基于區塊鏈的產品溯源方法

焦斌 張建 梁啟弟

摘 ?要：隨著經濟的迅猛發展，區塊鏈已經成為全球關注的熱點，通過該系統，保證每件商品不會出售兩次，從而防止出現假冒產品，避免廠商生產假冒產品和中間商出售假冒產品的情況產生。文章以區塊鏈應用與產品溯源的解決方法為研究對象，通過區塊鏈上從注冊信息、銷售產品、消費者溯源三個方面設計基于區塊鏈的產品溯源，提供一種溯源可信，可多級溯源，仿真偽，抗抵賴的產品溯源方案，并在最后舉例分析了一個簡單的產品溯源分析方案。

關鍵詞：區塊鏈;智能合約;產品溯源;互聯網

中圖分類號：TP391.44 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）12-0154-04

Abstract：With the rapid development of economy，blockchain has become a global hot spot. Through the system，we can ensure that every product will not be sold twice，prevent fake products，and avoid the situation that manufacturers produce fake products and middlemen sell fake products. This paper takes the application of blockchain and the solution of product traceability as the research object. Through the design of blockchain from three aspects of registration information，sales of products，and consumer traceability，it provides a product traceability scheme that can be traced reliably，multi-level traceability，fake，and anti repudiation. Finally，a simple product traceability scheme is analyzed with examples.

Keywords：blockchain;intelligent contract;product traceability;internet

0 ?引 ?言

2015年12月30日發布的《國務院辦公廳關于加快推進重要產品追溯體系建設的意見》，其主要目標是到2020年，追溯體系建設的規劃標準體系得到完善，法規制度進一步健全;全國追溯數據統一共享交換機制基本形成，初步實現有關部門、地區和企業追溯信息互通共享;采用信息技術建設追溯體系的企業比例大幅提高;社會公眾對追溯產品的認知度和接受度逐步提升，追溯體系建設市場環境明顯改善。

本公司是一家立足于自主科技創新，專注產品開發和技術服務的高新技術企業。公司核心技術團隊主要來自中南大學和國防科技大學，在視覺處理及分析、數據安全，分布式存儲、區塊鏈應用等核心技術方向建立了清晰的產品體系及配套應用。基于區塊鏈的產品溯源進行了多層次的研究和應用開發。

1 ?基于區塊鏈的產品溯源方法的介紹

區塊鏈是在無信任的環境下，整個網絡中的任意節點建立起共識機制，而無需擔心數據被篡改，實現點對點交易，協調與協作。智能合約是構建在區塊鏈的基礎上一段自動執行的代碼，其自動化和可編程的特性使區塊鏈擁有更加豐富，更加靈活的功能。結合區塊鏈和智能合約的特點，恰好可以解決傳統產品溯源的缺陷。

產品溯源成為消費者關心的焦點，許多產品溯源系統都是孤立的，導致產品在流通的過程中有假貨和竄貨現象的發生。Rochet等[1]最先提出了“雙邊市場”（Two-Sided Market）的概念。Armstrong[2]將雙邊平臺定義為：平臺向交易雙方提供不同的產品或服務，通過非對稱定價策略努力促成雙方在平臺上實現接觸和交易。鄭開濤[3]提出采用分布式存儲技術與計算技術構建全國統一的基于時空追溯碼的農產品質量安全溯源多邊平臺，并對該多邊平臺進行了總體設計。劉漢燁[4]設計了系統管理員首先從保存秘鑰的服務器中讀取公鑰，公鑰保存在PDA中。

還有一些其他類似的方法，其相同點都是通過移動互聯網將產品信息存儲在單節點上（信息集中式存儲），消費者通過掃描商家給出的二維碼獲取相應的產品信息。

2 ?區塊鏈與智能合約

區塊鏈是一種去中心化、分布式共享賬本、交易可信、不可抵賴的技術。該技術利用公鑰密碼技術保證交易數據的可信性，利用P2P網絡中每一個節點都擁有數據存儲的權限實現分布式共享賬本，進而保證了系統中數據的不可篡改。通過分布式存儲使得數據對每一個用戶都是透明的，在惡意攻擊算力不足50%時，系統是安全的。

從數據存儲的角度理解，區塊鏈是一種數據存儲的單位。一條區塊鏈中有若干個區塊，一個區塊中有若干個交易信息或其他信息。交易信息以一定的規則存儲在區塊中，區塊以一定的規則連接形成區塊鏈。區塊中存儲的具體信息是交易信息或者其他信息，輸入包括交易、輸出索引、解鎖腳本尺寸、解鎖腳本、序列號;輸出包括總量、鎖定腳本、解鎖腳本。

區塊鏈的單元是區塊，其中區塊頭部包括前驅區塊哈希值、時間戳、版本號、Merkle根、難度值、隨機數。前驅區塊哈希值指向上一個區塊哈希值。Merkle有效計算出哈希值，為本區塊所有交易提供數值。區塊鏈由若干個區塊連接而成，將上一次的區塊頭部做哈希運算得到的值填入本次區塊的前驅區塊哈希值，因此根據本次區塊可以溯源到上一區塊[5]。每個區塊都按這種方式產生，就形成一條區塊鏈。

3.2.3 ?交易信息三數據結構

當生產商將商品賣給其他人時，生產商利用其他商家的公鑰、注冊信息地址和簽名腳本構建交易信息三，并將交易信息三廣播給其他節點。其他節點收到交易信息三時，先將交易信息三放在自己的緩存隊列中，然后執行智能合約，如果交易信息三滿足智能合約中所有的條件，則將交易信息三打包到區塊鏈中等待共識;如果交易信息三不能滿足智能合約中所有的條件，則等待下一次共識。如果嘗試n次共識之后還不能滿足智能合約中的所有條件，則節點將該交易信息三從緩存隊列中刪除。

3.3 ?消費者溯源

最后零售商將產品對應的公鑰和解鎖腳本，公司注冊信息地址和解鎖腳本制作成二維碼附在產品上。消費者通過掃描產品上的二維碼提取產品公鑰和解鎖腳本，即可驗證中間商是否擁有該產品的權限，即該產品的所有權是否屬于該中間商。利用二維碼上的公司公鑰地址和解鎖腳本驗證該產品是否屬于該公司。如果驗證通過則說明該中間商提供的本人信息是真實的。根據二維碼上的產品公鑰即可在區塊鏈中找到上一次交易信息。因此可以查詢上一次的中間商信息，不斷溯源就可以找到廠商。根據廠商中的原料即可溯源原料的相關信息。消費者根據二維碼上的產品公鑰即可在區塊鏈中找到上一次交易信息中的產品編號，并用產品編號查詢賣家的已售樹，如果能找到這個商品的編號說明此商品是假貨，如果找不到，且溯源到廠家的交易信息時，和廠家的交易信息中的商品編號一致，則認為是正品。

4 ?結 ?論

本文從交易信息數據結構的設計、交易方式、智能合約探討了區塊鏈應用于產品溯源的解決方法。每一個交易信息中都含有鎖定腳本，它具有授權、證明的作用，從而防止他人假冒使用自己的信息從事非法商業活動。公司鎖定腳本另一個作用是防止商家與商家、商家與消費者之間相互抵賴。廠家或加工廠的每一次交易都有原料記錄，一方面保證原料來源的真實性，另一方面可以實現多級溯源。每一個注冊信息都含有已售樹，每出售一件商品都會往里面添加一個商品的編號，可以保證同一個商品不會出售兩次，從而防止假冒產品的出現。基于區塊鏈的產品溯源方法讓消費者溯源可信，可多級溯源，商家之間，消費者與商家之間不可抵賴。廠商不可以生產假冒產品，中間商不能出售假冒產品。

參考文獻：

[1] ROCHET J，TIROLE J. Two-sided markets：a progress report [J].Rand Journal of Economics，2006，37（3）：645-667.

[2] ARMSTRONG M. Competition in Two-Sided Markets [J].The RAND Journal of Economics，2006，37（3）：668-691.

[3] 鄭開濤，劉世洪.農產品質量安全溯源多邊平臺的研究與設計 [J].中國農業科技導報，2017，19（12）：52-58.

[4] 劉漢燁，曹課興，安強強.基于RFID技術的溯源系統產品防偽機制研究 [J].榆林學院學報，2017，27（2）：76-78.

[5] NAKAMOTO S. Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System [EB/OL].[2020-03-26].https：//bitcoin.org/en/bitcoin-paper.

作者簡介：焦斌（1978.03—），男，漢族，上海人，工程師，本科，研究方向：計算機信息化開發。