基于區塊鏈的溯源問題研究

宋勝紅 周 琴 胡 露 熊 倩 肖 雪

中通服咨詢設計研究院有限公司

0 引言

隨著技術與互聯網的發展，假冒偽劣商品、食品安全問題也越來越多，而有關產品溯源的話題被越來越多的人所重視。什么是溯源呢？舉個很簡單的例子，假設某人買了某個水果，并期望掃描一下水果表面的二維碼（或其他方式），便立刻知曉這個水果源自于某個地方，甚至可以具體到某戶某棵樹。當然，查詢到此類信息的同時，應當保證這個信息絕對真實可靠。

1 傳統溯源技術及其存在問題分析

溯源是對產品從原料、生產、加工、運輸、倉儲、銷售、用戶及售后等全生命周期的控制管理，包括正向、逆向及不定向的追溯，實現產品記錄追蹤透明化。

目前，比較普遍的溯源方式主要包括三種，分別是條形碼、二維碼和RFID 技術。其中，條形碼和二維碼溯源方式均通過在商品表面添加條碼或圖形實現溯源，成本相對較低，難以實現自動采集、自動識別，且由于條碼及二維碼容易被復制，無法保障數據唯一性和真實性。RFID 技術是一種自動識別技術，它與前述兩種方式的區別在于，RFID 技術采用電子標簽實現對產品原料、加工處理、銷售等各個環節數據的自動采集、記錄和追溯。RFID 溯源讀取方便快捷且不可復制，可用于各種惡劣環境，其成本稍高于前述兩種溯源方式，但能夠在一定程度上保證信息數據的安全可靠。

然而，無論是條碼、二維碼，還是RFID 技術都不能夠從根本上解決產品安全問題及追責問題等，歸根結底在于傳統的溯源方式存在防偽標識可復制性、防偽過程操作困難、防偽信息可信度低、防偽功能單一性等弊端，導致傳統溯源下信息數據的真實性和可靠性難以保障，公信力低，從而使得消費者對溯源信息的信任程度不高。此外，盡管各行各業都在試圖壯大溯源產業，但產品不同、供應鏈管理差異化較大，這將導致無法使用統一的標準規則進行溯源管控，“數據煙囪”現象較為突出，數據資源價值難以被充分挖掘利用，不利于溯源按行業發展。因此，傳統溯源技術亟待突破。

2 基于區塊鏈的產品溯源

2.1 區塊鏈技術特點

區塊鏈是哈希函數、非對稱加密技術、共識算法及P2P網絡等技術結合在一起形成的一種新型計算范式，是由多個被稱為區塊的數據結構鏈接而成的分布式數據庫，并輔以密碼學方法來保證數據的不可竄改和不可偽造。區塊鏈強調鏈上所有節點的平等地位，類似于分布式賬本，多方參與記賬和賬本維護，結合時間戳記錄數據上鏈先后順序，有利于避免管理者隨意篡改數據信息。

（1）去中心化

區塊鏈的去中心化即不存在中心節點服務器或第三方機構，而是直接通過分布式記賬將數據記錄在新的區塊中并按順序上鏈，鏈上各個主體節點均平等地獲取交易數據信息，不僅能夠提升信息傳播效率，還能有效地防止數據丟失或被篡改等隱患。

（2）去信任化

區塊鏈通過數學原理和算法實現溯源系統的公開透明，交易雙方無需知曉彼此真實身份及信用情況，也不用通過第三方權威機構信用背書，只需查看區塊鏈公共賬本并信任共同的算法即可建立信任關系，實現數據透明背后的匿名性。

（3）去風險化

如圖1 所示，新的區塊產生，通過P2P 網絡廣播的形式告知鏈上其他節點，當所有節點接收驗證并根據共識算法約定的規則確認交易合法，新區塊方能被添加到區塊鏈上，同時各個節點備份數據以確保任意節點不能隨意更改。只有掌控二分之一以上的節點，才有可能篡改鏈上的數據信息，這顯然難度和成本極高，并且區塊鏈采用了非對稱加密和數字簽名的加密技術，降低數據安全風險。

圖1 區塊鏈信息更新流程示意圖

2.2 區塊鏈如何實現產品溯源

區塊鏈溯源是指利用區塊鏈技術，通過其獨特的不可篡改的分布式賬本記錄特性，對商品實現從源頭的信息采集記錄、原料來源追溯、生產過程、加工環節、倉儲信息、檢驗批次、物流周轉到第三方質檢、海關出入境、防偽鑒證的全程可追溯。

如圖2 所示，按照統一編碼機制，在互聯網中為每件商品賦予一個唯一的身份標識（識別碼），利用區塊鏈技術追蹤記錄產品的流轉鏈條，把訂單、采購、產品品質、物流、檢測、包裝等關于產品的所有信息，不可篡改地登記到區塊鏈上，并且對全部節點公開透明，即廠商、檢測站、物流、銷售商以及用戶都可以通過查驗識別碼獲取產品的全部信息和溯源信息。

圖2 區塊鏈產品溯源業務示意圖

2.3 區塊鏈溯源優勢分析

和傳統的溯源技術相比，區塊鏈具有其獨特的優勢，如溯源實時性、信息安全可靠、解決造假問題、降低物流及其他管理成本，以及有助于形成新的商業生態等。

（1）產品信息全程實時溯源

區塊鏈中，一個新的區塊產生，需要按照特定的算法生成私鑰，再結合時間戳形成鏈，體現了區塊鏈的本質——信息傳遞，這恰巧符合產品市場流程化生產模式，即從開始到結束都需要歷經多個環節，并且是一個以時間為順序的流程化的過程，因此區塊鏈應用于產品溯源能夠相互匹配，實現實時追溯。

（2）產品信息不可篡改

產品信息不可篡改指的是現實世界中的產品在互聯網世界中對應一個獨一無二的身份信息，基于這個身份所產生的所有追蹤或者記錄信息都能夠在鏈上實現不可篡改的流轉和交易。

（3）防止商品造假

區塊鏈溯源將包括生產到銷售的全部信息都記錄到鏈上，憑借區塊鏈不可篡改的特有優勢，確保了區塊鏈溯源系統中產品的唯一性，有效解決信息上鏈后的商品造假問題。

（4）降低物流成本

傳統溯源方式需耗費極大的人力、物力、財力等進行物流監視監管工作，而區塊鏈溯源中，產品信息存儲、傳遞、核實、分析等數據記錄按照統一的標準、規則、憑證等在不同的部門或企業流轉，多方參與、共同維護，有效解決信息碎片化和流通環節重復審核等問題，一定程度上提高物流管理效率，降低成本。

（5）打造新溯源商業生態

借助區塊鏈的經濟模式，通過智能合約提供信任機制，聯合各方構筑新型合作共贏的生態場景，各主體協作自主可靠，共同助力資源的整合和各方效益的最大化。

2.4 區塊鏈溯源應用場景

區塊鏈可用于農產品溯源、跨境追溯、高端/稀缺商品追溯、食品衛生安全追溯等領域：

（1）農產品追溯

利用區塊鏈進行農產品溯源，即從原料身份登記出發，對產品全生命周期中各環節進行立體化、實時化的感知和智能監管，保障農產品從農田或養殖場到市面銷售，直到餐桌的智慧管理和安全控制。

（2）跨境追溯

跨境追溯對于當前疫情防控具有重要作用和意義。海外產品相關的入倉、抽檢、運輸、國內質檢、市場銷售等環節信息上鏈，對供應鏈進行溯源，做到一切來源有據可依，在一定程度上有助于疫情防控。

（3）高端/稀缺商品追溯

利用區塊鏈和物聯網技術（RFID、攝像頭、傳感器等）實現科技防偽，全程追溯，助力名酒、奇石、珍貴藥材等高端產品與消費者打通文化橋梁。

（4）食品衛生安全追溯

食品衛生安全追溯即通過聯盟鏈，納入農場農戶、食品加工機構、認證機構、物流、銷售等單位，通過數據共享、價值共享，真正實現食品衛生安全追溯。

3 區塊鏈溯源發展展望

2008 年，比特幣在中本聰《比特幣：一種點對點的電子現金系統》一文中正式誕生，隨后智能合約出現，貨幣之外的數據資產轉移成為可能。隨著區塊鏈不斷發展、不斷延伸，越來越復雜的智能合約將區塊鏈應用于醫療科學、文化、藝術等領域。目前，區塊鏈在溯源行業領域的應用也逐步由食品、農產品等領域向其他領域拓展。

然而，即使區塊鏈具有眾多良好特性，卻仍未能解決源頭信息造假問題。區塊鏈具有其獨特的技術優勢，但單純依靠區塊鏈技術也無法全面保障產品安全，需要通過物聯網設備（如RFID、傳感器、狀態檢測器等）實時記錄關鍵信息，保證產品信息完整可靠客觀地傳輸到區塊鏈上，再利用區塊鏈的不可篡改性進行存儲，形成供應鏈領域所需的信任閉環。

未來，融合區塊鏈、物聯網，以及大數據、人工智能等技術的供應鏈追溯系統勢必成為溯源行業中信息化建設重點。物聯網技術用于前端源頭數據采集，保證源頭數據真實可靠；大數據技術有助于數據價值最大化利用，消除數據孤島；人工智能技術助力智能化、智慧化溯源系統落地；而整個過程中，安全領域的問題由區塊鏈提供保障，諸如用戶信息安全保護、交易者信用評估、安全問題追責定位等。此外，應用場景也將由當前的食品、農產品溯源等拓展到各類大宗商品溯源，逐步擴展區塊鏈溯源覆蓋范圍，形成科學的供應鏈溯源體系。

4 結束語

區塊鏈溯源解決了傳統溯源中數據可靠性、安全性等問題，從時間和空間兩個維度，覆蓋產品的全生命周期，實現產品信息數據的安全共享，保障信息記錄真實可靠，有助于產品質量安全事故責任追究等。當然，區塊鏈作為一項新技術，難免面臨一些尚未解決的問題和挑戰（如未能解決源頭信息造假問題）。但隨著時間的推移和科學技術的發展，區塊鏈技術將不斷成長、成熟，市場也將逐漸見證區塊鏈帶來的益處。未來，區塊鏈、大數據、人工智能、物聯網等多種技術融合發展成為趨勢，區塊鏈亦逐步成為溯源行業主流技術，也勢必很好地整合進入資本市場體系。