劉 清 ，朱敖蘭

(1.中國西安衛(wèi)星測控中心,陜西 西安710000；2.四川省眉山市彭山區(qū)食品藥品檢驗檢測中心,四川 眉山 620860）

1 概述

在社會經濟活動中，各檢測中心形成了各種獨立信用體系[1,2]，支撐經濟社會運作，在獲取產品可信度信息時通常極度依賴于各檢測中心的產品檢測報告[3,4]，在社會活動中也會產生很多產品投訴舉報處理記錄，但這些信息通常被分別存儲于不同的檢測中心，難于實時查閱共享。同時，當市場選擇檢測中心，或者檢測中心與檢測從業(yè)人員之間雙向選擇時，需要獲取檢測職業(yè)操守記錄信息，目前缺少便捷的權威查詢平臺?？梢钥紤]把分布在各個檢測中心的產品檢測信息和投訴舉報處理記錄整合到一個信息系統(tǒng)中，便于信息共享和為社會提供高效查詢服務。區(qū)塊鏈是一種特殊的互聯(lián)網技術，能解決數(shù)字經濟的基礎設施問題，可通過新的信任機制大幅拓展人類協(xié)作的廣度和深度[5,6]，在分銷渠道管理、去中間交易平臺、跟蹤評價、產品溯源、大數(shù)據采集共享等方面都會有很好的應用[7-11]。基于區(qū)塊鏈技術，以各檢測中心為區(qū)塊構建統(tǒng)一的產品檢測信息鏈，利于檢測中心運行模式的優(yōu)化改進，更好服務于社會生產和經濟運作。

2 檢測中心建設中面臨的問題

隨著社會的發(fā)展進步，信息技術不斷應用于社會生產各領域，為適應社會發(fā)展形勢需要，檢測中心建設將面臨更高的要求。如今，雖然檢測中心形成了各種信用體系，有力支撐經濟社會運作，但檢測中心的建設和發(fā)展還存在以下問題。

2.1 數(shù)據孤島

在傳統(tǒng)檢測中心運行模式中，檢測數(shù)據資源都分別存儲于各檢測中心，從而形成諸多信息孤島。當需要共享信息時，要么各檢測中心發(fā)布和分發(fā)[3]，要么是檢測中心之間定時批量交換[4]，難以達到實時共享，彼此信任通信方式的缺失也會降低共享信息的可信度。數(shù)據孤島的存在會嚴重阻礙檢測中心的信息高效共享。

2.2 信息安全

各檢測中心分別存儲檢測數(shù)據的傳統(tǒng)方式，雖然在絕大多數(shù)時候系統(tǒng)是安全的，但安全性值得考量。一旦系統(tǒng)癱瘓將會導致十分嚴重的后果；中心數(shù)據庫被黑客攻破，將會有產品檢測記錄被非法竊取和篡改的風險。

2.3 投訴舉報查詢

在社會活動中，產品可能會面臨投訴舉報的調查取證和處理問題[3,4]。這些投訴舉報相關處理信息與檢測記錄一起支撐起產品的社會信譽，也利于企業(yè)對產品進行優(yōu)化改進。但當前缺少一個高效查詢某一產品在全國各地的投訴舉報及處理情況的平臺?？煽紤]可將民眾投訴舉報記錄信息納入到產品檢測記錄體系，利于形成產品“生產-檢測-消費-評價-優(yōu)化”的閉環(huán)。

2.4 檢測記錄電子存證

在信息社會，數(shù)據成為重要的社會生產活動要素。隨著越來越多的產品檢測記錄信息以電子數(shù)據的形式進行保存，由于數(shù)據的可篡改、可刪除、可復制的特征，以及對電子設備依賴性，導致電子數(shù)據作為檢測記錄證據時，極易被單方面破壞和篡改，從而影響到對事實的判斷，極大沖擊了社會原本的誠信體系、權益證明體系和追責體系，使得對于產品檢測記錄電子存證建設的需求愈發(fā)突出。

2.5 檢測職業(yè)操守記錄

缺少查詢各檢測中心及檢測人員職業(yè)操守的高效途徑。在產品的社會活動過程中，企業(yè)、社會有查詢了解檢測中心及其從業(yè)人員職業(yè)操守的需要；同時，隨著檢測市場的發(fā)展，檢測中心與檢驗職業(yè)技術人員之間也有相互了解和選擇的需求。檢測結果的準確性和科學性是衡量檢測中心及其從業(yè)人員業(yè)務能力水平和職業(yè)道德操守的重要依據?？苫趯z測結果的評價構建檢測中心及其從業(yè)人員征信記錄，作為市場選擇的重要參考。

隨著區(qū)塊鏈技術的發(fā)展，其優(yōu)越的特性可以較好地解決上述問題。

3 區(qū)塊鏈技術簡介

區(qū)塊鏈是一個分散數(shù)據庫，主要涉及分布式賬本、非對稱加密、共識機制、智能合約四大技術領域，可分為公有鏈、私有鏈和聯(lián)盟鏈這三大類[5,6]。區(qū)塊鏈中每個節(jié)點數(shù)據都被其他人記錄，按照時間順序將數(shù)據區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數(shù)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，是分布式數(shù)據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式。區(qū)塊鏈上的數(shù)據都可以被追蹤和還原，構建了一種去中心化、不可篡改、安全可驗證的數(shù)據庫，建立一種新的信任體系，這種信任體系表現(xiàn)為開放性、防篡改性、匿名性、去中心化和可追溯性這五個特征。

區(qū)塊鏈技術隨著比特幣出現(xiàn)后，主要經歷了3個不同的階段：一是區(qū)塊鏈1.0，比特幣視作為數(shù)位貨幣應用；二是區(qū)塊鏈2.0，開始出現(xiàn)如智慧資產、智慧契約等貨幣以外的應用；三是區(qū)塊鏈3.0，是更復雜的智慧契約，將區(qū)塊鏈用于政府、醫(yī)療、科學、文化藝術等領域。

區(qū)塊鏈技術能夠保證所有數(shù)據完整性、永久性和不可更改性，可以讓人類無低于限制的、以信任的方式進行大規(guī)模的合作[7-9]。區(qū)塊鏈技術在公共服務、教育、慈善公益等領域逐漸得到推廣應用[10]；且在金融、政務、貿易等各行業(yè)的應用更加深入，并催生出一些原生性的全新產品，基于這些應用，有關區(qū)塊鏈應用場景的理論也正在逐步構建中。據公開資料顯示，剛過去的2019年里世界各國共落地845個區(qū)塊鏈項目，涵蓋12大應用領域共計100多個應用場景[11]，產生了巨大的社會經濟效益。

4 基于區(qū)塊鏈技術的檢測信息鏈模型設計

4.1 檢測信息鏈構建

區(qū)塊鏈可以分為區(qū)塊和鏈，在某種程度上看來，它只是由一系列的串起來的區(qū)塊構成的鏈條,數(shù)字信息被劃分成塊并鏈接在一起。區(qū)塊鏈中記錄具有唯一性和不可重復性[10,11]，可采取區(qū)塊鏈的技術思想，基于企業(yè)產品在不同檢測中心產生的檢測活動記錄，構建關于企業(yè)產品檢測記錄信息鏈。這樣，每個產品檢測和投訴舉報記錄都可通過自身編碼標識進行歷史信息查詢，便于溯源和查詢。

在檢測信息鏈構建時，每個區(qū)塊代表一個檢測中心，各區(qū)塊里有諸多產品檢測記錄，如圖1所示。

圖1 檢測信息鏈示意圖

每個區(qū)塊都包含一個被稱為散列(Hash)的東西，散列是一組字符，來自于區(qū)塊中所包含的信息。比如代表西部檢測中心的區(qū)塊有大牛公司牛肉干、美麗莊園獼猴桃和紅火公司大龍蝦等產品的檢測信息，所以西部檢測中心的散列就可以表示成“DnrgMmhtHdlx”；代表東部檢測中心的區(qū)塊有實惠公司皮鞋、誠實公司背包和愛嬰公司奶粉等產品的檢測信息，所以東部檢測中心的散列就可以表示成“SpxCbbAnf”，如圖 2 所示。

圖2 檢測信息鏈散列示意圖

每個連續(xù)的區(qū)塊將包含前面區(qū)塊的散列，它們就這樣串在了一起，可防止產品檢測數(shù)據篡改。比如：如果有人在西部檢測中心區(qū)塊里又加入了大黃公司西瓜（Dxg）檢測信息，那原西部檢測中心的散列就變成了“DnrgMmhtHdlxDxg”，東部檢測中心及后續(xù)區(qū)塊已經將散列存儲為“DnrgMmhtHdlx”，這樣就將導致西部檢測中心區(qū)塊中散列與東部檢測中心及后續(xù)區(qū)塊散列的不匹配，從而破壞破壞鏈條。因此，可通過散列構造使得任何篡改活動都將會留下痕跡并被發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)確保記錄不被篡改的目的。

4.2 檢測鏈信息共享機制

區(qū)塊鏈可以分為區(qū)塊和鏈，是由一系列的串起來的區(qū)塊構成的鏈條，數(shù)字信息被劃分成塊并鏈接在一起，區(qū)塊鏈因其上的數(shù)據無法篡改而被作為其中一種較為可行的手段使用[12]，通過創(chuàng)造信任來創(chuàng)造價值，使得離散程度高、管理鏈條長、涉及環(huán)節(jié)多的多方主體能夠有效合作，從而提高協(xié)同效率、降低溝通成本[13,14]。

區(qū)塊鏈本身就是需要保持各個節(jié)點的數(shù)據一致性的[15,16]，可以說是自帶信息共享功能；實時的問題通過區(qū)塊鏈的P2P技術可實現(xiàn)；利用區(qū)塊鏈的不可篡改和共識機制，可構建其一條安全可靠的信息共享通道。區(qū)塊鏈在信息共享方面主要有精、準、快等優(yōu)勢。精，是指各方平等，多方核實，無法篡改，自主可控；準，是指查詢信息在各檢測中心共享，無須重復提交；快，是指信息實時更新，找回狀態(tài)妙計同步?；趨^(qū)塊鏈技術構建產品檢測信息鏈將比傳統(tǒng)方式提高更加高效的信息共享，如圖3所示。

圖3 檢測鏈信息共享示意圖

利用區(qū)塊鏈分布式的技術特點，整合各檢測中心的信息資源平臺，使之形成一個以檢測中心為“區(qū)塊”的檢測信息鏈條。檢測中心的所有節(jié)點上區(qū)塊鏈后，產品從抽樣到檢測報告查詢都有跡可循，可形成完整的信息鏈條，打通各檢測中心之間的 “數(shù)據壁壘”，破除“數(shù)據孤島”難題，實現(xiàn)數(shù)據信息共享，提升調取查詢的效率。區(qū)塊鏈開放、透明特性，保障數(shù)據信息可公開查詢，偽造數(shù)據將會被發(fā)現(xiàn)，可以有效緩解信息不對稱問題，十分使用于檢測信息鏈的建設和發(fā)展。

通過區(qū)塊鏈技術可對產品檢測報告進行鑒權，證明產品、檢測中心、檢測技術人員和檢測報告之間的相互聯(lián)系，保證權屬的真實性和唯一性。區(qū)塊鏈為檢測活動打上“身份證”，可交叉認證檢測信息鏈上產品在各檢測中心檢測活動和投訴舉報處理記錄；去中心化、不可篡改、可追溯等特征，可以保障隨時查看產品在各檢測中心的檢測記錄和市場評價情況。產品及其檢測記錄檢測活動在區(qū)塊鏈上被確權后，將被檢測鏈實時分布式記錄，實現(xiàn)全生命周期管理和查詢取證提。在區(qū)塊鏈技術環(huán)境下，每一次檢測活動都會產生不可逆的記錄，利于追蹤查詢。

4.3 基于區(qū)塊鏈的檢測信息鏈系統(tǒng)架構設計

區(qū)塊鏈因數(shù)據不可篡改、可追溯特征可提高數(shù)據真實性和可信度[17,18]，十分適用與產品檢測信息鏈的建設。一是產品檢測數(shù)據信息的安全需要。傳統(tǒng)電子檢測數(shù)據存儲和傳輸使用過程中容易導致受損或篡改[19]?；趨^(qū)塊鏈存儲檢測數(shù)據，利用時間戳和不對稱加密技術保障數(shù)據真實性和安全性。二是產品檢測信息和投訴舉報查詢效率的需要。區(qū)塊鏈以分布式存儲為基礎[20,21]，允許各檢測中心節(jié)點間實現(xiàn)產品檢測信息的互通互聯(lián)，打破數(shù)據孤島的限制，提高協(xié)作效率，也便于民眾和企業(yè)的查詢。

技術方案的主要邏輯是：電子證據生成時被賦予時間戳，電子證據存儲固定時通過比對哈希值來驗證數(shù)據完整性，在傳輸過程中采用不對稱加密技術對電子證據進行加密保障傳輸安全，充分保障了證據真實性和安全性；規(guī)范產品檢測數(shù)據存證格式、保障數(shù)據安全和數(shù)據追溯，通過各檢測中心區(qū)塊節(jié)點參與共識，實現(xiàn)產品檢測信息和投書舉報記錄的真實性認定。

基于區(qū)塊鏈的檢測信息鏈系統(tǒng)架構主要分為4個層級和2個管理模塊。4個層級從下至上依次是基礎層、核心層、服務層和應用層；2個管理模塊包括節(jié)點管理和運營管理，如圖4所示。

應用層為檢測中心、企業(yè)、社會民眾提供相關服務功能。各檢測中心將產品抽樣、檢測過程和結果等記錄信息存貯在檢測信息鏈中，可以實現(xiàn)跨檢測中心的信息共享，查詢其他檢測中心相關產品的檢測和投訴舉報情況；企業(yè)可通過互聯(lián)網接入方式，便捷的查處自己產品的相關檢測記錄和投訴舉報情況，以便于產品的閉環(huán)優(yōu)化改進；社會民眾通過互聯(lián)網接入方式，便捷的查詢自己感興趣產品在全國各檢測中心的檢測記錄情況和社會投入舉報情況選擇適合自己的產品，便于促進消費的發(fā)展。同時，在檢測信息鏈中，還可查詢各檢測中心及相關檢測人員的職業(yè)操守記錄，由于基于區(qū)塊鏈的檢測信息鏈中檢測記錄具備不可篡改的特性，檢測中心及檢測操作人員的每次檢測活動都將被檢測信息鏈記錄下來，并以此為依據形成檢測檢測職業(yè)操守記錄，便于企業(yè)、檢測中心、檢測職業(yè)人員和社會民眾之間的相互信任和選擇。

服務層主要提供區(qū)塊鏈存證、信息審計、記錄固化、查詢追溯等服務。通過將檢測記錄、投訴舉報等數(shù)據信息的Hash信息存儲在全國各地檢測中心構成的分布式賬本中，以便支持檢測記錄和投訴舉報的存證、示證和質證。

核心層是構成區(qū)塊鏈存證系統(tǒng)的核心技術層，涵蓋了區(qū)塊鏈的全部重要的功能模塊和組件，包括數(shù)字簽名、密碼算法、隱私保護、時間戳、共識算法、智能合約等技術。

基礎層利用當今IT領域的最新自主可控研究成果，基于云計算技術層提供靈活和彈性的計算、存儲和網絡資源。

5 問題討論與分析

區(qū)塊鏈技術的理論基礎、應用場景、技術安全、標準監(jiān)管等還有待進一步完善。區(qū)塊鏈作為一種新興技術應用于檢測中心之間構建檢測信息鏈仍有以下問題無法回避，需要進一步討論與分析。

5.1 檢測節(jié)點可信度問題

檢測信息鏈中的上鏈數(shù)據由各檢測中心提供，雖根據共識機制信息會自動上鏈，而非人工處理后主動上報，但仍存在虛假數(shù)據、人為錯誤數(shù)據等隱患。區(qū)塊鏈最終是解決“技術可信”而非“世界可信”[22,23]，一旦甄別出虛假數(shù)據，整個區(qū)塊鏈需要整體更新，從而影響區(qū)塊鏈的工作效率。為解決這一問題，可采取基于物聯(lián)網在各環(huán)節(jié)自動采集數(shù)據的方式，從而避免人為因素對原始數(shù)據的干擾。

5.2 應用系統(tǒng)開發(fā)問題

區(qū)塊鏈技術要求數(shù)據一旦上鏈不可更改，應用系統(tǒng)中的數(shù)據變更、后臺修改等都不被允許。產品檢測信息鏈網絡中將會鏈接諸多應用主體，傳統(tǒng)IT架構模式下各應用主體使用獨立的應用系統(tǒng)，應用主體可以自主決定哪些數(shù)據可以交換，交換前是否做哪些處理，甚至交換后仍可重新交換覆蓋前面的數(shù)據。應用區(qū)塊鏈架構后，將對原有應用系統(tǒng)的開發(fā)、日常使用、維護等都是新的挑戰(zhàn)。

5.3 跨鏈信息共享問題

隨著發(fā)展的需要會面臨更多信息共享的需求，相對獨立的現(xiàn)有產品檢測信息鏈網絡與其他區(qū)塊鏈網絡之間的互聯(lián)互通問題不可避免。不同區(qū)塊鏈由于鏈結構、共識機制、智能合約等底層技術的不同，跨鏈協(xié)作的難度巨大，可通過引入第三方中介基于公證人、側鏈中繼、哈希鎖定等技術機制實現(xiàn)，但還有待進一步突破，在當前情況下還無法應用于產品檢測鏈體系中。

5.4 存儲資源額外消耗問題

檢測鏈中數(shù)據信息的增加會逐漸消耗大量額外存儲資源。比如，要覆蓋1000個檢測中心，理論上檢測鏈應該建立1000個節(jié)點，當某一檢測中心產生了一項產品檢測記錄時，在傳統(tǒng)運行體系中只改變一個檢測中心的存儲信息，但現(xiàn)在需要1000次信息修改和存儲，存儲空間、存儲時間、能源消費將提升1000倍，導致巨大的額外存儲資源消耗。

5.5 去中心化的相對性問題

在檢測信息鏈中，只要每個檢測中心都記錄所有數(shù)據，那每個檢測中心都可能成為一個中心，所以在某種程度上可將區(qū)塊鏈“去中心化”理解為“多中心化”。同時，制定檢測鏈規(guī)則和維護檢測鏈運行的“群主”可能就扮演了中心的角色，在一定程度上“去中心化”可演變?yōu)椤叭セ瘎e人的、傳統(tǒng)的中心，而確立自己為中心”。

6 結束語

本文基于區(qū)塊鏈技術構建了產品檢測信息鏈原型系統(tǒng)，首先，分析當前檢測中心建設面臨問題和調研區(qū)塊鏈技術及應用情況；然后，探討了檢測信息鏈的構建模型和共享機制，為解決產品檢測信息及投訴舉報查詢共享、數(shù)字檢測版權保護和檢測職業(yè)操守記錄等問題，基于區(qū)塊鏈的技術使用，以云計算環(huán)境為基礎，分析了檢測信息鏈的技術方案邏輯，設計了檢測信息鏈的系統(tǒng)架構；最后結合區(qū)塊鏈的技術特點和遠景發(fā)展，分析了本文設計產品檢測信息鏈將來可能面臨的5大問題。本文設計的產品檢測信息鏈系統(tǒng)能夠實現(xiàn)產品檢測信息、投訴舉報記錄和檢測職業(yè)操守的共享和互通，并保證信息存儲和傳輸?shù)陌踩煽?，防止信息孤島和惡意篡改，為產品生產企業(yè)、消費者、市場監(jiān)管部門提供了可信的產品檢測鏈信息來源，同時也為檢測中心及其從業(yè)人員職業(yè)操守評估提供了完備的數(shù)據基礎。