區(qū)塊鏈構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈信任：現(xiàn)狀、問(wèn)題與發(fā)展*

胡森森，黃 珊

(1.重慶工商大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400067；2.電子科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，四川 成都 611731)

一、引言

眾所周知，信任對(duì)供應(yīng)鏈而言至關(guān)重要。良好的信任關(guān)系不僅有助于抑制機(jī)會(huì)主義，降低供應(yīng)鏈企業(yè)的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，還有助于增強(qiáng)供應(yīng)鏈的靈活性，提升供應(yīng)鏈的競(jìng)爭(zhēng)力[1]，是供應(yīng)鏈聯(lián)盟進(jìn)行內(nèi)部資源整合的基礎(chǔ)[2]。在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中(以下簡(jiǎn)稱供應(yīng)鏈)，信任關(guān)系也發(fā)揮著重要的作用[3]，它一方面促進(jìn)消費(fèi)者的購(gòu)買意愿，另一方面緊密供應(yīng)鏈內(nèi)部的協(xié)作。

然而，諸如三聚氰胺奶粉、含鉻大米、含毒農(nóng)藥的豇豆等農(nóng)產(chǎn)品造假行為時(shí)有發(fā)生[4]，已經(jīng)嚴(yán)重地?fù)p害了消費(fèi)者的信任[5]。由于各成員之間缺乏利益結(jié)盟機(jī)制[6][7]，供應(yīng)鏈內(nèi)部違約現(xiàn)象也屢見(jiàn)不鮮。鑒于農(nóng)產(chǎn)品的信任品特性，迫切需要在供應(yīng)鏈內(nèi)外構(gòu)建起信任，破解信息不對(duì)稱的困境。

區(qū)塊鏈?zhǔn)前磿r(shí)間順序排列的分布式賬本。[8]區(qū)塊鏈的去中心化、集體維護(hù)、安全穩(wěn)定、不可篡改的特性為解決供應(yīng)鏈的信任問(wèn)題提供了契機(jī)。[9-12]因此，本文深入分析了供應(yīng)鏈信任問(wèn)題，旨在提供一種從區(qū)塊鏈技術(shù)角度解決傳統(tǒng)信任問(wèn)題的思考，綜述了近三年文獻(xiàn)的研究脈絡(luò)，并探討了未來(lái)研究的趨勢(shì)。

二、農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈信任問(wèn)題

由于農(nóng)產(chǎn)品易腐爛、易變質(zhì)、運(yùn)輸儲(chǔ)存要求高[13]，使農(nóng)產(chǎn)品在從產(chǎn)地到消費(fèi)終端的各個(gè)環(huán)節(jié)都容易出現(xiàn)問(wèn)題，從而打擊消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的信心。在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中，各環(huán)節(jié)參與者之間的合作行為主要是在彼此信任的基礎(chǔ)上，通過(guò)契約或合同的形式固定下來(lái)的，參與者之間的關(guān)系本質(zhì)上是一種信任關(guān)系，但由于資產(chǎn)專用性、交易雙方的信息不對(duì)稱、機(jī)會(huì)主義等因素，供應(yīng)鏈中部分成員的利益難以得到有效保障，時(shí)常出現(xiàn)農(nóng)戶違約，導(dǎo)致利益受損甚至演變成信任危機(jī)。[14][15]

增強(qiáng)信任是實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)之一。[16]信任可以驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)者與消費(fèi)者之間建立牢固關(guān)系，并克服消費(fèi)者的困惑，建立新的忠誠(chéng)度。[17]同時(shí)，信任是供應(yīng)鏈各方合作的基礎(chǔ)，有助于實(shí)現(xiàn)信息的共享，減少機(jī)會(huì)主義行為，提升合作績(jī)效。[18][19]

(一)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈外部信任問(wèn)題

供應(yīng)鏈的外部信任主要是終端消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的信任，這種信任最終轉(zhuǎn)化為對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的信心。供應(yīng)鏈上的可追溯性系統(tǒng)是消費(fèi)者信心的重要來(lái)源。Pappa等[20]認(rèn)為基于電子的可追溯系統(tǒng)是加強(qiáng)信任的工具，可確保農(nóng)產(chǎn)品的安全和質(zhì)量，保證產(chǎn)品增值，并最終為農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的透明性和可持續(xù)性提供價(jià)值。Alfian等[21]提出了一種利用RFID和物聯(lián)網(wǎng)傳感器的可追溯性系統(tǒng)，使易腐食品的位置歷史、溫度和濕度等產(chǎn)品細(xì)節(jié)在整個(gè)供應(yīng)鏈中都得到了精確的監(jiān)控，并在可追溯系統(tǒng)的網(wǎng)站中顯示，以保持客戶的信任和信心。此外，Naik等[13]提到品牌化可以帶來(lái)很高的客戶滿意度，提高客戶對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的購(gòu)買信心。Yu[22]認(rèn)為在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的運(yùn)營(yíng)流程中使用冷鏈物流服務(wù)，并構(gòu)建與運(yùn)輸、貿(mào)易、存儲(chǔ)、包裝等相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化冷鏈物流系統(tǒng)，有助于提高農(nóng)產(chǎn)品的新鮮度，以增強(qiáng)消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的信任。

(二)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈內(nèi)部信任問(wèn)題

除了傳統(tǒng)的契約手段，許多學(xué)者認(rèn)為供應(yīng)鏈的內(nèi)部信任應(yīng)建立管理信息系統(tǒng)或平臺(tái)，加強(qiáng)供應(yīng)鏈內(nèi)部成員的信息流通。鄢章華等[1]認(rèn)為不僅供應(yīng)鏈成員企業(yè)要努力增強(qiáng)自身的綜合實(shí)力，提高可信度，政府相關(guān)部門還應(yīng)為供應(yīng)鏈企業(yè)營(yíng)造良好的信任氛圍，建立信任，提供基礎(chǔ)平臺(tái)，防止信任關(guān)系的惡化；雷星暉等[23]提出供應(yīng)鏈系統(tǒng)信任管理的概念，構(gòu)建了基于組織間信任和信任文化形成等機(jī)制的供應(yīng)鏈全面信任管理體系。此外，陳冬冬[14]基于進(jìn)化博弈理論，研究農(nóng)戶和合作企業(yè)之間信任關(guān)系的演化，認(rèn)為提高長(zhǎng)期合作的期望，減少短期行為，可以增加農(nóng)戶和合作企業(yè)間的了解，提升雙方合作的默契程度，減少供應(yīng)鏈聯(lián)盟內(nèi)部的信息不對(duì)稱性，有效提升農(nóng)戶和合作企業(yè)間的信任度。

雖然上述文獻(xiàn)對(duì)供應(yīng)鏈的信任問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，但目前仍有一些關(guān)鍵問(wèn)題亟待解決：

1.供應(yīng)鏈的可追溯性系統(tǒng)不夠完善，記錄的信息粒度較粗。

2.中心化的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)容易導(dǎo)致信息不對(duì)稱、不透明，存在信任問(wèn)題，且中心化系統(tǒng)的監(jiān)管成本較高。

3.供應(yīng)鏈內(nèi)部既要保證交易信息的安全性和隱私性，又要保證信息的共享和開(kāi)放。

三、區(qū)塊鏈技術(shù)融合農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的現(xiàn)狀

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，由互不信任的多方參與者共同維護(hù)[24-26]，實(shí)現(xiàn)了可信的多方數(shù)據(jù)共享和去中心化。區(qū)塊鏈技術(shù)因其巨大潛力[27-34]，為當(dāng)前存在的問(wèn)題提供了新的解決辦法。區(qū)塊鏈技術(shù)通過(guò)加密算法、時(shí)間戳、共識(shí)機(jī)制等復(fù)雜數(shù)學(xué)算法實(shí)現(xiàn)公開(kāi)透明的信息傳播、信息可追溯和不可篡改等特性，能夠?yàn)楦髦黧w帶來(lái)有利的內(nèi)部因素和外部環(huán)境，激發(fā)信任的產(chǎn)生。[26]供應(yīng)鏈內(nèi)部因素和外部環(huán)境共同影響各個(gè)主體的信任決策，并能進(jìn)一步塑造社會(huì)信任模式。[35]在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中，區(qū)塊鏈技術(shù)可以在生產(chǎn)、加工、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、零售等各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮作用。

1.生產(chǎn)階段：區(qū)塊鏈技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，傳感器自動(dòng)記錄農(nóng)產(chǎn)品的關(guān)鍵信息，并記錄在區(qū)塊鏈中。這些關(guān)鍵信息包括：背景環(huán)境，例如土壤、水、空氣、陽(yáng)光；植物的生長(zhǎng)過(guò)程，包括種子的質(zhì)量、品種、產(chǎn)地、生長(zhǎng)條件、播種時(shí)間、采摘時(shí)間、工作方式，負(fù)相關(guān)責(zé)任的企業(yè)甚至員工等；肥料和農(nóng)藥的信息記錄和使用情況；倉(cāng)庫(kù)的相關(guān)情況。異常情況發(fā)生時(shí)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)智能合約。

2.加工階段：生產(chǎn)者直接通過(guò)區(qū)塊鏈將產(chǎn)品所有權(quán)轉(zhuǎn)讓給加工商。加工商將新數(shù)據(jù)記錄到區(qū)塊鏈中，這些數(shù)據(jù)包括：處理環(huán)境，例如溫度控制、消毒和處理設(shè)備；使用添加劑的情況；倉(cāng)庫(kù)的相關(guān)情況；加工商及有關(guān)人員的基本情況；生產(chǎn)企業(yè)和與加工企業(yè)之間的財(cái)務(wù)交易。

3.運(yùn)輸階段：在配送過(guò)程中，3T原則(時(shí)間、溫度和耐藏性)是確保食品安全性和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。因此，通過(guò)傳感器將實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)(例如溫度、濕度)記錄到區(qū)塊鏈中，當(dāng)數(shù)據(jù)超過(guò)安全標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將立即發(fā)出警報(bào)。通過(guò)使用GPS，配送中心可以對(duì)每輛運(yùn)輸卡車進(jìn)行車輛定位，并制訂最佳的配送路線以縮短配送時(shí)間。還要記錄運(yùn)輸路線、運(yùn)輸方式和運(yùn)輸時(shí)間等。

4.零售階段：零售商在區(qū)塊鏈中存儲(chǔ)收到的產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量的詳細(xì)信息，傳感器定期將有關(guān)零售環(huán)境狀態(tài)的信息自動(dòng)存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中。由于農(nóng)產(chǎn)品壽命短，零售商可以使用可追溯系統(tǒng)監(jiān)視產(chǎn)品的新鮮壽命，更換接近保質(zhì)期的產(chǎn)品。

5.消費(fèi)階段：零售商在區(qū)塊鏈中存儲(chǔ)有關(guān)已售產(chǎn)品的詳細(xì)信息，而消費(fèi)者能夠在購(gòu)買產(chǎn)品之前透明地驗(yàn)證產(chǎn)品的整個(gè)歷史。若發(fā)生食品質(zhì)量安全事故，可以立即找到有缺陷的產(chǎn)品。消費(fèi)者可以使用手機(jī)連接到Internet/Web或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序掃描與食品相關(guān)的QR碼，查看與產(chǎn)品相關(guān)的所有信息。

目前，已有許多公司致力于區(qū)塊鏈技術(shù)在供應(yīng)鏈方面的應(yīng)用，打造具有高度競(jìng)爭(zhēng)力的供應(yīng)鏈。[36][37]在農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域，為了增強(qiáng)整個(gè)供應(yīng)鏈的信任和可靠性，存儲(chǔ)記錄的防篡改至關(guān)重要。阿里巴巴和京東等多家巨頭企業(yè)都在積極落實(shí)區(qū)塊鏈?zhǔn)称匪菰错?xiàng)目，利用區(qū)塊鏈技術(shù)追蹤食品生產(chǎn)、加工、銷售等全流程[7]。IBM和沃爾瑪在中國(guó)豬肉和美國(guó)芒果的食品供應(yīng)鏈項(xiàng)目中都使用了區(qū)塊鏈技術(shù)。

四、區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建供應(yīng)鏈信任的研究進(jìn)展

供應(yīng)鏈的產(chǎn)品和信息流從上游企業(yè)流向消費(fèi)者的方向稱為供應(yīng)鏈跟蹤系統(tǒng)，從消費(fèi)者流向上游企業(yè)的方向稱為可追溯性系統(tǒng)。在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上，區(qū)塊鏈技術(shù)在供應(yīng)鏈跟蹤系統(tǒng)和可追溯性系統(tǒng)中發(fā)揮作用，前者可提高供應(yīng)鏈成員之間交易的信任度，后者便于消費(fèi)者追溯產(chǎn)品來(lái)源以增加信心。

(一)面向可追溯的供應(yīng)鏈系統(tǒng)

產(chǎn)品信息的透明度可以顯著提高消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的信任度，增強(qiáng)消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)的信心。因此，農(nóng)產(chǎn)品的可追溯性是形成良好品牌形象和信任的保證。區(qū)塊鏈技術(shù)能夠在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)建起信任關(guān)系[34][38-40]，它通過(guò)農(nóng)產(chǎn)品數(shù)字化實(shí)現(xiàn)跨多個(gè)實(shí)體的跟蹤，從而克服數(shù)據(jù)存儲(chǔ)隔離和主體間信任缺失的問(wèn)題[41][42]。

新興的區(qū)塊鏈技術(shù)、邊緣計(jì)算架構(gòu)與傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)不斷融合發(fā)展，構(gòu)建起當(dāng)前可追溯系統(tǒng)的技術(shù)支柱，如表1所示。Baralla[43]認(rèn)為可以通過(guò)促進(jìn)供應(yīng)鏈中企業(yè)之間的信任度來(lái)消除中心化，消費(fèi)者通過(guò)簡(jiǎn)單的QR碼掃描來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)品的質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品信息的溯源。Caro等[34]提出了一種可追溯方案AgriBlockIoT，它采用以太坊和Hyperledger Sawtooth，并且無(wú)縫集成供應(yīng)鏈上生產(chǎn)和消費(fèi)數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，用于農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈管理。為了確保從農(nóng)場(chǎng)到餐桌的食品安全，Ricardo[44]和Daniel[45]等人分別采用區(qū)塊鏈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)牛奶和雞蛋生產(chǎn)的全程可追溯，Ricardo的方案還融合了邊緣計(jì)算的架構(gòu)。Tian[46]和Mondal等[47]構(gòu)建的可追溯系統(tǒng)主要依靠RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈生產(chǎn)、加工、貯藏、配送和銷售環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集、流通和共享，使用區(qū)塊鏈技術(shù)來(lái)保證在這個(gè)可追溯系統(tǒng)中共享和發(fā)布的信息是可靠和真實(shí)的。他們的追溯系統(tǒng)不僅覆蓋了農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的每個(gè)企業(yè)，還包括一些強(qiáng)力部門，如政府部門和第三方監(jiān)管機(jī)構(gòu)。Casino[48]和Salah[49]將智能合約應(yīng)用到可追溯系統(tǒng)中，進(jìn)一步整合了供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)直接的信任關(guān)系。Casino的區(qū)塊鏈和智能合約的可追溯性模型，把供應(yīng)鏈的主體分為兩部分：上游成員(如農(nóng)民、食品生產(chǎn)商、制造商)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在中央服務(wù)器或星際文件系統(tǒng)(IPFS)中；下游成員(批發(fā)商、分銷商、零售商)使用智能合約，以提供更好的消費(fèi)服務(wù)和質(zhì)量保證。

表1 文獻(xiàn)所采用的新興技術(shù)

在實(shí)踐方面，中興云鏈在2017年開(kāi)發(fā)出國(guó)內(nèi)首個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的有機(jī)食品溯源和防偽系統(tǒng)，并運(yùn)用該技術(shù)追溯黑龍江有機(jī)大米、內(nèi)蒙古紅酒等農(nóng)產(chǎn)品，以確保其質(zhì)量安全。[50]眾安科技開(kāi)發(fā)的“步步雞”區(qū)塊鏈項(xiàng)目，消費(fèi)者掃碼進(jìn)行防偽驗(yàn)證，也增強(qiáng)了消費(fèi)者信心。AgriDigital平臺(tái)是一個(gè)基于云的應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的全球農(nóng)業(yè)供應(yīng)鏈，在食品可追溯、實(shí)時(shí)支付、數(shù)字托管和供應(yīng)鏈金融等方面已經(jīng)進(jìn)行了全球領(lǐng)先的試點(diǎn)。

綜上所述，大部分農(nóng)產(chǎn)品可追溯模型都將區(qū)塊鏈技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備用于收集供應(yīng)鏈中生產(chǎn)和交易的相關(guān)數(shù)據(jù)；邊緣計(jì)算技術(shù)用于就地處理和分析相關(guān)數(shù)據(jù)，降低區(qū)塊鏈上數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存成本；IPFS解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問(wèn)題，便于查詢特定交易；智能合約用于自動(dòng)執(zhí)行相關(guān)預(yù)定操作。

(二)面向跟蹤的供應(yīng)鏈系統(tǒng)

信息經(jīng)濟(jì)學(xué)認(rèn)為事前的信息不對(duì)稱會(huì)造成“檸檬市場(chǎng)”，事后的信息不對(duì)稱容易引發(fā)道德風(fēng)險(xiǎn)。[51]區(qū)塊鏈技術(shù)可以建立企業(yè)信息交流的渠道，確保合作企業(yè)的相關(guān)信息真實(shí)可靠，以促進(jìn)供應(yīng)鏈中各種交易的順利開(kāi)展。值得注意的是，在促進(jìn)供應(yīng)鏈企業(yè)信息可信共享的同時(shí)，也要有相關(guān)措施確保企業(yè)機(jī)密信息的隱私性。

在非洲，Kamilaris等[40]使用智能合約來(lái)管理當(dāng)?shù)氐男∫?guī)模合作社，促進(jìn)其谷物產(chǎn)品的銷售。首先，該合作社通過(guò)智能合約制定銷售條款，買家簽署合約支付代幣后，該智能合約由區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。如果通過(guò)驗(yàn)證，買家會(huì)自動(dòng)接收到谷物倉(cāng)庫(kù)智能鎖的訪問(wèn)碼獲取谷物。買賣雙方通過(guò)智能合約建立信任，交易過(guò)程變得更透明、更公正。Leng[52]提出“用戶信息鏈”和“事務(wù)鏈”雙鏈結(jié)構(gòu)的農(nóng)業(yè)供應(yīng)鏈，大大提高了公共服務(wù)平臺(tái)的可信性和系統(tǒng)的整體效率。該架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)交易信息的開(kāi)放性、安全性，并兼顧企業(yè)信息的隱私性，能夠自適應(yīng)地完成資源的尋租和匹配，使供應(yīng)鏈合作企業(yè)之間相互信任。Longo[8]設(shè)計(jì)了一種軟件連接器，將以太坊區(qū)塊鏈與企業(yè)信息系統(tǒng)連接起來(lái)，使公司可以與具有不同可見(jiàn)性級(jí)別的合作伙伴共享信息，并通過(guò)區(qū)塊鏈檢查數(shù)據(jù)的真實(shí)性、完整性和不變性，從而建立信任。

(三)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的共識(shí)機(jī)制

共識(shí)機(jī)制在維護(hù)區(qū)塊鏈中記錄內(nèi)容的安全性和合法性方面起著關(guān)鍵作用。農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中，傳感器實(shí)時(shí)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，交易量較大，對(duì)區(qū)塊鏈的各種性能要求較高。Azzi等[38]認(rèn)為在供應(yīng)鏈中部署區(qū)塊鏈應(yīng)用，應(yīng)充分考慮以下需求來(lái)保證共識(shí)：第一，區(qū)塊鏈的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如吞吐量、延遲、容量和可伸縮性等；第二，存儲(chǔ)架構(gòu)。Azzi采用了雙存儲(chǔ)架構(gòu)來(lái)處理大量數(shù)據(jù)，并且引入私有區(qū)塊鏈；第三，統(tǒng)一的接入設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)，如速度、數(shù)據(jù)速率、通信范圍、功耗、成本或通信協(xié)議；第四，數(shù)據(jù)安全。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)跟蹤設(shè)備進(jìn)行身份驗(yàn)證、傳輸或收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和簽名，以提供一個(gè)安全和可靠的可追溯系統(tǒng)。

區(qū)塊鏈有三種主流共識(shí)機(jī)制，即工作量證明(PoW)、權(quán)益證明(PoS)和有向無(wú)環(huán)圖(DAG)。[53][54]采用工作量證明(PoW)的系統(tǒng)中，參與者利用算力來(lái)競(jìng)爭(zhēng)記賬權(quán)，會(huì)造成大量的能源消耗[55]、高延遲、低事務(wù)處理率。[45][56]因此，PoW使農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中的企業(yè)造成資源浪費(fèi)，并且提高企業(yè)運(yùn)營(yíng)的成本，鮮有農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈采用。

在PoS中，記賬權(quán)取決于節(jié)點(diǎn)擁有的權(quán)益輕重。PoS是一種節(jié)能的共識(shí)協(xié)議，它是利用內(nèi)部代幣激勵(lì)的方式，而不是消耗大量計(jì)算能力來(lái)達(dá)成共識(shí)。[57]黃建華[53]和Bugday[58]等賦予節(jié)點(diǎn)相應(yīng)的信任度、聲譽(yù)值，來(lái)構(gòu)建以信任為基礎(chǔ)的共識(shí)機(jī)制。相比傳統(tǒng)PoS共識(shí)機(jī)制，以上兩種基于信任的共識(shí)機(jī)制更容易識(shí)別出惡意節(jié)點(diǎn)，提高了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的安全性和可靠性，并提高農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中數(shù)據(jù)的可信度。

黃建華[53]構(gòu)建了基于動(dòng)態(tài)授權(quán)的信任證明機(jī)制(proof of trust，簡(jiǎn)稱 PoT)，并且在該機(jī)制的基礎(chǔ)上修正了諸如權(quán)益粉碎攻擊和賄賂攻擊等現(xiàn)有區(qū)塊生成辦法中存在的問(wèn)題。PoT將區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分為礦工節(jié)點(diǎn)和基本權(quán)益代表節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)參與創(chuàng)建區(qū)塊的行為賦予其相應(yīng)的信任度，基本權(quán)益代表節(jié)點(diǎn)對(duì)區(qū)塊進(jìn)行簽名操作且賦予其信任度，再根據(jù)區(qū)塊的信任度權(quán)重競(jìng)爭(zhēng)上鏈。Bugday[58]提出了基于聲譽(yù)的模型，響應(yīng)時(shí)間、響應(yīng)類型和系統(tǒng)中的金額這些特征值被用于計(jì)算聲譽(yù)。在系統(tǒng)建立之初，預(yù)定節(jié)點(diǎn)組成可信的節(jié)點(diǎn)。這些可信節(jié)點(diǎn)將計(jì)算其他節(jié)點(diǎn)的聲譽(yù)值，并選擇聲譽(yù)值更高的節(jié)點(diǎn)，重新構(gòu)建新的可信節(jié)點(diǎn)。

DAG共識(shí)機(jī)制通過(guò)有向無(wú)環(huán)圖使用多個(gè)并行鏈，提高了事務(wù)處理速度，也日益受到學(xué)者們的關(guān)注。當(dāng)前使用有向無(wú)環(huán)圖的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)每秒能處理多達(dá)10 000個(gè)事務(wù)，并且顯著降低了供應(yīng)鏈成本。[55]DAG共識(shí)機(jī)制適用于物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，而農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上有許多生成大量數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，因此DAG共識(shí)機(jī)制適用于農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的情況。Tangle是一種典型的把DAG共識(shí)機(jī)制用于儲(chǔ)存交易的區(qū)塊鏈系統(tǒng)。Tangle允許不同的分支最終合并到鏈中，當(dāng)新的事務(wù)到達(dá)速度很快時(shí)，確認(rèn)率和每秒事務(wù)數(shù)(TPS)比PoW和PoS高得多。[54]

五、障礙和挑戰(zhàn)

從深層次來(lái)看，在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中建立消費(fèi)者信心，幫助消費(fèi)者更有效、更清晰地識(shí)別優(yōu)質(zhì)、安全的農(nóng)產(chǎn)品，還存在如下的障礙和挑戰(zhàn)。

第一，區(qū)塊鏈技術(shù)常與云計(jì)算、邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新興的信息技術(shù)相結(jié)合，不僅要實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)的集成，還要實(shí)現(xiàn)它們的互操作性。目前標(biāo)準(zhǔn)化接口還不統(tǒng)一，共享數(shù)據(jù)的安全性還有待進(jìn)一步完善，數(shù)據(jù)的全部潛力還有待開(kāi)發(fā)。

第二，區(qū)塊鏈技術(shù)無(wú)法阻止人為作假信息的錄入，因此應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的前提取決于企業(yè)有控制農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的意愿，并且能夠?qū)?shí)際情況記錄下來(lái)。農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)管理，完善監(jiān)督體系，確保數(shù)據(jù)的自動(dòng)化錄入。

第三，對(duì)農(nóng)戶和中小企業(yè)而言，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的成本仍然較高，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性也是亟待解決的突出問(wèn)題。

第四，區(qū)塊鏈技術(shù)如何在確保信息共享的前提下保證信息的隱私性？比特幣、以太坊的每個(gè)節(jié)點(diǎn)全量存儲(chǔ)著全部交易數(shù)據(jù)，每個(gè)用戶可見(jiàn)證任何用戶的交易歷史。在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中，區(qū)塊鏈隱私保護(hù)的難點(diǎn)在于既要隱藏交易細(xì)節(jié)，又要驗(yàn)證交易的有效性，這種共同見(jiàn)證雖保證了數(shù)據(jù)的可靠性，卻犧牲了數(shù)據(jù)隱私。

六、未來(lái)的發(fā)展方向

信任對(duì)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈而言具有重要作用，建立信任是企業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一。新技術(shù)對(duì)降低不確定性有很大作用，因?yàn)樗鼈冊(cè)试S實(shí)時(shí)獲取精確數(shù)據(jù)，而實(shí)時(shí)信息工具為企業(yè)提供了新的機(jī)會(huì)，使企業(yè)能夠?qū)?yīng)條件的變化做出更快的反應(yīng)。[11]因此，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)是農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中企業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)，從目前的應(yīng)用實(shí)踐看來(lái)，未來(lái)的研究可能集中在以下幾個(gè)方面。

第一，未來(lái)可以在區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制方面進(jìn)行創(chuàng)新，提出適用于農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈實(shí)際情況的共識(shí)機(jī)制，目的是攻克區(qū)塊鏈技術(shù)吞吐量、延遲、容量和可擴(kuò)展性等技術(shù)難關(guān)，建立消費(fèi)者信任和合作企業(yè)之間的信任，促進(jìn)供應(yīng)鏈中合作的展開(kāi)。一方面，DAG共識(shí)機(jī)制無(wú)須交易費(fèi)用，對(duì)計(jì)算能力要求低，在上鏈成本、交易確認(rèn)速度和可擴(kuò)展性方面均優(yōu)于傳統(tǒng)區(qū)塊鏈，未來(lái)可對(duì)DAG進(jìn)行進(jìn)一步研究；另一方面可將多種共識(shí)機(jī)制進(jìn)行混合與優(yōu)化，揚(yáng)長(zhǎng)避短。

第二，提高區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)隱私保護(hù)能力。應(yīng)從技術(shù)和管理方面對(duì)鏈上信息進(jìn)行有效的管控和監(jiān)督，確保隱私數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠加密。一是研究環(huán)簽名、零知識(shí)證明、同態(tài)加密等方案的混合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的身份驗(yàn)證；二是對(duì)智能合約進(jìn)行創(chuàng)新，將敏感數(shù)據(jù)記錄在可信任的智能合約中，研究基于智能合約的訪問(wèn)控制機(jī)制；三是對(duì)異常節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)機(jī)制進(jìn)行深入研究，以防止惡意節(jié)點(diǎn)盜取隱私。

第三，在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中應(yīng)用聯(lián)盟鏈，將在隱私保護(hù)、安全可信等方面具有優(yōu)勢(shì)。研究聯(lián)盟區(qū)塊鏈的關(guān)鍵是發(fā)展高性能、高可用性和高可擴(kuò)展性的技術(shù)。其中，高可擴(kuò)展性技術(shù)的研究重點(diǎn)在于支持跨鏈。眾多異構(gòu)的區(qū)塊鏈平臺(tái)需要有效的跨鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，但目前跨鏈存在的安全性問(wèn)題亟待解決，如競(jìng)爭(zhēng)條件攻擊、日蝕攻擊和跨鏈重放攻擊等。因此，發(fā)展區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)作技術(shù)，實(shí)現(xiàn)向外擴(kuò)展、互聯(lián)互通，解決跨鏈通信，保證數(shù)據(jù)能在鏈間流通是未來(lái)研究的重點(diǎn)之一。

第四，基于多鏈設(shè)計(jì)方案構(gòu)造農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈平臺(tái)，將交易信息與敏感數(shù)據(jù)分別儲(chǔ)存至不同的鏈上，實(shí)現(xiàn)分片存儲(chǔ)和并發(fā)執(zhí)行。交易信息鏈記錄農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中所有交易的細(xì)節(jié)，并保證數(shù)據(jù)完整性和可追溯性。敏感數(shù)據(jù)鏈可引入節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)入機(jī)制，儲(chǔ)存并管理實(shí)名的用戶信息，既能實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈的可擴(kuò)展性，又起到了隱私保護(hù)的作用。

第五，將交易數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在鏈下系統(tǒng)中，做到鏈下儲(chǔ)存、鏈上驗(yàn)證，可提高區(qū)塊鏈系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。一方面，未來(lái)應(yīng)對(duì)鏈下功能進(jìn)行深入研究，如數(shù)據(jù)調(diào)用、復(fù)雜查詢、數(shù)據(jù)分析和異常處理；另一方面，鏈上鏈下數(shù)據(jù)協(xié)同與融合方面的技術(shù)仍有待發(fā)展和突破。