基于区块链的进口产品溯源设计

辛圣瑶XIN Sheng-yao；刘俊艳LIU Jun-yan；蓝颖慧LAN Ying-hui

（青岛科技大学，青岛 266061）

0 引言

在信息技术、互联网技术高速发展的今天，信息透明度高且传递速度快，这使得以信息不对称为价值体现的传统贸易型企业的生存空间受到严重冲击。同时，终端消费者对产品的关注从产品的数量或种类、品牌逐渐向产品的质量与产品可信度转移，消费者对买卖过程信任感不仅仅满足在用时间成本建立起来的良好信誉贸易商身上，更想知道贸易商提供的产品本身是否更值得信赖，包含产品生产、存储、运输、销售等各个环节信息的产品溯源流程就需要更准确化、专业化和透明化。

因此传统贸易型企业需要重新思考及定位其在全球贸易中作为中间商的地位与作用，消费者的需求变化也促使传统外贸企业需要从终端消费者出发，对产品溯源流程的每一环节的信息数据的录入、整理和分析提供保障，调整传统贸易型企业的价值输出内容，重构其在采购与销售链条中的服务价值，重新创造客户粘性，让贸易过程更透明，让产品信息更透明，实现转型发展。

区块链作为一种具有去中心化、开放性、自治性、信息不可篡改性以及匿名性等特征的新型应用模式，是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。它作为去中心化记账平台的核心技术，广泛应用于能源、医疗、保险、供应链和大数据等领域。李彬、覃秋悦等[1]针对现有分布式能源运营模式，研究了区块链技术对于分布式能源P2P交易的适用性。佘维、陈建森[2]针对医疗数据的隐私安全和授权分发、安全传输问题，提出运用区块链调用全同态加密算法实现在共享双方间只有密文数据传输并且可以进行密文计算。在保险行业，唐金成、杜先培[3]运用SWOT分析法揭示了区块链技术应用于保险业所具有的重构信用、唯一性识别、提高保险营销效率等优势；学者王成[4]则通过通用模型和架构规划方法，设计了基于区块链的保险行业信息系统。在供应链领域，谭征[5]根据区块链的“去中心化”特性，从物流交易主体、机制、过程中三个视角出发，提出构建“点链网”式区块链物流系统；曹洋等[6]学者提出构建供应链信息共享管理区块链，为供应链内的信息共享提供一种新的模式；闫妍、张锦[7]则以区块链技术应用供应链参与者信息共享的影响为前提，采用Stackelberg博弈研究供应链参与者的决策利润。在大数据领域，王海龙等[8]学者利用区块链和数字水印技术，实现了对大数据起源的确认；MedRec[9]在探索医疗数据访问控制问题时，基于以太坊平台将智能合约与访问控制相结合进行自动化的权限管理,实现了对不同组织的分布式医疗数据的整合和权限管理；杨德钦、岳奥博、杨瑞佳[10]将区块链技术与项目管理职能信息集成、项目信息采集系统进行整合，构建了基于智慧建造的工程项目信息集成管理平台。

本文针对传统外贸行业问题，研究如何将区块链技术应用到传统外贸行业，打破现有研究在外贸业的瓶颈，面向产品生产、储运、交易、使用全过程，探索助力传统外贸行业的产品溯源新模式，实现了B2C过程中产品全生命期的可视化跟踪与区块链技术在供应链与大数据领域的融合应用，设计专属外贸进口产品的溯源节点及流程，让产品的生产、周转、交易、使用过程更透明、更安全、更可信，真正解决传统溯源过程中的安全隐患，打造较传统方法更灵敏、更安全、专属性更强的溯源技术。

1 产品溯源系统建设痛点

“溯源”是经常被应用于现代供应管理中的一种重要手段。产品溯源系统通过记录产品在生产、运输、销售过程中各个环节的数据信息来实现对产品原材料获取、生产加工、物流运输等环节的监控。伴随着食品安全和跨境进口产品等问题受大众关注的程度的提高，相关应用于产品溯源的技术越来越受到关注。

1.1 系统各部分之间信任度不够

在产品溯源系统中，溯源信息通常由不同的组织或部门进行添加。这就容易造成各部门或组织独立建设、独立发展、动态且彼此不信任，从而难以实现系统间共享数据。

1.2 中心化的管理方式

目前的溯源系统是由某一管理组织或部门提出相关规范并维护、管理，同时强制要求下游企业按照规范录入溯源信息。这种中心化的管理方式要求管理机构绝对可靠，也就是管理者需要获得用户与溯源系统参与者的信任，并且需要付出极大的成本来保障数据的安全性。

1.3 监管困难

随着跨境电商的流行，进出口商品监管现阶段面临如假货、刷单、虚假宣传频发[11]、产品通检时间长、物流数据难获取且真实性难辨别等诸多挑战，且监管体制不完善、监管技术落后等因素[12]一直影响着进出口产品的监管效率和监管力度。

1.4 责任不明确

产品质量问题责任主体难以确定，一旦产品出现质量问题，现有追溯体系无法精准、快速地确认质量问题发生的责任主体，从而致使整体追溯时间长、追溯效率低，逐渐降低了消费者对追溯系统的使用意愿及对追溯系统的信任度。

1.5 产品造假、信息造假现象严重

在产品流通过程中，常常会出现以下现象：正品的标签信息会被赝品复制；标签信息不全，无法准确追溯产品的上一环节；每个环节不进行数据共享，导致产品信息不明确，数据质量难以保证；产品溯源标签不唯一，产品生产和流转数据可修改上传或选择性上传，这就造成窜货及信息造假问题。

实现系统各部分之间信息互通、互相信任、数据开放、去中心化、信息不可篡改，突破现有的监管模式，在通检效率与产品质量之间找到平衡点，减少流通环节，降低企业成本，确保正品的质量和信息的准确度，提高产品质量和企业知名度已势在必行。

2 基于区块链的产品溯源系统解决方案

区块链技术的分布式点对点网络结构、单向哈希算法、动态联盟共识机制、基于密码学的数字签名在解决产品溯源系统各主体缺信、中心化管理方式、产品追责困难等方面具有独有优势，且该技术可作为分布式数据库与“物联网”、“人工智能”等领域结合，对大量复杂的交易数据进行处理，并在处理过程中自动对联盟企业供应链进行更新修正。由此，参与区块链联盟的企业不需浪费时间进行博弈，可最大程度保证交易数据不被篡改及信息对称，降低企业沟通成本的同时提高供应链企业应对不确定性风险的能力。

基于区块链技术的进口产品溯源系统整体架构由存储层、网络层、应用层组成，生产商、进口商、零售商、物流商四大溯源主体在监管部门的核查下实现各方信息共享，由此建立互信机制并完成追责工作，消费者可通过扫码等途径查看并反馈整链溯源信息。其中，所有节点用户经应用层接口输入溯源信息进行交易,经网络层POW共识等技术处理后备案于存储层。系统架构功能图如图1所示。

图1 系统架构功能图

整条链的所有交易角色作为矿工认证的共识节点存在，各节点在链中自由进出，共同维护整链运作并于存储层搭建P2P网络，当有一笔新的交易产生时，每个节点完成对此笔交易的验证与备份后，包含交易发生时间、负责人数字签名等重要内容的交易信息成功加入区块，各区块信息同步共享，一旦发现有节点恶意篡改入链信息，系统自动将其踢出区块链网络，实现交易主体的去中心化管理及协同互联，有效防止窜件、丢件，保证溯源信息完整性，各方主体录入信息有迹可循、问题产品追溯有凭有据，根据用户反馈可实现产品追责、企业内部绩效考核，系统溯源具体流程及各节点功能如图2，节点信息存储模式如图3所示。

图2 系统溯源管理流程图

图3 节点信息存储模式

该溯源系统共设置生产商、进口商、零售商、物流商、监管部门、顾客六大交易主体，保证不同企业、承运商间交易共享与信息完整。生产商相关负责人根据产品加工过程录入详细生产信息，同时介绍商品信息、包装信息、企业信息，不同信息负责人私钥签名后创建交易，作为共识节点经全网广播进行信息验证，验证通过则录于区块链底层存储层，同时其他节点同步具有查询本次与历史信息和追踪货物的功能，反之该节点需重新录入信息创建交易。

与之类似，进口商、零售商作为由生产商至顾客的经销商，物流商作为多式联运的承运商，需在收货时仔细检查商品状态，若商品状态良好，则将各主体规定信息签名后录入系统进行下一步工作，若出现包装损坏、窜货、丢件等现象，及时签名登记追根溯源，不仅及时追溯问题环节与签名负责人，还可有效防止问题产品流入消费市场，各交易主体协同认证，所有信息同步共享不可篡改，若产品经某一承运商或经销商时反复出现失误，将严重影响该主体信誉，监管部门可据此做出相应的调整或奖惩，上下游主体也可趋利避害，选择更优合作伙伴。顾客在收到货物后，可扫码查看整链信息，并提出相应反馈信息。在各方主体监督认证下，整个进口产品交易过程具有链条性、系统性、覆盖性，所有交易信息具有透明性、一致性和真实性，彻底解决各方主体信任缺失、监管困难、责任不明等溯源痛点，促进集体决策与激励管理。

3 结束语

本文针对进口产品溯源系统各方主体信任缺失、中心化管理、监管困难、责任不明等问题，提出构建基于区块链技术的进口产品溯源系统，旨在为产品溯源的研究与建设提供新的思路方法。该溯源系统通过产品进口流程确定生产商、物流商、进口商、零售商、监管部门五大主体为溯源数据点，根据各节点的功能绘制管理流程图并选择节点数据存储模式，利用区块链的分布式数据库、私钥签名防篡改、节点信息公开可追溯等特点，真正实现各数据点信息共享及生产商、物流商、进口商、零售商、监管部门多方共赢，打破信息孤岛、完善信用体系，充分发挥数据采集、集成的有效性和应用性，实现产品溯源工作与区块链技术的融合发展，有助于扩展区块链技术的实际应用领域，带动产品溯源系统的建设与完善。