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区块链技术流通溯源保障食品安全

时间：2022-05-12 21:25 所属分类：计算机论文 点击次数：

　　摘要：食品安全一直是人们特别关注的问题，为保障消费者的合法权益，通过信息化手段实现商品生产跟踪、流通可追溯、信息公开、上下游信息共享就变得尤为重要。区块链技术兼具防篡改、共享、可追溯等特征，与商品供应管理具有多重耦合性。通过搭建商品整个生命周期的区块链联盟链，构建基于联盟链的质量管理体系，为商品的生产销售、政府监督管理、末端消费等营造出一个公开的、安全的、可追溯的商品流通溯源系统。

　　关键词：区块链；商品；生命周期；流通；溯源

　　0引言

　　食品安全一直是关系民生的重点问题。本系统通过构建一种基于区块链技术的商品生命周期追溯系统，在商品生产和流通的上下游搭建联盟链和分布共识算法设计，实现了生产、流通、销售等节点信息的自动更新和共享，保证了商品整个生命周期的信息完全一致性和公开透明。

　　1区块链技术概述

　　1.1区块链及联盟链介绍

　　区块链：中本聪在2008年第一次提出了区块链的概念，区块链简单讲是一个分布式的共享账本。具有不可篡改、去中心化、全过程留痕、共同维护、信息透明等特点，它是一个共享数据库，基于这些特征，利用区块链技术可以在相关方之间奠定坚实的“信任”基础，能够有效解决信息不对称问题，实现多个主体之间的协作信任与一致行动。区块链与商品流通领域可以天然结合，将商品生产、运输、销售的整个过程写入区块链，区块链将数据打包成区块，再加上时间戳，可以有效地追溯和防止流通过程中数据的篡改问题。联盟链：针对本系统的应用场景，选用联盟链的方式。联盟链是由多个参与方共同参与管理的区块链，系统数据只允许系统内参与方进行读写和发送。联盟链的各个节点通常有与之对应的实体机构组织，成员通过授权后才能加入与退出网络，各级参与方织组成利益相关的联盟，共同维护区块链的健康运转。

　　1.2开发框架选择

　　本方案选择在FISCOBCOS下进行基于联盟链的溯源问题研究。FISCOBCOS是由国内企业主导研发、对外开源的联盟链底层开发平台[1]。于2017年正式对外开源，经过几年来多个版本的迭代，其易用性和性能已经得到较大提升。优势：具有分布式存储功能，支持计算和存储分离;支持并行交易处理模型，实现交易并行计算;支持一键部署，实现平台的快速安全部署。FISCOBCOS以联盟链的实际需求为出发点，兼顾安全性、易用性、可运维性、可扩展性等特点，支持多种开发协议，并提供了可视化的中间工具，大幅缩短企业建链、开发、部署应用的时间。

　　2基于区块链技术的商品流通溯源系统设计

　　2.1系统整体框架设计

　　基于区块链技术的商品流通溯源系统整体框架主要包含应用层、管理层、技术层和数据层四个部分，如图1所示。数据层主要是通过5G、IOT、物联网等信息技术收集商品在生产、流通、销售、存储到最终消费者手中整个生命周期的数据信息，并传输到技术层。技术层是整个方案的核心，又包含了基础层、核心层、管理层和接口层，通过区块链的智能合约、共识机制等技术对各节点的信息进行验证处理，利用去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、公开透明及时间戳等特点确保整个商品生命周期的信息可信。管理层起到标准制定、行业监管和政府监督等作用，保障各参与方的合法权益。应用层包含了生产商、物流运输单位、分销商和销售商所关注的商品信息情况，同时，消费者可以通过溯源系统追溯到整个商品的生产流通环节。

　　2.2应用层

　　基于区块链技术的商品流通溯源系统包含联盟成员准入管理模块，除消费者或监管部门进行溯源查询外，只有授权的联盟链成员才可以加入本链进行操作。应用层建立在数据层、技术层和管理层之上，消费者可以利用移动终端通过扫描商品端二维码查询到商品各个环节的详细信息，实现商量从生产到销售整个生命周期的溯源[2]。联盟链成员有查询记录密钥，可通过密钥查询区块链中开放的数据。溯源闭环：从生产到终端用户一站式溯源服务，做到来源可查、去向可追、责任可纠。防伪鉴定：用户可通过系统鉴别商品真伪，查询产品质量，避免了部分不良商家单方面修改商品信息。质量追溯：产品流通的双向追溯，保证了全生命周期的信息可查，方便监管部门及各节点追溯产品资料问题。

　　2.3管理层

　　管理层基于联盟链的要求制定参与企业的标准规范，并监督成员单位按相关标准参与到系统中，起到管理和协调各参与单位的作用，帮助参与单位提高生产和流通效率，降低运营成本。同时对接相关政府管理部门，协助管理部门对商品质量、生产、流通、销售等环节的监管。

　　2.4技术层

　　2.4.1联盟链网络搭建。搭建基于区块链技术的商品流通溯源系统采用FISCOBCOSgenerator官方提供的部署、管理和监控多机构多群组联盟链的便捷工具，采用星形拓扑结构，中心机构节点同时属于多个群组，多个不同属性流通节点是不完全信任的，运行各群组相关机构时，根据所属类型分属不同群组，运行各自应用。如图2所示。2.4.2基于区块链技术的商品流通溯源系统开发。整理需求：由于区块链具有防篡改、可追溯等特性，完全符合商品的流通和溯源需求。前期需项目组成员沟通各相关方，根据对参与方需求的调研和分析，准确理解各节点对项目的功能、性能、数据诉求及可靠性等具体要求，将需求表述转化为完整的用户说明书[3]。智能合约设计：结合基于区块链技术的商品流通溯源系统业务需求，首先设计对应的智能合约，确定合约储存的信息，如供应商名称、物流单、存储环境、流转时间、交易信息等，在此基础上确定溯源系统对各供应链节点提供的接口，最后给出各个接口的具体实现措施。智能合约编译：为简化智能合约开发代码，采用FISCOBCOSgenerator平台提供的编译工具，可以更加快捷编译出符合智能合约的ABI和BIN文件，根据编译的ABI文件自动生成Java类，当应用需要部署和调用合约时，可以调用该合约类的对应方法，传入指定参数即可。创建及开发系统：采用WeBankBlockchain-SmartDev应用开发组件，该组件是一套开放、轻量的开发组件集，包含开发、调试、应用开发等环节，降低开发风险和开发周期。

　　2.5数据层

　　数据层主要是对联盟链内物品全生命周期流通溯源过程中的数据进行采集、存储、处理、分析和服务。各个环节产生的数据自动上传到商品流通溯源系统，溯源信息自动加时间戳、数字签名等封装与区块链。通过在云数据中心部署基于大数据分析的商品流通溯源平台，对各种数据进行可视化关联分析，将系统中采集的各类数据以图表、信息、图形的方式展现出来，方便参与方更加直观、便捷的了解商品流通中的各种问题[4]。

　　3系统优势

　　利用区块链技术开发的商品流通溯源系统实现了信用的转移，商品生产、流通和存储等环节的数据均通过数字化的形式存储于区块链中，通过区块链流通溯源系统可以做到物流流通去向追溯、商品质量责任追究，避免了以各环节自己为中心的追溯系统中基于个人利益篡改信息的现象，联盟企业遵循共同的共识机制，相互制约和监督。

　　4结语

　　基于区块链的商品流通溯源可以更加透明有效地保证商品质量，有利于市场共同监督。每一个产品都形成了自身完整的供应链数据，更容易获得消费者的认可，同时各环节之间的交易数据透明化也解决了联盟成员中的互信问题，有效提高各环节的生产效率。伴随着区块链技术的成熟和人们认知的提升，区块链技术在商品流通溯源方面的市场潜力巨大，也需要前期各参与企业的共同努力，共建和完善区块链技术在商品流通溯源方向的应用。

　　参考文献：

　　[1]王仕栋，孙建明，李昭.基于区块链技术的农产品质量溯源系统[J].包装学报，2020(6)：80-85.

　　[2]左敏，何思宇，张青川.基于区块链的食品溯源技术研究[J].农业大数据学报，2020(3)：52-60.

　　[3]王虹，杨旭，钱青.基于区块链的跨境食品追溯框架建立及应用[J].中国口岸科学技术，2020(10)：89-95.

　　[4]李保东，叶春明.基于区块链的保健食品追溯系统[J].物流科技，2020(2)：39-42.