基于区块链的高级水果质量追溯系统的构建

刘莲 余伟

摘要：现阶段，高级水果质量追溯系统存在系统结构中心化，数据易篡改，数据的安全性、完整性难以保证等问题。这些问题的解决得益于区块链技术的出现。区块链技术的去中心化、开放性、不可篡改性等特点能够有效地解决现存的问题，对打击假冒伪劣，追溯质量安全，维护消费者权益起到积极作用。

关键词：区块链;高级水果;追溯系统;消费者权益

引言

“民以食为天，食以安为先”，随着时代的发展，生活水平的提高，人们对食物不再仅仅是数量方面的满足，更要求在质量安全方面有所保证。之前的“毒奶粉”、“地沟油”等事件，普遍提高了人们的质量安全意识。“眼见为实”，“看的见”的才是最为放心的。科技的进步让食品从产地到销地的整个过程都能够被“看的见”。随着经济全球化的发展，进出口贸易的增加，国内的水果已不能满足人们的需求，国外的高级水果在中国的市场日益扩大。区块链技术结合高级水果质量追溯系统，能够尽量避免假冒高级水果在市场上的流通，并且一旦发生质量安全问题，能够尽可能快的追查到来源、去向，保证高级水果行业的持续发展，并能够有效维护消费者的权益。

1、区块链技术的应用

区块链是一个分布式账本，从数据角度看，也是分布式数据库。区块链技术具有去中心化、去信任、开放性、自治性、信息不可篡改、匿名性等特点。

技术的发展往往能够带动各行业的发展。区块链技术可应用到艺术，法律，房地产，保险等各领域，社会中已掀起了“区块链+”的热潮。尤其在物流供应链领域方面的应用更是得到广泛认可。以水果为例，利用区块链技术，水果消费者、生产商、供应商、分销商以及政府机构等都能够从一个统一的透明可靠的信息平台上实时查看到水果的状态，追溯水果种植，运输到销售的整个过程。从而能够提高供应链管理效率，降低物流成本，保证水果质量安全。万一发生水果中毒或其他意外情况，政府在举证和追查方面的工作也会变得简便和清晰。然而区块链技术作为新技术，前期投资相对较大，较低的利润不足以支撑企业的经营。反观，高级水果定位于高端市场、高端客户，这些客户对于价格不太看重，而更加关注高级水果的来源地、质量、品质，20%的高端客户就能带来80%的利润，企业生存的可能性相对高点，企业基于区块链技术的高级水果质量追溯系统更有可能得到应用。

2、高级水果质量追溯系统存在的问题

以往对于高级水果追溯系统的研究主要基于磁卡，IC卡，RFID技术以及二维码技术，利用这些技术能够对高级水果从种植，运输到销售过程进行追踪。但再进一步深入研究后会发现，系统不够完善，依旧存在一些不足之处。问题主要体现在两个方面：一是追溯系统结构中心化，二是数据安全性方面存在漏洞。

首先，高级水果质量追溯系统结构具有中心化的特点，即追溯高级水果的生产销售过程由主导企业负责组织与管理。高级水果价格高，利润空间大，商人一般是利益优先，部分高级水果完全可以用国内水果以假乱真，消费者购买时不能得知真实生产地，再加上目前的追溯系统的数据采集和录入完全可以由生产商个人控制，导致假冒伪劣的高级水果源源不断的出现。这些水果大多都是从部分国内地区运送过来，充当高级水果赚取高额利润，损害消费者利益。尤其当生产商的生产能力满足不了所需时，为了保证企业能够正常运转，这种操作更为频繁。生产商就是利用了追溯系统中心化的问题，对系统上的数据进行篡改，从而达到掩人耳目的目的。

其次，高级水果质量追溯系统数据安全性方面存在漏洞。高级水果质量追溯系统并不能保证数据的真实性，完整性。由于利益的驱使，处于系统中的操作人员会私自篡改已经记录在数据库中的数据。比如说：为了不正当利益篡改由于种种原因已变质但外表不明显的高级水果的生产日期，不仅欺骗了消费者的金钱，还损害了消费者的身体健康，漏洞较大。虽然说现有的追溯系统参与方由生产企业、运输企业、分销企业、零售企业四个部分组成，但我们仔细观察下这四个部分的利益关系，我们会发现他们的利益关系并没有冲突，甚至是一致的，并没有起到相互制衡这一作用。也就是说这些参与方有可能共同篡改或者说默认其他方篡改数据。从这方面可以看出所谓的追溯系统在某种情况下只是摆设，起不到“追溯”的作用。由于数据的可更改性，其安全性从根本上来看依旧无法得到保证。

由上述可知，当前的高级水果质量追溯系统看似完善，但依旧存在着追溯系统结构中心化、数据安全性、完整性难以保证等问题。这些问题若能解决好，高级水果的质量追溯系统才能更好地应用推广。而区块链技术的特征正好能够解决这些问题，进而出现了基于区块链技术下的高级水果质量追溯系统。

3、基于区块链技术的高级水果质量追溯系统的构建

3.1系统的组成

基于区块链技术的高级水果质量追溯系统的构建包括应用层，合约层，共识层，网络层，数据层，结合高级水果安全追溯系统进行架构（如表1所示）。

数据层包含底层数据区块，这些数据来源于高级水果生产商的种植、高级水果运输企业的运输、分销企业对高级水果的分销、零售企业对高级水果的销售等各环节。此外还包括对这些数据的加密、时间戳等基础数据和基本算法。这就保证高级水果的每一笔完整的交易记录能够被验证和审核。网络层中的数据验证机制是对政府部门、企业、高级水果链各机构进行身份的验证;分布式组网机制使数据分布在不同的节点数据库;数据传播机制使数据透明化，公众化。共识层包含网络节点的各类共識算法如pos算法——政府的商务和财务部组成联盟。相关的政府机构和高级水果企业需要通过联盟的审核和验证，得到批准后才可进入区块链，从而保证了区块链成员的合法性和规范性。合约层将《农产品安全法》、《进境水果检疫管理方法》、《各地农产品安全监督暂行方法》等国家政策、法律条文、行业规范标准以智能合约的形式嵌入到区块链中，使部分监管实现自动化，大大提高了政府部门的监管效率。应用层向购买高级水果的消费者、高级水果生产商、运输商、分销商、零售商以及政府部门提供高级水果信息查询，质量追溯等服务。

3.2系统的技术创新

基于区块链技术的高级水果质量追溯系统主要有四个方面的技术创新，从而能够解决交易信任和安全方面的问题。

1）分布式账本

分布式账本即交易记账由高级水果供应商，高级水果运输商，高级水果分销商，高级水果零售商等地方的节点共同完成。而且每一个节点记录的都是完整的账目。区别于传统的分布式存储，区块链每个节点都按照块链式结构存储完整的高级水果的账目数据，传统分布式存储则是将这些高级水果的相关数据按照一定的规则分成多份进行存储。基于区块链技术的高级水果安全追溯系统能够保证没有任何一个地方节点可以单独记录交易高级水果的账本数据，从而避免了系统的中心化、避免系统数据被单一记账人控制和篡改。此外，一次交易链比较长，记账节点比较多，理论上讲除非所有的节点都被破坏，否则高级水果的数据就不会发生丢失。此系统高级水果相关数据的安全可靠性从而能够得到保证。

2）非对称加密和授权技术

基于区块链技术的高级水果质量追溯系统对账户身份信息高度加密，只有在对高级水果的数据拥有者授权的情况下才能访问到相关信息，保证了数据的安全和个人的隐私。

3）共识机制

共识机制即所有高级水果的记账节点之间如何达成共识以此认定记录的有效性，这既能起到认定作用也能防篡改。基于区块链技术的高级水果质量追溯系统的共识机制有两种。一种是比较高级水果的节点个数，被较多节点认同的结果作为最后的共识结果，也可以比较高级水果节点的计算能力或其他的计算机可比较的特征量。另外一种是所有的高级水果节点都有权优先提出共识结果、只有被其他节点认同才有可能成为最终共识结果，进而能够避免假冒伪劣的高级水果在市场上的流通。

4）智能合约

系统内预先设定一些法律条文、政府规章制度，如《农产品安全法》、《进境水果检疫管理方法》、《各地农产品安全监督暂行方法》等，一旦发生违法事件，系统可以自动识别并执行相关处理工作，从而提高处理效率。

4、结语

生活水平的提高让消费者对高级水果的需求逐渐增加，区块链技术的去中心化、开放性、不可篡改性等特点能够解决现在的追溯系统存在的问题。区块链技术与高级水果质量追溯系统的结合能够对高级水果从种植地到运输地再到销售地这条完整的供应链进行追踪，以避免假冒伪劣高级水果的出现，从而保证质量安全、充分保障消费者的权益。让广大顾客买的放心，吃的安全，对高级水果行业的健康发展起促进作用。

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