基于區(qū)塊鏈的產(chǎn)品溯源方法

焦斌 張建 梁啟弟

摘 ?要：隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，區(qū)塊鏈已經(jīng)成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)，通過該系統(tǒng)，保證每件商品不會(huì)出售兩次，從而防止出現(xiàn)假冒產(chǎn)品，避免廠商生產(chǎn)假冒產(chǎn)品和中間商出售假冒產(chǎn)品的情況產(chǎn)生。文章以區(qū)塊鏈應(yīng)用與產(chǎn)品溯源的解決方法為研究對象，通過區(qū)塊鏈上從注冊信息、銷售產(chǎn)品、消費(fèi)者溯源三個(gè)方面設(shè)計(jì)基于區(qū)塊鏈的產(chǎn)品溯源，提供一種溯源可信，可多級溯源，仿真?zhèn)危沟仲嚨漠a(chǎn)品溯源方案，并在最后舉例分析了一個(gè)簡單的產(chǎn)品溯源分析方案。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;智能合約;產(chǎn)品溯源;互聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP391.44 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）12-0154-04

Abstract：With the rapid development of economy，blockchain has become a global hot spot. Through the system，we can ensure that every product will not be sold twice，prevent fake products，and avoid the situation that manufacturers produce fake products and middlemen sell fake products. This paper takes the application of blockchain and the solution of product traceability as the research object. Through the design of blockchain from three aspects of registration information，sales of products，and consumer traceability，it provides a product traceability scheme that can be traced reliably，multi-level traceability，fake，and anti repudiation. Finally，a simple product traceability scheme is analyzed with examples.

Keywords：blockchain;intelligent contract;product traceability;internet

0 ?引 ?言

2015年12月30日發(fā)布的《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)重要產(chǎn)品追溯體系建設(shè)的意見》，其主要目標(biāo)是到2020年，追溯體系建設(shè)的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)體系得到完善，法規(guī)制度進(jìn)一步健全;全國追溯數(shù)據(jù)統(tǒng)一共享交換機(jī)制基本形成，初步實(shí)現(xiàn)有關(guān)部門、地區(qū)和企業(yè)追溯信息互通共享;采用信息技術(shù)建設(shè)追溯體系的企業(yè)比例大幅提高;社會(huì)公眾對追溯產(chǎn)品的認(rèn)知度和接受度逐步提升，追溯體系建設(shè)市場環(huán)境明顯改善。

本公司是一家立足于自主科技創(chuàng)新，專注產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。公司核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)主要來自中南大學(xué)和國防科技大學(xué)，在視覺處理及分析、數(shù)據(jù)安全，分布式存儲(chǔ)、區(qū)塊鏈應(yīng)用等核心技術(shù)方向建立了清晰的產(chǎn)品體系及配套應(yīng)用?；趨^(qū)塊鏈的產(chǎn)品溯源進(jìn)行了多層次的研究和應(yīng)用開發(fā)。

1 ?基于區(qū)塊鏈的產(chǎn)品溯源方法的介紹

區(qū)塊鏈?zhǔn)窃跓o信任的環(huán)境下，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的任意節(jié)點(diǎn)建立起共識(shí)機(jī)制，而無需擔(dān)心數(shù)據(jù)被篡改，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)交易，協(xié)調(diào)與協(xié)作。智能合約是構(gòu)建在區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)上一段自動(dòng)執(zhí)行的代碼，其自動(dòng)化和可編程的特性使區(qū)塊鏈擁有更加豐富，更加靈活的功能。結(jié)合區(qū)塊鏈和智能合約的特點(diǎn)，恰好可以解決傳統(tǒng)產(chǎn)品溯源的缺陷。

產(chǎn)品溯源成為消費(fèi)者關(guān)心的焦點(diǎn)，許多產(chǎn)品溯源系統(tǒng)都是孤立的，導(dǎo)致產(chǎn)品在流通的過程中有假貨和竄貨現(xiàn)象的發(fā)生。Rochet等[1]最先提出了“雙邊市場”（Two-Sided Market）的概念。Armstrong[2]將雙邊平臺(tái)定義為：平臺(tái)向交易雙方提供不同的產(chǎn)品或服務(wù)，通過非對稱定價(jià)策略努力促成雙方在平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)接觸和交易。鄭開濤[3]提出采用分布式存儲(chǔ)技術(shù)與計(jì)算技術(shù)構(gòu)建全國統(tǒng)一的基于時(shí)空追溯碼的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源多邊平臺(tái)，并對該多邊平臺(tái)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。劉漢燁[4]設(shè)計(jì)了系統(tǒng)管理員首先從保存秘鑰的服務(wù)器中讀取公鑰，公鑰保存在PDA中。

還有一些其他類似的方法，其相同點(diǎn)都是通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將產(chǎn)品信息存儲(chǔ)在單節(jié)點(diǎn)上（信息集中式存儲(chǔ)），消費(fèi)者通過掃描商家給出的二維碼獲取相應(yīng)的產(chǎn)品信息。

2 ?區(qū)塊鏈與智能合約

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N去中心化、分布式共享賬本、交易可信、不可抵賴的技術(shù)。該技術(shù)利用公鑰密碼技術(shù)保證交易數(shù)據(jù)的可信性，利用P2P網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的權(quán)限實(shí)現(xiàn)分布式共享賬本，進(jìn)而保證了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的不可篡改。通過分布式存儲(chǔ)使得數(shù)據(jù)對每一個(gè)用戶都是透明的，在惡意攻擊算力不足50%時(shí)，系統(tǒng)是安全的。

從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的角度理解，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的單位。一條區(qū)塊鏈中有若干個(gè)區(qū)塊，一個(gè)區(qū)塊中有若干個(gè)交易信息或其他信息。交易信息以一定的規(guī)則存儲(chǔ)在區(qū)塊中，區(qū)塊以一定的規(guī)則連接形成區(qū)塊鏈。區(qū)塊中存儲(chǔ)的具體信息是交易信息或者其他信息，輸入包括交易、輸出索引、解鎖腳本尺寸、解鎖腳本、序列號(hào);輸出包括總量、鎖定腳本、解鎖腳本。

區(qū)塊鏈的單元是區(qū)塊，其中區(qū)塊頭部包括前驅(qū)區(qū)塊哈希值、時(shí)間戳、版本號(hào)、Merkle根、難度值、隨機(jī)數(shù)。前驅(qū)區(qū)塊哈希值指向上一個(gè)區(qū)塊哈希值。Merkle有效計(jì)算出哈希值，為本區(qū)塊所有交易提供數(shù)值。區(qū)塊鏈由若干個(gè)區(qū)塊連接而成，將上一次的區(qū)塊頭部做哈希運(yùn)算得到的值填入本次區(qū)塊的前驅(qū)區(qū)塊哈希值，因此根據(jù)本次區(qū)塊可以溯源到上一區(qū)塊[5]。每個(gè)區(qū)塊都按這種方式產(chǎn)生，就形成一條區(qū)塊鏈。

3.2.3 ?交易信息三數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

當(dāng)生產(chǎn)商將商品賣給其他人時(shí)，生產(chǎn)商利用其他商家的公鑰、注冊信息地址和簽名腳本構(gòu)建交易信息三，并將交易信息三廣播給其他節(jié)點(diǎn)。其他節(jié)點(diǎn)收到交易信息三時(shí)，先將交易信息三放在自己的緩存隊(duì)列中，然后執(zhí)行智能合約，如果交易信息三滿足智能合約中所有的條件，則將交易信息三打包到區(qū)塊鏈中等待共識(shí);如果交易信息三不能滿足智能合約中所有的條件，則等待下一次共識(shí)。如果嘗試n次共識(shí)之后還不能滿足智能合約中的所有條件，則節(jié)點(diǎn)將該交易信息三從緩存隊(duì)列中刪除。

3.3 ?消費(fèi)者溯源

最后零售商將產(chǎn)品對應(yīng)的公鑰和解鎖腳本，公司注冊信息地址和解鎖腳本制作成二維碼附在產(chǎn)品上。消費(fèi)者通過掃描產(chǎn)品上的二維碼提取產(chǎn)品公鑰和解鎖腳本，即可驗(yàn)證中間商是否擁有該產(chǎn)品的權(quán)限，即該產(chǎn)品的所有權(quán)是否屬于該中間商。利用二維碼上的公司公鑰地址和解鎖腳本驗(yàn)證該產(chǎn)品是否屬于該公司。如果驗(yàn)證通過則說明該中間商提供的本人信息是真實(shí)的。根據(jù)二維碼上的產(chǎn)品公鑰即可在區(qū)塊鏈中找到上一次交易信息。因此可以查詢上一次的中間商信息，不斷溯源就可以找到廠商。根據(jù)廠商中的原料即可溯源原料的相關(guān)信息。消費(fèi)者根據(jù)二維碼上的產(chǎn)品公鑰即可在區(qū)塊鏈中找到上一次交易信息中的產(chǎn)品編號(hào)，并用產(chǎn)品編號(hào)查詢賣家的已售樹，如果能找到這個(gè)商品的編號(hào)說明此商品是假貨，如果找不到，且溯源到廠家的交易信息時(shí)，和廠家的交易信息中的商品編號(hào)一致，則認(rèn)為是正品。

4 ?結(jié) ?論

本文從交易信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、交易方式、智能合約探討了區(qū)塊鏈應(yīng)用于產(chǎn)品溯源的解決方法。每一個(gè)交易信息中都含有鎖定腳本，它具有授權(quán)、證明的作用，從而防止他人假冒使用自己的信息從事非法商業(yè)活動(dòng)。公司鎖定腳本另一個(gè)作用是防止商家與商家、商家與消費(fèi)者之間相互抵賴。廠家或加工廠的每一次交易都有原料記錄，一方面保證原料來源的真實(shí)性，另一方面可以實(shí)現(xiàn)多級溯源。每一個(gè)注冊信息都含有已售樹，每出售一件商品都會(huì)往里面添加一個(gè)商品的編號(hào)，可以保證同一個(gè)商品不會(huì)出售兩次，從而防止假冒產(chǎn)品的出現(xiàn)。基于區(qū)塊鏈的產(chǎn)品溯源方法讓消費(fèi)者溯源可信，可多級溯源，商家之間，消費(fèi)者與商家之間不可抵賴。廠商不可以生產(chǎn)假冒產(chǎn)品，中間商不能出售假冒產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

[1] ROCHET J，TIROLE J. Two-sided markets：a progress report [J].Rand Journal of Economics，2006，37（3）：645-667.

[2] ARMSTRONG M. Competition in Two-Sided Markets [J].The RAND Journal of Economics，2006，37（3）：668-691.

[3] 鄭開濤，劉世洪.農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源多邊平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì) [J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2017，19（12）：52-58.

[4] 劉漢燁，曹課興，安強(qiáng)強(qiáng).基于RFID技術(shù)的溯源系統(tǒng)產(chǎn)品防偽機(jī)制研究 [J].榆林學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，27（2）：76-78.

[5] NAKAMOTO S. Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System [EB/OL].[2020-03-26].https：//bitcoin.org/en/bitcoin-paper.

作者簡介：焦斌（1978.03—），男，漢族，上海人，工程師，本科，研究方向：計(jì)算機(jī)信息化開發(fā)。