基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品物流體系研究

王 曉 磊

(石家莊職業(yè)技術(shù)學院 管理系，河北 石家莊 050081)

近年來，隨著科學技術(shù)的發(fā)展和進步，我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)水平也得到了提升.《全國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)劃(2016-2020年)》指出，未來農(nóng)業(yè)在發(fā)展的過程中需要實現(xiàn)與信息技術(shù)之間的深度融合，加快突破農(nóng)業(yè)核心技術(shù)，促進智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展與普及，并在這個基礎(chǔ)上實現(xiàn)科技興農(nóng)目標[1].區(qū)塊鏈技術(shù)的運用正好可以促進這一目標的實現(xiàn).將區(qū)塊鏈技術(shù)運用到農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展與改革中，可以有效地解決農(nóng)產(chǎn)品物流方面的問題，降低物流成本，提高產(chǎn)品的配送效率.區(qū)塊鏈技術(shù)可以通過信息共享、安全可控、追溯有據(jù)的方式，促進農(nóng)產(chǎn)品信息的完善，滿足消費者對“放心農(nóng)產(chǎn)品”的購買需求.

1 區(qū)塊鏈技術(shù)概述

1.1 區(qū)塊鏈技術(shù)的概念

區(qū)塊鏈技術(shù)是計算機技術(shù)的新型應用，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)分布式存儲的同時，還可以共享各個鏈條的數(shù)據(jù)信息.它的特點是可以使用特殊的算法來建立不同節(jié)點之間的聯(lián)系，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建起信任機制的特殊算法.它具有分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、加密算法等功能.

1.2 區(qū)塊鏈技術(shù)的工作流程

第一是產(chǎn)生交易.在此過程中，交易發(fā)起者需要將交易信息填入到系統(tǒng)中，包括交易對象、交易金額及其他信息.在這之后，交易發(fā)起者需要使用私鑰在該交易中附上數(shù)字簽名，然后將其發(fā)布到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，這樣就可以產(chǎn)生一個新的交易.

第二是交易的廣播、驗證與搜集.交易廣播指區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)在接收到新的交易信息后，將其通過廣播上傳到網(wǎng)絡(luò)中的所有對等節(jié)點上.交易驗證指系統(tǒng)利用交易發(fā)起者的公鑰對交易信息中的數(shù)字簽名進行驗證.交易搜集指系統(tǒng)將整個時間區(qū)間內(nèi)已經(jīng)完成驗證的交易進行打包，完成交易信息的收集[2].

第三是生成區(qū)塊.在此過程中，系統(tǒng)中所有的節(jié)點將搜集到的交易集合、時間戳以及區(qū)塊鏈版本號等信息組合成為一個新的區(qū)塊.

第四是區(qū)塊驗證.當在某個節(jié)點產(chǎn)生了新的區(qū)塊后，該節(jié)點就將此區(qū)塊在全系統(tǒng)進行廣播，而接收到這一新區(qū)塊的節(jié)點則進行驗證.

第五是區(qū)塊鏈記錄.當節(jié)點完成區(qū)塊的驗證之后，就自動將該區(qū)塊連接到區(qū)塊鏈中.這表示該區(qū)塊上鏈完成，系統(tǒng)完成區(qū)塊鏈的信息記錄，其中的數(shù)據(jù)無法再發(fā)生改動.系統(tǒng)回到第一個流程開始下一個區(qū)塊的上鏈.區(qū)塊鏈技術(shù)的工作流程見圖1.

圖1 區(qū)塊鏈技術(shù)的工作流程

2 區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品物流體系中的應用優(yōu)勢

(1)可以真實地記錄信息

在農(nóng)產(chǎn)品物流體系中，運用區(qū)塊鏈技術(shù)可以將產(chǎn)品的整個運輸過程真實地記錄下來，在每一部分的區(qū)塊鏈鏈條中，農(nóng)產(chǎn)品物流信息時時錄入，并及時更新，消費者通過特定的應用程序就可以查詢到這些數(shù)據(jù).除此之外，在一些農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，應用區(qū)塊鏈技術(shù)還可以將產(chǎn)品在各個生產(chǎn)階段的施藥情況、病蟲害記錄以及產(chǎn)品采摘、入庫、運輸?shù)刃畔⒍加涗浵聛?因此，除了包括物流的時間外，區(qū)塊鏈技術(shù)下的農(nóng)產(chǎn)品信息還包括農(nóng)產(chǎn)品當前的地理位置、產(chǎn)品種類及生產(chǎn)和管理方面的信息.系統(tǒng)數(shù)據(jù)在區(qū)塊鏈技術(shù)支持下的錄入流程圖見圖2.

圖2 物流信息的錄入流程

(2)完成質(zhì)量追溯體系建設(shè)

在區(qū)塊鏈技術(shù)的支持下，農(nóng)產(chǎn)品可以在物流運輸過程中建立起質(zhì)量追溯體系，這是信息時代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和銷售的一個新特征.通過建設(shè)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系，并在該體系中完成農(nóng)產(chǎn)品的信息錄入，可以使消費者更深入地了解生產(chǎn)信息、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)渠道，增加對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的信任，從而對其安全更加放心.

(3)可以提高物流供應的管理效率

區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品物流管理方面亦具有諸多優(yōu)勢.首先，可以從根本上避免農(nóng)產(chǎn)品在物流中轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的假冒偽劣問題；其次，在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地平臺上，可以確保交易的公開性和透明性[3]，在此過程中，消費者可以隨時查閱自己的訂單，銷售者也可以了解產(chǎn)品的實時物流信息.雙方的信用合約條款都在區(qū)塊鏈技術(shù)的支持下實現(xiàn)了程序化、自動化，能切實提高物流供應的管理效率.

3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品物流體系的構(gòu)建與應用

3.1 農(nóng)產(chǎn)品物流體系的構(gòu)建

區(qū)塊鏈技術(shù)支持下的農(nóng)產(chǎn)品物流體系的架構(gòu)圖見圖3.

圖3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品物流體系的架構(gòu)

該體系包含了生產(chǎn)和加工企業(yè)、產(chǎn)品配送企業(yè)、銷售企業(yè)等多個主體，同時還包含了客戶、監(jiān)管機構(gòu)以及金融機構(gòu)等.他們通過信息流和資金流形成了相互之間的聯(lián)系，并構(gòu)成了一個綜合性的體系.各個企業(yè)主體需要將相應的數(shù)據(jù)和信息錄入到系統(tǒng)中，也可以查詢和追溯相關(guān)數(shù)據(jù).因而，農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)、銷售到配送過程都將受到實時監(jiān)控，而這些監(jiān)控信息也會通過物流網(wǎng)自動上傳到系統(tǒng)中.金融機構(gòu)的功能則主要是對體系中的交易行為進行監(jiān)督，并建立起完善的信用體系.而監(jiān)管機構(gòu)的功能則主要是對該平臺的運行進行管理，同時對其中的商業(yè)活動進行控制.

在農(nóng)產(chǎn)品物流體系中，各個主體之間都是陌生的關(guān)系，他們在平臺注冊的賬號具有唯一性，他們可以使用該賬號進行登陸，開展相關(guān)的活動.

3.2 農(nóng)產(chǎn)品物流體系構(gòu)成

3.2.1 數(shù)據(jù)的分布式存儲體系

數(shù)據(jù)分布式存儲體系見圖4.

圖4 數(shù)據(jù)分布式存儲體系

在農(nóng)產(chǎn)品物流體系中，數(shù)據(jù)主要是通過去中心化數(shù)據(jù)庫的方式進行存儲的.在運行一段時間之后，數(shù)據(jù)的量變得越來越多，這種存儲方式在成本、安全性方面逐漸顯露出了一系列的問題.而通過分布式存儲的方式可以有效地解決這些問題，它將信息儲存在各個獨立的服務(wù)器上，并通過備份、冗余編碼等方式來增強系統(tǒng)的可靠性，為存儲空間的拓展創(chuàng)造了條件[4].用戶在搜索和查看這些信息的時候，不需要經(jīng)過中心數(shù)據(jù)庫的調(diào)用就可以直接獲取，避免了中心數(shù)據(jù)庫任務(wù)繁重、信息容易被泄露等問題的發(fā)生.

3.2.2 加密體系

數(shù)據(jù)傳輸及加密的流程圖見圖5.

圖5 數(shù)據(jù)傳輸及加密的流程

在對數(shù)據(jù)進行加密的過程中，傳統(tǒng)對稱加密算法雖然便捷，但是容易被破解，可能出現(xiàn)信息泄露和偽造的問題.因此,在設(shè)計農(nóng)產(chǎn)品物流體系的加密體系時，可以選擇非對稱的加密方式.在該方式下，每個用戶都有公鑰和私鑰這兩種密鑰，二者是相互匹配的關(guān)系.目前使用這種加密方式的算法有很多，建議采用RSA算法，該算法不僅可以用于數(shù)據(jù)的加密，同時還可以用于數(shù)字簽名，具有易于理解、操作簡單的特點.除此之外，用戶還可以根據(jù)解密數(shù)據(jù)來核對貨物，這樣可以避免代簽、錯簽以及冒名簽收等問題.

由此可見，基于區(qū)塊鏈技術(shù)支持下的農(nóng)產(chǎn)品物流體系所采用的非對稱加密算法具有明顯優(yōu)勢，它使得區(qū)塊鏈中的通信無法被篡改，因此與傳統(tǒng)的對稱性加密方法相比更為安全可靠.在這個過程中，每個用戶都只需要擁有和使用兩把密鑰，不存在密鑰庫儲存量過大的問題，有利于管理人員對密鑰的有效管理.

3.2.3 信用-支付體系

當前，農(nóng)產(chǎn)品在進行交易的過程中，交易方式除了少量的現(xiàn)金交易外，主要是通過第三方交易系統(tǒng)來完成的.這些交易機構(gòu)在市場上已經(jīng)呈現(xiàn)出了半壟斷的形態(tài)，信用監(jiān)管系統(tǒng)并不完善，將其運用于農(nóng)產(chǎn)品物流體系的時候還需要加強安全性與可信度的檢驗.而在區(qū)塊鏈技術(shù)的支持下，農(nóng)產(chǎn)品交易系統(tǒng)可以通過區(qū)塊鏈的方式來完成交易，這是一種去中心化的交易模式.交易過程中，各個模塊當中的節(jié)點都是平等的，它們可以按照時間順序?qū)⑾到y(tǒng)中所有交易信息單獨記錄下來[5].當用戶發(fā)起支付行為后，他們的資金信息和個人信息都會被通過加密區(qū)塊的方式存儲起來，系統(tǒng)形成特殊的交易區(qū)塊對這些信息進行認證.交易完成后，這些信用信息也會通過區(qū)塊鏈條被存入分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng).在整個交易的過程中，用戶的交易信息區(qū)塊都會被加蓋時間戳，可以確保權(quán)責分明，監(jiān)督管理也更為便利.

信用-支付體系的結(jié)構(gòu)圖見圖6.

圖6 信用-支付體系的結(jié)構(gòu)

由此可見，在農(nóng)產(chǎn)品物流體系中運用去中心化的交易模式可以有效解決系統(tǒng)的安全與信任問題.在這個過程中，各個節(jié)點之間的關(guān)系都是平等的，避免了某一臺機器作為中心節(jié)點負擔過重的問題.與此同時，信用-支付體系中的信息以區(qū)塊的形式存在，其中的數(shù)據(jù)無法更改，在出現(xiàn)問題的時候可以更好地明確各方責任.

3.2.4 信息追溯體系

基于區(qū)塊鏈技術(shù)，可以在農(nóng)產(chǎn)品交易過程中建立信息追溯體系.從生產(chǎn)商到客戶的每個階段，這些產(chǎn)品的信息和數(shù)據(jù)都通過區(qū)塊的方式被存入到數(shù)據(jù)庫，在產(chǎn)品配送過程中，這些被實時監(jiān)測到的數(shù)據(jù)也被自動地上傳到系統(tǒng)中.因此，對于系統(tǒng)中的參與主體來說，這些數(shù)據(jù)都是公開、透明的，可以隨時被查閱到.為了確保每個主體在信息追溯過程中的權(quán)益，系統(tǒng)還將激活監(jiān)管機構(gòu)的監(jiān)管行為.消費者通過掃描農(nóng)產(chǎn)品編碼或者輸入農(nóng)產(chǎn)品系統(tǒng)進入平臺，之后，系統(tǒng)就進入數(shù)據(jù)庫中查找相應的信息，并對各個階段的數(shù)據(jù)進行分析和比對，之后輸出.輸出的信息除了包括生產(chǎn)、加工、配送、銷售企業(yè)的基本信息之外，還包含了農(nóng)產(chǎn)品的基本信息.

信息追溯體系結(jié)構(gòu)圖見圖7.

圖7 信息追溯體系結(jié)構(gòu)

由此可見，在該信息追溯體系下，一追到底的模式可以得到有效應用，可以解決成本高和難度大的問題.與此同時，在各個分階段的信息追溯過程中，各個主體責任不明確的問題也可以得到有效解決.除此之外，在區(qū)塊鏈技術(shù)的支持下，該體系中各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)都是公開的，同時以區(qū)塊的形式進行存儲并最終形成鏈條，這確保了物流追溯的及時性，杜絕了信息不真實的情況發(fā)生.

4 基于區(qū)塊鏈技術(shù)支持下農(nóng)產(chǎn)品物流體系的應用建議

農(nóng)產(chǎn)品物流體系在應用過程中被發(fā)現(xiàn)，用戶的接受程度有待提高，同時信息的安全性也并沒有得到有效的保障，還有，部分員工的信息素質(zhì)有待提升.因此，該系統(tǒng)在應用過程中，需要做一些工作.首先，基層政府部門要加強對區(qū)塊鏈技術(shù)的宣傳，使更多的農(nóng)產(chǎn)品基地能夠充分認識和接納該技術(shù).可以通過宣傳欄宣傳、入戶講解以及產(chǎn)業(yè)補貼等多種方式來提高區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品物流體系中的應用率，以此來促進農(nóng)產(chǎn)品基地的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的信息化與現(xiàn)代化.其次，為了保障數(shù)據(jù)的安全，在農(nóng)產(chǎn)品物流體系建設(shè)與使用過程中，還可以引入第三方的信用監(jiān)督機構(gòu)，對錄入系統(tǒng)中的信息進行監(jiān)督和檢查，確保各個區(qū)塊鏈節(jié)點信息的正確性.同時，還可以設(shè)置信息儲存?zhèn)浞莸膶Ｓ眯畔?，這不僅可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)和信息的補充，同時還可以確保產(chǎn)品信息的完整性.最后，為了提高員工的信息素養(yǎng)，還需要加強對專業(yè)人員的培訓，在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展過程中引入更多的信息化人才，促進農(nóng)產(chǎn)品物流體系的信息化建設(shè)[6].

5 結(jié)語

綜上所述，區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、數(shù)據(jù)透明、可追溯以及信息不可篡改的特點.在該技術(shù)的支持下，農(nóng)產(chǎn)品物流體系可以保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和有效性，責任主體變得更加明晰，追溯成本也變得更低.構(gòu)建與應用該體系，可以使用分布式存儲體系，并在加密體系、信用支付體系以及追溯體系方面不斷進行完善，最大限度地保障農(nóng)產(chǎn)品交易和物流信息的安全性和隱私性，為消費者提供放心的農(nóng)產(chǎn)品.