基于區塊鏈的進口產品溯源設計

辛圣瑤XIN Sheng-yao；劉俊艷LIU Jun-yan；藍穎慧LAN Ying-hui

（青島科技大學，青島 266061）

0 引言

在信息技術、互聯網技術高速發展的今天，信息透明度高且傳遞速度快，這使得以信息不對稱為價值體現的傳統貿易型企業的生存空間受到嚴重沖擊。同時，終端消費者對產品的關注從產品的數量或種類、品牌逐漸向產品的質量與產品可信度轉移，消費者對買賣過程信任感不僅僅滿足在用時間成本建立起來的良好信譽貿易商身上，更想知道貿易商提供的產品本身是否更值得信賴，包含產品生產、存儲、運輸、銷售等各個環節信息的產品溯源流程就需要更準確化、專業化和透明化。

因此傳統貿易型企業需要重新思考及定位其在全球貿易中作為中間商的地位與作用，消費者的需求變化也促使傳統外貿企業需要從終端消費者出發，對產品溯源流程的每一環節的信息數據的錄入、整理和分析提供保障，調整傳統貿易型企業的價值輸出內容，重構其在采購與銷售鏈條中的服務價值，重新創造客戶粘性，讓貿易過程更透明，讓產品信息更透明，實現轉型發展。

區塊鏈作為一種具有去中心化、開放性、自治性、信息不可篡改性以及匿名性等特征的新型應用模式，是一種按照時間順序將數據區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數據結構，并以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。它作為去中心化記賬平臺的核心技術，廣泛應用于能源、醫療、保險、供應鏈和大數據等領域。李彬、覃秋悅等[1]針對現有分布式能源運營模式，研究了區塊鏈技術對于分布式能源P2P交易的適用性。佘維、陳建森[2]針對醫療數據的隱私安全和授權分發、安全傳輸問題，提出運用區塊鏈調用全同態加密算法實現在共享雙方間只有密文數據傳輸并且可以進行密文計算。在保險行業，唐金成、杜先培[3]運用SWOT分析法揭示了區塊鏈技術應用于保險業所具有的重構信用、唯一性識別、提高保險營銷效率等優勢；學者王成[4]則通過通用模型和架構規劃方法，設計了基于區塊鏈的保險行業信息系統。在供應鏈領域，譚征[5]根據區塊鏈的“去中心化”特性，從物流交易主體、機制、過程中三個視角出發，提出構建“點鏈網”式區塊鏈物流系統；曹洋等[6]學者提出構建供應鏈信息共享管理區塊鏈，為供應鏈內的信息共享提供一種新的模式；閆妍、張錦[7]則以區塊鏈技術應用供應鏈參與者信息共享的影響為前提，采用Stackelberg博弈研究供應鏈參與者的決策利潤。在大數據領域，王海龍等[8]學者利用區塊鏈和數字水印技術，實現了對大數據起源的確認；MedRec[9]在探索醫療數據訪問控制問題時，基于以太坊平臺將智能合約與訪問控制相結合進行自動化的權限管理,實現了對不同組織的分布式醫療數據的整合和權限管理；楊德欽、岳奧博、楊瑞佳[10]將區塊鏈技術與項目管理職能信息集成、項目信息采集系統進行整合，構建了基于智慧建造的工程項目信息集成管理平臺。

本文針對傳統外貿行業問題，研究如何將區塊鏈技術應用到傳統外貿行業，打破現有研究在外貿業的瓶頸，面向產品生產、儲運、交易、使用全過程，探索助力傳統外貿行業的產品溯源新模式，實現了B2C過程中產品全生命期的可視化跟蹤與區塊鏈技術在供應鏈與大數據領域的融合應用，設計專屬外貿進口產品的溯源節點及流程，讓產品的生產、周轉、交易、使用過程更透明、更安全、更可信，真正解決傳統溯源過程中的安全隱患，打造較傳統方法更靈敏、更安全、專屬性更強的溯源技術。

1 產品溯源系統建設痛點

“溯源”是經常被應用于現代供應管理中的一種重要手段。產品溯源系統通過記錄產品在生產、運輸、銷售過程中各個環節的數據信息來實現對產品原材料獲取、生產加工、物流運輸等環節的監控。伴隨著食品安全和跨境進口產品等問題受大眾關注的程度的提高，相關應用于產品溯源的技術越來越受到關注。

1.1 系統各部分之間信任度不夠

在產品溯源系統中，溯源信息通常由不同的組織或部門進行添加。這就容易造成各部門或組織獨立建設、獨立發展、動態且彼此不信任，從而難以實現系統間共享數據。

1.2 中心化的管理方式

目前的溯源系統是由某一管理組織或部門提出相關規范并維護、管理，同時強制要求下游企業按照規范錄入溯源信息。這種中心化的管理方式要求管理機構絕對可靠，也就是管理者需要獲得用戶與溯源系統參與者的信任，并且需要付出極大的成本來保障數據的安全性。

1.3 監管困難

隨著跨境電商的流行，進出口商品監管現階段面臨如假貨、刷單、虛假宣傳頻發[11]、產品通檢時間長、物流數據難獲取且真實性難辨別等諸多挑戰，且監管體制不完善、監管技術落后等因素[12]一直影響著進出口產品的監管效率和監管力度。

1.4 責任不明確

產品質量問題責任主體難以確定，一旦產品出現質量問題，現有追溯體系無法精準、快速地確認質量問題發生的責任主體，從而致使整體追溯時間長、追溯效率低，逐漸降低了消費者對追溯系統的使用意愿及對追溯系統的信任度。

1.5 產品造假、信息造假現象嚴重

在產品流通過程中，常常會出現以下現象：正品的標簽信息會被贗品復制；標簽信息不全，無法準確追溯產品的上一環節；每個環節不進行數據共享，導致產品信息不明確，數據質量難以保證；產品溯源標簽不唯一，產品生產和流轉數據可修改上傳或選擇性上傳，這就造成竄貨及信息造假問題。

實現系統各部分之間信息互通、互相信任、數據開放、去中心化、信息不可篡改，突破現有的監管模式，在通檢效率與產品質量之間找到平衡點，減少流通環節，降低企業成本，確保正品的質量和信息的準確度，提高產品質量和企業知名度已勢在必行。

2 基于區塊鏈的產品溯源系統解決方案

區塊鏈技術的分布式點對點網絡結構、單向哈希算法、動態聯盟共識機制、基于密碼學的數字簽名在解決產品溯源系統各主體缺信、中心化管理方式、產品追責困難等方面具有獨有優勢，且該技術可作為分布式數據庫與“物聯網”、“人工智能”等領域結合，對大量復雜的交易數據進行處理，并在處理過程中自動對聯盟企業供應鏈進行更新修正。由此，參與區塊鏈聯盟的企業不需浪費時間進行博弈，可最大程度保證交易數據不被篡改及信息對稱，降低企業溝通成本的同時提高供應鏈企業應對不確定性風險的能力。

基于區塊鏈技術的進口產品溯源系統整體架構由存儲層、網絡層、應用層組成，生產商、進口商、零售商、物流商四大溯源主體在監管部門的核查下實現各方信息共享，由此建立互信機制并完成追責工作，消費者可通過掃碼等途徑查看并反饋整鏈溯源信息。其中，所有節點用戶經應用層接口輸入溯源信息進行交易,經網絡層POW共識等技術處理后備案于存儲層。系統架構功能圖如圖1所示。

圖1 系統架構功能圖

整條鏈的所有交易角色作為礦工認證的共識節點存在，各節點在鏈中自由進出，共同維護整鏈運作并于存儲層搭建P2P網絡，當有一筆新的交易產生時，每個節點完成對此筆交易的驗證與備份后，包含交易發生時間、負責人數字簽名等重要內容的交易信息成功加入區塊，各區塊信息同步共享，一旦發現有節點惡意篡改入鏈信息，系統自動將其踢出區塊鏈網絡，實現交易主體的去中心化管理及協同互聯，有效防止竄件、丟件，保證溯源信息完整性，各方主體錄入信息有跡可循、問題產品追溯有憑有據，根據用戶反饋可實現產品追責、企業內部績效考核，系統溯源具體流程及各節點功能如圖2，節點信息存儲模式如圖3所示。

圖2 系統溯源管理流程圖

圖3 節點信息存儲模式

該溯源系統共設置生產商、進口商、零售商、物流商、監管部門、顧客六大交易主體，保證不同企業、承運商間交易共享與信息完整。生產商相關負責人根據產品加工過程錄入詳細生產信息，同時介紹商品信息、包裝信息、企業信息，不同信息負責人私鑰簽名后創建交易，作為共識節點經全網廣播進行信息驗證，驗證通過則錄于區塊鏈底層存儲層，同時其他節點同步具有查詢本次與歷史信息和追蹤貨物的功能，反之該節點需重新錄入信息創建交易。

與之類似，進口商、零售商作為由生產商至顧客的經銷商，物流商作為多式聯運的承運商，需在收貨時仔細檢查商品狀態，若商品狀態良好，則將各主體規定信息簽名后錄入系統進行下一步工作，若出現包裝損壞、竄貨、丟件等現象，及時簽名登記追根溯源，不僅及時追溯問題環節與簽名負責人，還可有效防止問題產品流入消費市場，各交易主體協同認證，所有信息同步共享不可篡改，若產品經某一承運商或經銷商時反復出現失誤，將嚴重影響該主體信譽，監管部門可據此做出相應的調整或獎懲，上下游主體也可趨利避害，選擇更優合作伙伴。顧客在收到貨物后，可掃碼查看整鏈信息，并提出相應反饋信息。在各方主體監督認證下，整個進口產品交易過程具有鏈條性、系統性、覆蓋性，所有交易信息具有透明性、一致性和真實性，徹底解決各方主體信任缺失、監管困難、責任不明等溯源痛點，促進集體決策與激勵管理。

3 結束語

本文針對進口產品溯源系統各方主體信任缺失、中心化管理、監管困難、責任不明等問題，提出構建基于區塊鏈技術的進口產品溯源系統，旨在為產品溯源的研究與建設提供新的思路方法。該溯源系統通過產品進口流程確定生產商、物流商、進口商、零售商、監管部門五大主體為溯源數據點，根據各節點的功能繪制管理流程圖并選擇節點數據存儲模式，利用區塊鏈的分布式數據庫、私鑰簽名防篡改、節點信息公開可追溯等特點，真正實現各數據點信息共享及生產商、物流商、進口商、零售商、監管部門多方共贏，打破信息孤島、完善信用體系，充分發揮數據采集、集成的有效性和應用性，實現產品溯源工作與區塊鏈技術的融合發展，有助于擴展區塊鏈技術的實際應用領域，帶動產品溯源系統的建設與完善。