持有者可以依靠其匿名性，導致對其很難進行跟蹤，是非法交易的一個漏洞。對安全問題的防范除了可以通過相關法律的制定進行約束外，還可以采用技術手段加以防范，如采用安全穩定的協議，利用密碼技術防止算力異常集中導致的信息泄露等安全問題。

4.3 效率問題

區塊鏈技術的去中心化特點是全部的節點都會進行計算和存儲，在電商平臺進行大量的計算導致系統運行時間增多，維護成本變高，系統運行效率變低。該問題可以用可信ID進行解決，它能有效解決農產品電商平臺在推廣過程中的數據不透明及刷單、刷量、刷評論等惡意行為。減少大量算力計算對網絡的要求，幫助農產品電商平臺從源頭把控數據的真實性與全面性。但是，中國農產品種類繁多，使得區塊鏈上會存放大量的數據，信息存取節點的增加導致其安全性和不可篡改性難度增加，因此，在區塊鏈結構復雜時，應該有相應的技術保證其運行效率。

4.4 技術問題

區塊鏈中涉及的農產品信息從生產、加工、包裝、運輸、經銷、消費環節都涉及信息技術，如農產品信息的錄入、管理等過程離不開信息技術的應用。因此，在農產品生產供應的各個環節涉及到的人員必須具備應用信息技術的能力，這樣，導致農產品電商在區塊鏈技術的應用中技術成本增加，因此，培養具備信息技術素養的相關人員也是區塊鏈技術在農產品電商應用的一個巨大挑戰。

區塊鏈技術的成熟度不夠使得其在農產品電商中的應用面臨著諸多的挑戰，如：應用程序的缺乏，跨境支付、物流、產品品控等沒有真正落地。因此，還需要進一步研發以取得技術上的突破。

4.5 系統運行效率問題

農產品由于種類不同、生產周期不一致、涉及地域較多，其從產品到銷售環節涉及多個主體，使得區塊鏈上的信息存取節點增加，導致整個區塊鏈中存放著大量的農產品電子數據，數據的龐大及復雜性不僅影響了系統運行效率，而且增加了安全性、不可篡改性難度?？梢钥紤]根據農產品的種類或者區域進行分類添加至“區塊鏈+電商”平臺提高系統運行效率。

4.6 道德問題

農產品的真實性信息審核，是通過監管部門(政府或者負責農產品行業機構的部門)對農產品的真實性、質量進行監督、審核。但是人為的審核、監督過程存在道德風險，道德風險的防范可以將審核者、監督者的姓名、單位、身份等信息存儲于區塊鏈中，使發生問題的農產品有據可查、有據可依。

5 結束語

綜上所述，分析了目前農產品電商存在的問題，如農產品從生產到消費等環節中的溯源及流通問題、農產品交易中雙方的信任和交易支付等問題。在傳統的農產品電商中引入區塊鏈技術，依據區塊鏈技術的優勢，結合區塊鏈技術去中心化、不可篡改、共享賬本等特征，將其應用到農產品供應的各個環節，從而有效解決傳統農產品電商面臨的問題。