李錦賢 楊 楓（中華全國(guó)供銷(xiāo)合作總社北京商業(yè)機(jī)械研究所，北京市豐臺(tái)區(qū) 100070）

在過(guò)去的幾十年間，一系列食品安全事件（如瘋牛病、毒牛奶和地溝油等）的爆發(fā)，嚴(yán)重摧毀了消費(fèi)者對(duì)食品產(chǎn)業(yè)的信任，且消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全和質(zhì)量的關(guān)注也已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的重視。為應(yīng)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全問(wèn)題，許多新興技術(shù)如RFID和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在供應(yīng)鏈追溯系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)可溯源性和透明性，例如，用zigbee的自組網(wǎng)性，實(shí)施記錄田間環(huán)境信息，采用RFID與條碼相結(jié)合的方案解決產(chǎn)品流通過(guò)程中的標(biāo)識(shí)問(wèn)題，使用GIS技術(shù)記錄運(yùn)輸?shù)某霭l(fā)地和目的地[1]；利用一種靈活的標(biāo)簽數(shù)據(jù)記錄器收集環(huán)境數(shù)據(jù)，以追溯產(chǎn)品運(yùn)輸至超市的過(guò)程，并通過(guò)讀取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)判斷產(chǎn)品所處環(huán)境的安全性[2]；采用智能數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)、生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)因子早期識(shí)別技術(shù)、農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)替代效果評(píng)估技術(shù)等進(jìn)行智能分析。這些技術(shù)的應(yīng)用均為農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈溯源提供了新的思路[3]。

但上述應(yīng)用研究都是基于中心化服務(wù)器的模式開(kāi)展，存在信息不透明、易被篡改的隱患。為此，學(xué)術(shù)界利用區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行了一定的探索，如利用RFID技術(shù)與區(qū)塊鏈技術(shù)相結(jié)合，達(dá)到防止仿造標(biāo)簽和篡改數(shù)據(jù)的目的[4]；提出雙區(qū)塊鏈溯源的概念，利用私有鏈存儲(chǔ)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)信息，并將信息的Hash碼存儲(chǔ)在公有鏈中，以達(dá)到降低成本、提高公信力的目的[5]。但以上基于區(qū)塊鏈的研究，都是基于公有鏈的模式開(kāi)展，在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈體系中，由于供應(yīng)鏈各成員充當(dāng)不同角色、執(zhí)行不同任務(wù)，對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)的操作權(quán)限也存在差別。因此，亟需設(shè)計(jì)出基于權(quán)限體系的區(qū)塊鏈農(nóng)產(chǎn)品安全溯源體系。在此背景下，筆者通過(guò)引入Multichain區(qū)塊鏈技術(shù)，結(jié)合其權(quán)限體系模型，設(shè)計(jì)出基于權(quán)限體系的區(qū)塊鏈農(nóng)產(chǎn)品安全溯源體系?，F(xiàn)對(duì)該體系相關(guān)設(shè)計(jì)情況進(jìn)行總結(jié)介紹，以供參考。

1 設(shè)計(jì)依據(jù)

1.1 區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈可以被認(rèn)為是一個(gè)分布式的系統(tǒng)，即按時(shí)間序列排列的塊，每個(gè)塊存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的所有信息。區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)不可被篡改歷史的網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)被系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)所共享。同時(shí)，平臺(tái)信任是通過(guò)“挖掘過(guò)程”實(shí)現(xiàn)的，該過(guò)程保證了系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間添加到鏈中的信息具安全性和有效性。

1.2 區(qū)塊鏈的權(quán)限體系

由于農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈體系中的各成員充當(dāng)著不同角色，執(zhí)行任務(wù)不同，所需的操作權(quán)限也存在差別。因此，現(xiàn)結(jié)合Multichain權(quán)限體系，將權(quán)限項(xiàng)劃分為以下權(quán)限項(xiàng)，具體見(jiàn)表1；并從適用于農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈溯源系統(tǒng)的區(qū)塊鏈涉及的操作出發(fā)，對(duì)設(shè)計(jì)出的區(qū)塊鏈的權(quán)限體系進(jìn)行介紹。

表1 權(quán)限項(xiàng)劃分明細(xì)

1.2.1 連 接

允許供應(yīng)鏈上的成員接入溯源信息區(qū)塊鏈平臺(tái)的權(quán)限。

1.2.2 發(fā)行資產(chǎn)

農(nóng)產(chǎn)品信息上鏈必須有一個(gè)信息主體，即需要農(nóng)產(chǎn)品的擁有者將農(nóng)產(chǎn)品以資產(chǎn)的形式發(fā)行在區(qū)塊鏈上，包括產(chǎn)品特征、品質(zhì)、數(shù)量等屬性。值得注意的是，不是供應(yīng)鏈上的所有成員都需要發(fā)行資產(chǎn)的。

1.2.3 發(fā)送與接收資產(chǎn)

農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的所有成員均可發(fā)送與接收資產(chǎn)，但供應(yīng)鏈上的某些成員，例如認(rèn)證機(jī)構(gòu)，此類(lèi)用戶(hù)不需要發(fā)送數(shù)字資產(chǎn)。

1.2.4 發(fā)布信息

隨著農(nóng)產(chǎn)品資產(chǎn)在供應(yīng)鏈上的流動(dòng)，必然會(huì)產(chǎn)生新的信息，信息的記錄應(yīng)采用數(shù)據(jù)流的形式，每條數(shù)據(jù)流對(duì)應(yīng)一個(gè)資產(chǎn)，且每條數(shù)據(jù)流均有獨(dú)立的信息發(fā)布權(quán)限，只有授權(quán)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)流的發(fā)布權(quán)限后才可發(fā)行。

1.3 區(qū)塊鏈的用戶(hù)體系

在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，公鑰用來(lái)表示用戶(hù)，私鑰用來(lái)授權(quán)用戶(hù)在系統(tǒng)中進(jìn)行交易。這使用戶(hù)可以對(duì)每個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字記錄。當(dāng)新增、更新或與供應(yīng)鏈下游用戶(hù)交易時(shí)，供應(yīng)鏈成員可以通過(guò)三種方式成為系統(tǒng)中的用戶(hù)：（1）注冊(cè)并部署區(qū)塊服務(wù)節(jié)點(diǎn)，由區(qū)塊鏈中擁有admin權(quán)限的節(jié)點(diǎn)賦予當(dāng)前節(jié)點(diǎn)connect權(quán)限后，將本地區(qū)塊服務(wù)節(jié)點(diǎn)與區(qū)塊鏈服務(wù)進(jìn)行同步，并同步運(yùn)行。該方式適用于農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中各企業(yè)使用，他們擁有信息處理與開(kāi)發(fā)能力，并有條件搭建自身的區(qū)塊鏈服務(wù)。（2）通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)提供的區(qū)塊鏈服務(wù)，在使用冷錢(qián)包模式即公鑰存儲(chǔ)在提供服務(wù)的區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)上時(shí)，私鑰需由用戶(hù)獨(dú)自保管，每次交易和發(fā)行由用戶(hù)私鑰在線下簽名后才能確認(rèn)交易。該方式適用于消費(fèi)者節(jié)點(diǎn)，消費(fèi)者使用離線錢(qián)包軟件。（3）通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)提供的區(qū)塊鏈服務(wù)，并將私鑰存儲(chǔ)在提供服務(wù)的區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)中，這樣操作最為簡(jiǎn)潔，但安全性完全依賴(lài)提供區(qū)塊鏈服務(wù)的節(jié)點(diǎn)。該方式適用于關(guān)聯(lián)企業(yè)，即不同企業(yè)隸屬于統(tǒng)一集團(tuán)，故而不存在信任問(wèn)題。

2 體系結(jié)構(gòu)

這里將以農(nóng)產(chǎn)品在供應(yīng)鏈上的各環(huán)節(jié)流動(dòng)為主線，描述農(nóng)產(chǎn)品安全溯源體系的結(jié)構(gòu)，詳細(xì)說(shuō)明生產(chǎn)環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)、倉(cāng)儲(chǔ)管理環(huán)節(jié)、分銷(xiāo)環(huán)節(jié)、零售環(huán)節(jié)和認(rèn)證檢查環(huán)節(jié)如何利用區(qū)塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行溯源活動(dòng)。

2.1 生產(chǎn)環(huán)節(jié)

本環(huán)節(jié)主體為生產(chǎn)者，擁有區(qū)塊鏈權(quán)限為issue、send、receive、create。生產(chǎn)環(huán)節(jié)設(shè)定種植和收獲兩個(gè)關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，生產(chǎn)者在種植節(jié)點(diǎn)發(fā)行所種植作物的資產(chǎn)信息，并生成對(duì)應(yīng)的RFID數(shù)據(jù)標(biāo)簽，從種植節(jié)點(diǎn)到收獲節(jié)點(diǎn)的時(shí)間段內(nèi)，發(fā)行維護(hù)農(nóng)事作業(yè)記錄、病蟲(chóng)草害記錄、投入品記錄等信息至平臺(tái)并存儲(chǔ)至區(qū)塊鏈中，同時(shí)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)收集作物環(huán)境信息（包括土壤質(zhì)量、水、空氣、陽(yáng)光等），也一并存入?yún)^(qū)塊鏈中；生產(chǎn)者在收獲節(jié)點(diǎn)根據(jù)具體收獲情況，發(fā)行資產(chǎn)具體數(shù)量，生產(chǎn)對(duì)應(yīng)資產(chǎn)的區(qū)塊鏈檔案，之后，生產(chǎn)企業(yè)和加工企業(yè)在區(qū)塊鏈上發(fā)起交易，區(qū)塊鏈記錄交易信息，加工企業(yè)獲得農(nóng)產(chǎn)品資產(chǎn)。

2.2 加工環(huán)節(jié)

本環(huán)節(jié)主體為加工者，擁有區(qū)塊鏈權(quán)限為issue、send、receive、create。加工環(huán)節(jié)設(shè)定批次加工關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，加工者在批次加工節(jié)點(diǎn)發(fā)行加工（成品）的資產(chǎn)信息，并制定加工數(shù)量作為資產(chǎn)數(shù)量，并將關(guān)鍵控制點(diǎn)信息、檢驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)信息、投入品信息（包含生產(chǎn)環(huán)節(jié)的作物區(qū)塊鏈檔案信息）等存儲(chǔ)至區(qū)塊鏈中，并生成對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)標(biāo)簽附加到成品包裝上。

2.3 倉(cāng)儲(chǔ)管理環(huán)節(jié)

本環(huán)節(jié)主體為倉(cāng)庫(kù)管理者，擁有區(qū)塊鏈權(quán)限為send、receive、create。倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)沒(méi)有發(fā)行新資產(chǎn)的職責(zé)，只負(fù)責(zé)接收資產(chǎn)和管理資產(chǎn)，相應(yīng)資產(chǎn)由加工環(huán)節(jié)在區(qū)塊鏈上交易至倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)，在倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)設(shè)置相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，即可自動(dòng)獲取所接收產(chǎn)品的信息。同時(shí)，通過(guò)無(wú)線傳感器和監(jiān)控設(shè)備，可以在產(chǎn)品的對(duì)應(yīng)區(qū)塊鏈檔案中更新產(chǎn)品的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)信息，包括數(shù)量、類(lèi)別、溫度、濕度和存儲(chǔ)時(shí)間。

2.4 分銷(xiāo)環(huán)節(jié)

本環(huán)節(jié)主體為分銷(xiāo)商，擁有區(qū)塊鏈權(quán)限為send、receive、create。分銷(xiāo)環(huán)節(jié)也沒(méi)有發(fā)行新資產(chǎn)的職責(zé)，在分銷(xiāo)過(guò)程中，3T原則（時(shí)間、溫度和容差）是確保農(nóng)產(chǎn)品安全和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。因此，通過(guò)在具有車(chē)載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)的冰箱容器中的不同溫度區(qū)域設(shè)置溫度和濕度傳感器，即可建立車(chē)載安全監(jiān)控系統(tǒng)，并依靠這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，定期將農(nóng)產(chǎn)品的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)如溫度和濕度添加到區(qū)塊鏈檔案中，且當(dāng)溫度或濕度超過(guò)安全標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，會(huì)立即發(fā)出警報(bào)。

2.5 零售環(huán)節(jié)

本環(huán)節(jié)主體為零售商，零售商擁有區(qū)塊鏈權(quán)限為send、receive、create。當(dāng)零售商收到農(nóng)產(chǎn)品時(shí)，他們幾乎獲得了創(chuàng)建農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的完整信息，故消費(fèi)者可在購(gòu)物時(shí)使用掃描設(shè)備獲取農(nóng)產(chǎn)品的基本信息。同時(shí)，由于區(qū)塊鏈技術(shù)，農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中的所有信息是完全可審核的，這意味著消費(fèi)者還可通過(guò)檢查可追溯性系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)方式獲得有關(guān)最終農(nóng)產(chǎn)品的詳細(xì)信息。此外，在本追溯系統(tǒng)中，一旦發(fā)生農(nóng)產(chǎn)品安全事故，可立即找到有缺陷的農(nóng)產(chǎn)品。

2.6 認(rèn)證檢查

本環(huán)節(jié)主體為認(rèn)證檢查機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)擁有區(qū)塊鏈權(quán)限為create。機(jī)構(gòu)只負(fù)責(zé)對(duì)產(chǎn)品相關(guān)指標(biāo)下定結(jié)論，只需賦予信息發(fā)布權(quán)限即可。同時(shí)，在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的不同環(huán)節(jié)，權(quán)威機(jī)構(gòu)如認(rèn)證、審核、第三方機(jī)構(gòu)和政府部門(mén)，能隨機(jī)抽查農(nóng)產(chǎn)品，檢查其是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并將檢查結(jié)果記錄在雙方的區(qū)塊鏈檔案中。

3 結(jié) 論

在研究中，筆者設(shè)計(jì)了一種適用于農(nóng)產(chǎn)品安全體系的區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)，并探討了供應(yīng)鏈上下游的角色權(quán)限管理。該系統(tǒng)將向所有供應(yīng)鏈成員提供有關(guān)農(nóng)產(chǎn)品安全狀況的實(shí)時(shí)信息，能極大地降低集中信息系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，并可顯著提高農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的效率和透明度，這將有助于提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和重建消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全的信心。