基于區塊鏈的醫用緊急物資配置探索

山東職業學院 王加

區塊鏈技術特征與醫用緊急物資調配需求高度契合，因此區塊鏈技術能高效解決醫用緊急物資調配中存在的問題，保障醫用緊急物資調配合理、高效、有序。

一、醫用緊急物資調配區塊鏈基礎架構

（一）物資調配各方資格認證，保障區塊鏈網絡機密性

醫用緊急物資調配的參與方包括供給方、需求方、物流公司、監管部門。醫用緊急物資供給方包括捐贈方、國家物資儲備、生產企業、關聯企業，其中，國家物資儲備主要指醫用緊急物資儲備，關聯企業指經過一定的技術改進可以生產醫用緊急物資或中間產品的企業，如新冠肺炎疫情中石化集團轉產口罩“心臟”熔噴布，為提高我國口罩產量提供支持；飲料企業轉產消毒液；童裝廠改做防護服等，關聯企業在醫療緊急物資生產中發揮重要作用。醫用物資需求方包括醫院、社區一線工作者和各區縣單位，醫院是醫用緊急物資的主要需求方，為簡化流程，區縣單位包括防護一線公安干警、社區網格員、志愿者等。物流公司需達到承運標準，承運標準由國家規定，物流承運是醫用緊急物資調配的關鍵環節。監管部門主要由政府部門擔任，所有參與主體的行為均記錄在區塊鏈中，有利于監管部門實時動態監督物資調配狀態。

政府應為物資調配各參與方頒布資格標準文件，醫院作為物資需求重點單位，也是疫情防控的重點部門，政府應明確規定進入區塊鏈的醫院類別、等級、防控條件等。國家應對醫用緊急物資生產企業和關聯企業制定嚴格的認定標準，符合條件的企業通過成員權限管理進入區塊鏈。國家物資儲備庫應明確醫用緊急物資儲備量及儲備種類，以應對未來可能出現的突發公共衛生事件。國家應對物流公司是否擁有獨立運輸飛機、員工管理、保密協議履行等方面作出規定。政府應嚴格規定各參與方的標準，這些標準文件的數據也會存儲在區塊鏈中。只有經過身份認證、符合資格的主體才能成為聯盟鏈的節點，進而保障區塊鏈信息安全可靠。

（二）鏈碼服務運營智能合約，保障點對點傳輸

鏈碼分系統鏈碼和用戶鏈碼，系統鏈碼不能隨意操作和修改，通過標準接口調用，用于支持配置管理、背書簽名、鏈碼生命周期管理等功能。用戶鏈碼指可以自定義編寫的智能合約代碼，支持打包、部署、安裝、調用、升級等操作。Hyperledger Fabric架構中智能合約定義為鏈碼，智能合約一般運行于獨立的虛擬機中，而在Fabric構架中，鏈碼運行在Docker容器中。Docker是開源的應用容器引擎，開發者可以將應用及依賴包復制到容器，然后發布到任何Windows機器或Linux機器上，實現虛擬化。容器提供安全且輕量級的沙盒運行模式，相互之間沒有任何接口。鏈碼服務保障點對點信息傳輸，確保節點之間溝通順暢，促使智能合約迅速達成。

（三）加密算法保障區塊鏈信息安全

區塊鏈常見的加密算法有哈希算法、非對稱加密技術等。哈希算法（安全散列算法）是常見的單項加密算法，能將任意長度的輸入通過散列算法轉換成固定長度的輸出，該輸出值即為哈希值，這種轉換使哈希值的空間遠小于輸入值的空間，稱為壓縮映射，從而提高存儲空間的利用率。哈希算法中不同的輸入可能會散列成相同的輸出，所以不能通過輸出值來確定輸入值，即很難找到哈希算法的逆向規律，從而保障區塊鏈信息安全。非對稱加密算法有兩個秘鑰：公開密鑰和私有密鑰，如果數據用公鑰加密，則只有對應的私鑰才能解密。加密和解密用不同的密鑰，所以稱為非對稱加密算法。若加密和解密使用相同的密鑰，則為對稱加密算法。非對稱加密算法安全性更高，加密算法保障醫用緊急物資調配信息安全，防止信息泄露帶來安全隱患。

（四）區塊鏈各節點協同運作

通過身份認證的主體成為區塊鏈的節點，各節點通過共識機制管理分布式賬本，通過點對點傳輸進行信息匹配，達成智能合約。點對點（P2P）傳輸與去中心化相呼應，區塊鏈中各節點相對平等，整個區塊鏈沒有中心機構，任何兩點都可以進行數據傳輸，傳統的中心節點作用被區塊鏈分散的節點替代，提高數據的傳輸效率。

醫用緊急物資各參與方經過身份認證進入區塊鏈，由加密算法保障區塊鏈運行安全，各參與方在區塊鏈中可以點對點聯系，由共識機制發布醫用緊急物資需求或供給信息，并進行分布式儲存，鏈碼服務促使各節點供求信息迅速達成智能合約，保障物資高效合理地調配與運輸。

二、云服務增加區塊鏈分布式存儲功能

區塊鏈具有分布式存儲和共識機制等特征，對數據存儲空間要求高。朱昱錦等[9]提出云計算將區塊鏈作為研究重點，將區塊鏈當作基礎設施，在此之上搭建各種滿足用戶需求的應用，向用戶提供服務。周可等[10]提出云存儲能實現大量不同類型的存儲設備協同工作，通過軟件集合起來，對用戶端提供業務訪問和數據存儲服務。云存儲的存儲空間大、效率高，滿足區塊鏈節點多而復雜的要求，區塊鏈與云存儲相結合能更好地提高醫用緊急物資調配效率。

云服務是基于互聯網的服務增加、使用和交互模式，通過互聯網提供動態擴展的虛擬化資源。云服務提供易擴展的IT、軟件及互聯網相關服務。云存儲通過集群應用、網格技術或分布式文件系統等功能，將互聯網中大量不同類型的存儲設備通過軟件集合起來協同運作，云存儲是以存儲和管理數據為核心的云計算系統。云平臺為各機構數據存儲提供便利，但也存在很多缺點，比如，云存儲數據追蹤困難、數據與交易企業數據記錄不一致時難以達成共識、數據易丟失、數據安全性與用戶隱私保護等問題。區塊鏈共識機制與分布一致性能保證鏈條的共識與信任，區塊鏈不可篡改的時間戳可保證區塊鏈數據可追溯，區塊鏈分布式存儲保證數據存儲備份多，所以區塊鏈與云平臺契合度高。醫用緊急物資調配聯盟鏈是由上千萬個節點組成的分布式系統，需要巨大算力支撐，使每個節點都能參與管理，應用云服務平臺可以大量減少企業區塊鏈開發后端工作，增強區塊鏈分布式存儲的功能。

區塊鏈云服務模式由數據來源與采集、云服務平臺、云計算儲存和用戶層構成，數據來源于國家對物資調配各方的監管標準。醫用緊急物資標準、生產企業、關聯企業標準、醫院標準、物流公司標準等收集完的數據導入云平臺，云服務平臺通過互聯網將醫用緊急物資數據進行整合，進而根據動態的用戶需求快速獲取信息資源，同時進行可視化處理并反饋給用戶，用戶也可根據自身需求訪問云搜索、云存儲等云服務系統。用戶端與云服務平臺之間通過公有API及不可信的網絡進行數據交互，用戶端保障用戶數據及訪問權限等信息的安全性、完整性，服務器為用戶提供數據同步、數據搜索等功能，但無法獲得用戶的明文[11]，從而保障區塊鏈用戶信息安全，防止信息泄露。

云平臺采集并存儲國家規定的各參與方資格標準的數據資料，物資調配各方訪問數據時可以直接調用該云存儲，區塊鏈各節點從發布全網廣播至最后達成智能合約，相關數據都會被分布式存儲到云平臺，云平臺為區塊鏈提供強大的算力支撐和存儲空間，提高緊急物資的調配效率，為物資調配高效、有序運行提供保障。

三、區塊鏈醫用緊急物資調配流程

共享機制使區塊鏈初始化，根據哈希算法形成密鑰，密鑰體系實現客戶授權，信息傳播系統中每個節點都有獨立賬本，可進行信息廣播，點對點傳輸保障信息傳遞快速精準，物資供給與需求都可由鏈碼服務達成智能合約。

區塊鏈節點通過廣播公布交易信息，先將信息廣播到與其相連接的節點，驗證通過后信息會全網廣播，被區塊鏈中所有節點接收，并生成新的數據，將數據加到區塊鏈云存儲空間。如果信息有誤，則節點對錯誤信息驗證不通過，廢棄交易信息且不進行全網廣播。

區塊鏈由眾多區塊鏈接構成，每個區塊包含特定時間內完整的交易信息，區塊可看作賬簿的賬頁。構造的第一個區塊稱為創世塊，擁有唯一的身份（ID）識別號。創世塊后被構造的區塊都有兩個ID號，該區塊自身的ID和上一個區塊的ID。區塊鏈由所有區塊按照順序連接在一起，具有時序性，即區塊鏈的時間戳。最早被構建的區塊后面所連接的區塊越多，該區塊鏈的數據就越不容易被修改，從而形成區塊鏈數據不易被篡改的特征。生成新區塊時會發生“分叉”現象，即同一時間會生成2個區塊，則等待生成下一個區塊，最長的鏈條會被添加到主鏈上，所以區塊鏈是最長鏈，并且是唯一確定的。

（一）需求方發布醫用緊急物資需求信息

醫用緊急物資調配過程由需求方、供給方、物流公司組成，當需求方發布物資需求信息時，各節點進行驗證，當信息驗證通過時，信息全網廣播，區塊鏈各節點都能收到需求信息，生產方根據自身的生產條件選擇是否應答需求信息，進而形成物資供求智能合約，物資供求智能合約信息進行全網廣播、共識認證并分布式存儲。達成智能合約后，生產方全網廣播選擇物流公司，物流公司選擇是否應答物流需求信息，形成物流智能合約，物流智能合約全網廣播、共識認證并分布式存儲。

（二）供給方發布醫用緊急物資供應信息

生產企業、關聯企業、國家物資儲備部門根據自身的生產條件可進行全網廣播，發布醫用緊急物資供給信息，需求方根據自身物資緊缺情況選擇是否應答信息，形成物資供求智能合約，物資供求智能合約全網廣播、共識認證及分布式存儲。

四、結語

區塊鏈技術應用于醫用緊急物資調配，可以提高國家應對突發公共衛生事件的反應能力。如何將區塊鏈技術、大數據、5G技術、人工智能共同應用于突發公共衛生事件防控還需要進一步研究。同時，關于區塊鏈技術調配物資中的法律風險尚需進一步思考。隨著未來科技創新發展，將會產生更高效、更智能的醫用緊急物資調控方法。