基于区块链的溯源问题研究

宋胜红 周 琴 胡 露 熊 倩 肖 雪

中通服咨询设计研究院有限公司

0 引言

随着技术与互联网的发展，假冒伪劣商品、食品安全问题也越来越多，而有关产品溯源的话题被越来越多的人所重视。什么是溯源呢？举个很简单的例子，假设某人买了某个水果，并期望扫描一下水果表面的二维码（或其他方式），便立刻知晓这个水果源自于某个地方，甚至可以具体到某户某棵树。当然，查询到此类信息的同时，应当保证这个信息绝对真实可靠。

1 传统溯源技术及其存在问题分析

溯源是对产品从原料、生产、加工、运输、仓储、销售、用户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，实现产品记录追踪透明化。

目前，比较普遍的溯源方式主要包括三种，分别是条形码、二维码和RFID 技术。其中，条形码和二维码溯源方式均通过在商品表面添加条码或图形实现溯源，成本相对较低，难以实现自动采集、自动识别，且由于条码及二维码容易被复制，无法保障数据唯一性和真实性。RFID 技术是一种自动识别技术，它与前述两种方式的区别在于，RFID 技术采用电子标签实现对产品原料、加工处理、销售等各个环节数据的自动采集、记录和追溯。RFID 溯源读取方便快捷且不可复制，可用于各种恶劣环境，其成本稍高于前述两种溯源方式，但能够在一定程度上保证信息数据的安全可靠。

然而，无论是条码、二维码，还是RFID 技术都不能够从根本上解决产品安全问题及追责问题等，归根结底在于传统的溯源方式存在防伪标识可复制性、防伪过程操作困难、防伪信息可信度低、防伪功能单一性等弊端，导致传统溯源下信息数据的真实性和可靠性难以保障，公信力低，从而使得消费者对溯源信息的信任程度不高。此外，尽管各行各业都在试图壮大溯源产业，但产品不同、供应链管理差异化较大，这将导致无法使用统一的标准规则进行溯源管控，“数据烟囱”现象较为突出，数据资源价值难以被充分挖掘利用，不利于溯源按行业发展。因此，传统溯源技术亟待突破。

2 基于区块链的产品溯源

2.1 区块链技术特点

区块链是哈希函数、非对称加密技术、共识算法及P2P网络等技术结合在一起形成的一种新型计算范式，是由多个被称为区块的数据结构链接而成的分布式数据库，并辅以密码学方法来保证数据的不可窜改和不可伪造。区块链强调链上所有节点的平等地位，类似于分布式账本，多方参与记账和账本维护，结合时间戳记录数据上链先后顺序，有利于避免管理者随意篡改数据信息。

（1）去中心化

区块链的去中心化即不存在中心节点服务器或第三方机构，而是直接通过分布式记账将数据记录在新的区块中并按顺序上链，链上各个主体节点均平等地获取交易数据信息，不仅能够提升信息传播效率，还能有效地防止数据丢失或被篡改等隐患。

（2）去信任化

区块链通过数学原理和算法实现溯源系统的公开透明，交易双方无需知晓彼此真实身份及信用情况，也不用通过第三方权威机构信用背书，只需查看区块链公共账本并信任共同的算法即可建立信任关系，实现数据透明背后的匿名性。

（3）去风险化

如图1 所示，新的区块产生，通过P2P 网络广播的形式告知链上其他节点，当所有节点接收验证并根据共识算法约定的规则确认交易合法，新区块方能被添加到区块链上，同时各个节点备份数据以确保任意节点不能随意更改。只有掌控二分之一以上的节点，才有可能篡改链上的数据信息，这显然难度和成本极高，并且区块链采用了非对称加密和数字签名的加密技术，降低数据安全风险。

图1 区块链信息更新流程示意图

2.2 区块链如何实现产品溯源

区块链溯源是指利用区块链技术，通过其独特的不可篡改的分布式账本记录特性，对商品实现从源头的信息采集记录、原料来源追溯、生产过程、加工环节、仓储信息、检验批次、物流周转到第三方质检、海关出入境、防伪鉴证的全程可追溯。

如图2 所示，按照统一编码机制，在互联网中为每件商品赋予一个唯一的身份标识（识别码），利用区块链技术追踪记录产品的流转链条，把订单、采购、产品品质、物流、检测、包装等关于产品的所有信息，不可篡改地登记到区块链上，并且对全部节点公开透明，即厂商、检测站、物流、销售商以及用户都可以通过查验识别码获取产品的全部信息和溯源信息。

图2 区块链产品溯源业务示意图

2.3 区块链溯源优势分析

和传统的溯源技术相比，区块链具有其独特的优势，如溯源实时性、信息安全可靠、解决造假问题、降低物流及其他管理成本，以及有助于形成新的商业生态等。

（1）产品信息全程实时溯源

区块链中，一个新的区块产生，需要按照特定的算法生成私钥，再结合时间戳形成链，体现了区块链的本质——信息传递，这恰巧符合产品市场流程化生产模式，即从开始到结束都需要历经多个环节，并且是一个以时间为顺序的流程化的过程，因此区块链应用于产品溯源能够相互匹配，实现实时追溯。

（2）产品信息不可篡改

产品信息不可篡改指的是现实世界中的产品在互联网世界中对应一个独一无二的身份信息，基于这个身份所产生的所有追踪或者记录信息都能够在链上实现不可篡改的流转和交易。

（3）防止商品造假

区块链溯源将包括生产到销售的全部信息都记录到链上，凭借区块链不可篡改的特有优势，确保了区块链溯源系统中产品的唯一性，有效解决信息上链后的商品造假问题。

（4）降低物流成本

传统溯源方式需耗费极大的人力、物力、财力等进行物流监视监管工作，而区块链溯源中，产品信息存储、传递、核实、分析等数据记录按照统一的标准、规则、凭证等在不同的部门或企业流转，多方参与、共同维护，有效解决信息碎片化和流通环节重复审核等问题，一定程度上提高物流管理效率，降低成本。

（5）打造新溯源商业生态

借助区块链的经济模式，通过智能合约提供信任机制，联合各方构筑新型合作共赢的生态场景，各主体协作自主可靠，共同助力资源的整合和各方效益的最大化。

2.4 区块链溯源应用场景

区块链可用于农产品溯源、跨境追溯、高端/稀缺商品追溯、食品卫生安全追溯等领域：

（1）农产品追溯

利用区块链进行农产品溯源，即从原料身份登记出发，对产品全生命周期中各环节进行立体化、实时化的感知和智能监管，保障农产品从农田或养殖场到市面销售，直到餐桌的智慧管理和安全控制。

（2）跨境追溯

跨境追溯对于当前疫情防控具有重要作用和意义。海外产品相关的入仓、抽检、运输、国内质检、市场销售等环节信息上链，对供应链进行溯源，做到一切来源有据可依，在一定程度上有助于疫情防控。

（3）高端/稀缺商品追溯

利用区块链和物联网技术（RFID、摄像头、传感器等）实现科技防伪，全程追溯，助力名酒、奇石、珍贵药材等高端产品与消费者打通文化桥梁。

（4）食品卫生安全追溯

食品卫生安全追溯即通过联盟链，纳入农场农户、食品加工机构、认证机构、物流、销售等单位，通过数据共享、价值共享，真正实现食品卫生安全追溯。

3 区块链溯源发展展望

2008 年，比特币在中本聪《比特币：一种点对点的电子现金系统》一文中正式诞生，随后智能合约出现，货币之外的数据资产转移成为可能。随着区块链不断发展、不断延伸，越来越复杂的智能合约将区块链应用于医疗科学、文化、艺术等领域。目前，区块链在溯源行业领域的应用也逐步由食品、农产品等领域向其他领域拓展。

然而，即使区块链具有众多良好特性，却仍未能解决源头信息造假问题。区块链具有其独特的技术优势，但单纯依靠区块链技术也无法全面保障产品安全，需要通过物联网设备（如RFID、传感器、状态检测器等）实时记录关键信息，保证产品信息完整可靠客观地传输到区块链上，再利用区块链的不可篡改性进行存储，形成供应链领域所需的信任闭环。

未来，融合区块链、物联网，以及大数据、人工智能等技术的供应链追溯系统势必成为溯源行业中信息化建设重点。物联网技术用于前端源头数据采集，保证源头数据真实可靠；大数据技术有助于数据价值最大化利用，消除数据孤岛；人工智能技术助力智能化、智慧化溯源系统落地；而整个过程中，安全领域的问题由区块链提供保障，诸如用户信息安全保护、交易者信用评估、安全问题追责定位等。此外，应用场景也将由当前的食品、农产品溯源等拓展到各类大宗商品溯源，逐步扩展区块链溯源覆盖范围，形成科学的供应链溯源体系。

4 结束语

区块链溯源解决了传统溯源中数据可靠性、安全性等问题，从时间和空间两个维度，覆盖产品的全生命周期，实现产品信息数据的安全共享，保障信息记录真实可靠，有助于产品质量安全事故责任追究等。当然，区块链作为一项新技术，难免面临一些尚未解决的问题和挑战（如未能解决源头信息造假问题）。但随着时间的推移和科学技术的发展，区块链技术将不断成长、成熟，市场也将逐渐见证区块链带来的益处。未来，区块链、大数据、人工智能、物联网等多种技术融合发展成为趋势，区块链亦逐步成为溯源行业主流技术，也势必很好地整合进入资本市场体系。