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摘要:伴随着我国社会主义经济的不断进步,我国人民的生活水平在不断提升的同时,其对衣食住行等方面的要求也在逐步增加,其中农产品的食用安全问题,受到了相关部门和社会各界的广泛关注。因此,基于区块链技术的农产品溯源体系的探究已然成为相关部门的工作重点。
关键词:区域链;技术;农产品;溯源体系;探究
前言:目前,农产品安全始终是百姓和相关部门较为重视的方面,农药残留、化肥、催熟剂、甜蜜素、瘦肉精等诸多问题也处在急待解决的位置,因此基于区块链技术的农产品溯源体系的完善和使用就顯的尤为重要。基于此,本文从溯源信息化和区块链技术入手,针对基于区块链技术的农产品溯源体系进行了探究和思考,以供参考。
1溯源信息化的发展
目前阶段,溯源信息化始终是学术界和技术界研究的热门观点,国外学者对溯源信息化的研究相对较早,其中部分学者提出了农产品供应链溯源的几个重要指标和测量设计,同时提出了一种基于供应链运作参考模型的信息化供应链溯源方案,可通过计算机开展信息辅助监控,还有专家设计了一种基于射频识别与物联网技术结合的溯源信息交互模型,提高了信息流通的效率。与此同时,国外个别学者还分析了农产品在供应链管控中的各种建模方法的可行性,论述了农产品供应链管控的主要因素和设计方向,利用物品条形码技术和射频通信技术建立了一条高效率的溯源信息监控系统。
我国针对农产品溯源体系和技术的研究虽然开始的相对较晚,但伴随着我国经济技术的飞速进步,溯源信息化呈现出迅速发展的趋势,截止至2017年,与农产品溯源信息化相关的文献已经高达200多篇[1]。其中,包含基于RFID的农产品包装追踪的解决办法、应用地理信息系统技术结合农产品,适宜养殖情况急性同继集成开发展工具的编码关联等等。同时,伴随着互联网通信技术的进步,我国专家和技术人员分别提出一下技术和发展观点:基于通用分组天线服务持术研发出农产品移动终端、通过稳定同位素质谱技术对农产品溯源应用进行研究、将物联网、电商平台和二维码技术相结合,构建一套适合农产品溯源系统的电商平台。同时,针对传统RFID二维码查询不便捷的问题,我国专业人员结合智能手机中的近距离无线通信技术模块,对农产品溯源信息存储和存储权限,提供了可靠性高和简便性强的平台设计。
在新时代大环境下,随着云计算、大数据、人工智能的普遍应用,我国相关技术人员还提出了基于云计算的农产系统设计平台方案,以及通过微信平台对农产品的生产、加工、销售等环节,结合商密算法的二维码技术对溯源系统进行监控管理。同时,针对农产品溯源体系建立中出现的问题,相关人员也提出了以物联网技术和新技术快速发展为农产品质量溯源体系建立了宝贵的契机。
2区块链所包含的相关技术
2.1时间戳技术
1990年末,国外相关学者提出了加盖时间戳的方式,对文件展开数字化标记的办法,这一方法的使用可确保文件创建的时间准确,也提升了文件信息和相关数据的安全性。如图1所示,当发送文件时,;利用加载时间和前一篇文件的链接,将此文件涵盖签名信息的认证指针指向下一个数据串[2]。在某份文件需要认证时,时间戳系统需针对指向前一篇文件认证的哈希指针和当前时间、文件三条信息进行签名,当前每一份文件的认证都保证了上一份文件的完善。此时,系统中所记录的文件即可保障文件整体系统被保存且不被改变。
2.2防篡改技术
中央处理器是一般数据库信息系统的关键,存在管理员修改和删除相关数据的可能性。因区块链技术属于分布式的存储数据库,在没有中心化系统之下,对数据进行篡改和删除的可能性极小,同时因计算方法的制约,被系统认定为恶意欺骗的操作行为,均会被参与节点所拒绝,因此区块链中的交易参与者不会轻易对其他人产生信任,从而提升了区块链网络整体的安全性和公开性。其中梅克尔树是区块链的重要组成部分之一,如图2所示,其依靠于数据块分裂的小数据块,后将小数据块进行哈希,其中一个小数据块涵盖了两个相近的数据块或者哈希[3]。
2.3加密技术
加密算法可分为以下两种形式:(1)对称加密,要求加密和解密时应使用相同的秘钥,在知道双方的秘钥的情况下,另一方才能完成解密的操作;(2)非对称加密,主要通过两个秘钥进行加密和解密,一个是公开为接收方提供公钥,另一个是安全保护的私钥,两种计算方法可在不同的情况下进行使用。例如:在某些虚拟货币系统中就采用了非对称加密算法,在交过程中,使私钥加密信息被公钥解密,达到数据验证的目的。
2.4共识机制
当前,区块链中的公式机制,可大致分为以下四种:(1)Pow工作量证明机制,通过计算获得符合条件的随机数,同时取得该交易区块的记账权,广播需保存的数据,并通过节点验证的方式进行保存;(2)股权证明机制,原来的Pow共识算法被公链中的共识算法取代,使用另外一种机制替换记账权,解决节点间的共识问题;(3)Dpos股份授权证明机制,依照民主方式决定中心化的不足,采用新的加密算法,很大程度缩减了记账与认证环节,缩短了共识验证的时间;(4)Pool验证池,将数据验证机制加入到传统分布模式中,无需代币进行进一步提升了验证的效率,是使用频率较高的共识机制[4]。
3基于区块链技术的农产品溯源体系
3.1体系框架的建立
建立基于区块链技术的农产品溯源体系框架,可保障农产品的安全性和可靠性,如图3所示,依照区块链组建农产品质量溯源体系模型,其中包含数据存储、网络通讯、应用等内容。
其中,数据采集层,主要针对农产品的生产、加工、包装、运输、零售等方面进行收集和记录,并保存节点间的交易数据,储存至数据库网络后无修改的可能;数据库层,利用梅克尔树数据模式将农产品信息分为区块头和区块体两部分,保存后使用哈希算法与加盖时间戳的操作,把数据录入到区块链中;网络层,接收到交易信息后,在区域链中实施“挖矿”操作;去中心化和不可篡改性,确保了整体节点的有效运作,在有人试图篡改相关数据信息时,有权将其从该节点中排除,还能确保农产品信息的规范化;应用层,可以让用户通过APP或者互联网接口,查询到农产品的生产、运输、消费等信息。 3.2数据录入设计
每件农产品在区块链网络数据录入中,均被数字化信息所代替,信息维护者可以采用以下两种方式对授权认证的节点开放权限:(1)参数信息;(2)身份标志,保障了数据维护操作的有序进行,同时也加强了数据维护的可靠性,不仅对产品信息进行了严密的跟踪,也避免了溯源信息被篡改的可能。其中,所需录入的信息包含农产品交易编号、商家ID、产品类型、生产日期、出厂日期、交易数量、行业标准等诸多方面。
在不同环节进行产品录入时,可依照录入的ID显示其准确的位置数据,这是农产品溯源信息的重点,让系统整体全面展示产品各个环节的同时,还有效反馈了其生产、加工、检验、零售每个方面的相关信息。
3.3数据查询设计
在用户或者零售商进行交易后,可采用提供农产品交易编号的方式,进行区块链溯源操作,也可采用哈希值追溯产品交易前的有关数据和产品的初始来源。利用数据查询设计,可使农产品在各个环节都拥有数字签名和时间戳认证[5]。此外,还可查询大部分农产品更加详细的信息,例如:农场、牧场、菜场的环境等,保证在处理相关食品安全问题时,可及时获取农产品初始的环境信息。
3.4系统环节应用
系统环节的应用,主要包含以下几个环节;(1)生产环节,要求农产品供应商,对农产品进行分类,并建立产品身份文档,负责输入产品生产、培养、疫病、出售等信息的同时,还应做好实时更新文档,定期维护产品信息等工作;(2)加工环节,通常需输入当前农安品交易编号、商家账号、交易批次和交易数量等信息,达到对农产品信息维护和访问的目的;(3)运输环节,要求运输商家将农产品的运输方式、环境和收货方等信息补充完善,确保信息查询系统准确管控农产品所处地理位置和运送状态;(4)销售环节,是采用直销和分销的办法对农产品实施最后的销售,因此销售和零售商应确保农产品相关信息的准确性和完整性;(5)追溯环节,可让消费者通过农产品二维码和标识信息,清晰该产品的相关数据和信息。
4基于区块链技术的农产品溯源体系的思考
4.1搭建可信赖的溯源平台
搭建可信赖的农产品溯源平台,可更好的提升消费者的购买体验感,加强民众消费信心的同时,还利于我国农产品市场经济的可持续发展[6]。现如今溯源平台及认证体系,可大致分为企业开发建设和地方政府主导建设两种模式,可通过政府的公信力,从技术、信息、安全等方面建设消费群体信任的平台,同时在新时代互联网环境下,还可发展农业电商带货、农产品在线销售等业务,把溯源信息和农产品网络销售进行高效结合,盘活每个交易节点数据的同时,还发挥了电商平台处理数据的作用,是农安产品溯源工作的切入点之一。
4.2体系的实施
数据采集层主要由一下几点设施组成:(1)传感器;(2)RFID标签;(3)手持采集设备;(4)网络设施,其中采购、运算、存储、维护等方面均增加了构建农产品溯源体系的成本[7]。另外,区块链技术包含的内容相对繁杂,相关技术人员较为欠缺,致使基于区块链的农产品溯源体系实施的困难较多。因此,在实际 的体系建设和实施时,应根據实际研究情况,首先选取农产品种类丰富,并硬件、软件设备丰富的区域为实验试点,取得一定收益和成果后,再拓宽体系覆盖的范围。
4.3系统的信息处理
目前,从技术性能角度出发,区块链系统性能针对实际的农产品溯源要求,是较为欠缺的。因此,为了达到系统及用户的使用需求,可依照实际条件将大数据处理技术、存储技术以及云计算技术等与区块链系统进行有效融合,以此来大幅提升区块链系统的技术性能。
4.4道德风险问题
依靠区块链技术即使可在一定程度上避免出现信用问题,但是在人员操作过程中,仍有可能存在相应的道德风险。因此,相关部门可采用技术支持,分析、检测可以数据和信息,还可设置奖励制度,强化操作人员的自律性,确保产品信息的真实性[8]。同时,也可鼓励消费者对农产品不实消息进行监督和举报,加大对信息造假者的处罚力度,均为行之有效制约道德风险出现的方法。
结语:综上所述,基于区块链技术的农产品溯源体系的构建与完善,不仅重新构建了中心数据和网络层面,也实现了对农产品从生产到销售的整体信息和数据的管控。同时,伴随着区块链技术在农产品溯源领域的日益成熟,与农产品相关的信息可信度较低、信息处理性能较弱等问题都将得到解决,农产品溯源将在新阶段迎来新的希望。
参考文献
[1]张利,童舟.基于区块链技术的农产品溯源体系研究[J].江苏农业科学,2019,047(013):245-249.
[2]吕芙蓉,陈莎.基于区块链技术构建我国农产品质量安全追溯体系的研究[J].农村金融研究,2016(12):22-26.
[3]汪汇涓、周爱莲、梁晓贺、谢能付、李小雨、吴赛赛.区块链技术在农产品溯源领域的应用研究[J].中国农学通报,2020,v.36;No.579(36):164-170.
[4]孙俊,何小东,陈建华.基于区块链的农产品追溯系统架构研究[J].河南农业科学,2018,047(010):149-153.
[5]钱建平,范蓓蕾,史云,等基于区块链的农产品可信追溯系统框架构建[J].中国农业信息,2019,31(3):10.
[6]马明明.基于区块链的农产品溯源体系研究[J].2021(2019-11):20-22.
[7]李静,毛莉君.区块链技术在农产品溯源系统中的应用研究[J].现代信息科技,2018,v.2(06):192-193.
[8]柴成,姚文龙.一种基于区块链技术的农产品溯源追踪的方法及系统.2020.047(010):149-153.
关键词:区域链;技术;农产品;溯源体系;探究
前言:目前,农产品安全始终是百姓和相关部门较为重视的方面,农药残留、化肥、催熟剂、甜蜜素、瘦肉精等诸多问题也处在急待解决的位置,因此基于区块链技术的农产品溯源体系的完善和使用就顯的尤为重要。基于此,本文从溯源信息化和区块链技术入手,针对基于区块链技术的农产品溯源体系进行了探究和思考,以供参考。
1溯源信息化的发展
目前阶段,溯源信息化始终是学术界和技术界研究的热门观点,国外学者对溯源信息化的研究相对较早,其中部分学者提出了农产品供应链溯源的几个重要指标和测量设计,同时提出了一种基于供应链运作参考模型的信息化供应链溯源方案,可通过计算机开展信息辅助监控,还有专家设计了一种基于射频识别与物联网技术结合的溯源信息交互模型,提高了信息流通的效率。与此同时,国外个别学者还分析了农产品在供应链管控中的各种建模方法的可行性,论述了农产品供应链管控的主要因素和设计方向,利用物品条形码技术和射频通信技术建立了一条高效率的溯源信息监控系统。
我国针对农产品溯源体系和技术的研究虽然开始的相对较晚,但伴随着我国经济技术的飞速进步,溯源信息化呈现出迅速发展的趋势,截止至2017年,与农产品溯源信息化相关的文献已经高达200多篇[1]。其中,包含基于RFID的农产品包装追踪的解决办法、应用地理信息系统技术结合农产品,适宜养殖情况急性同继集成开发展工具的编码关联等等。同时,伴随着互联网通信技术的进步,我国专家和技术人员分别提出一下技术和发展观点:基于通用分组天线服务持术研发出农产品移动终端、通过稳定同位素质谱技术对农产品溯源应用进行研究、将物联网、电商平台和二维码技术相结合,构建一套适合农产品溯源系统的电商平台。同时,针对传统RFID二维码查询不便捷的问题,我国专业人员结合智能手机中的近距离无线通信技术模块,对农产品溯源信息存储和存储权限,提供了可靠性高和简便性强的平台设计。
在新时代大环境下,随着云计算、大数据、人工智能的普遍应用,我国相关技术人员还提出了基于云计算的农产系统设计平台方案,以及通过微信平台对农产品的生产、加工、销售等环节,结合商密算法的二维码技术对溯源系统进行监控管理。同时,针对农产品溯源体系建立中出现的问题,相关人员也提出了以物联网技术和新技术快速发展为农产品质量溯源体系建立了宝贵的契机。
2区块链所包含的相关技术
2.1时间戳技术
1990年末,国外相关学者提出了加盖时间戳的方式,对文件展开数字化标记的办法,这一方法的使用可确保文件创建的时间准确,也提升了文件信息和相关数据的安全性。如图1所示,当发送文件时,;利用加载时间和前一篇文件的链接,将此文件涵盖签名信息的认证指针指向下一个数据串[2]。在某份文件需要认证时,时间戳系统需针对指向前一篇文件认证的哈希指针和当前时间、文件三条信息进行签名,当前每一份文件的认证都保证了上一份文件的完善。此时,系统中所记录的文件即可保障文件整体系统被保存且不被改变。
2.2防篡改技术
中央处理器是一般数据库信息系统的关键,存在管理员修改和删除相关数据的可能性。因区块链技术属于分布式的存储数据库,在没有中心化系统之下,对数据进行篡改和删除的可能性极小,同时因计算方法的制约,被系统认定为恶意欺骗的操作行为,均会被参与节点所拒绝,因此区块链中的交易参与者不会轻易对其他人产生信任,从而提升了区块链网络整体的安全性和公开性。其中梅克尔树是区块链的重要组成部分之一,如图2所示,其依靠于数据块分裂的小数据块,后将小数据块进行哈希,其中一个小数据块涵盖了两个相近的数据块或者哈希[3]。
2.3加密技术
加密算法可分为以下两种形式:(1)对称加密,要求加密和解密时应使用相同的秘钥,在知道双方的秘钥的情况下,另一方才能完成解密的操作;(2)非对称加密,主要通过两个秘钥进行加密和解密,一个是公开为接收方提供公钥,另一个是安全保护的私钥,两种计算方法可在不同的情况下进行使用。例如:在某些虚拟货币系统中就采用了非对称加密算法,在交过程中,使私钥加密信息被公钥解密,达到数据验证的目的。
2.4共识机制
当前,区块链中的公式机制,可大致分为以下四种:(1)Pow工作量证明机制,通过计算获得符合条件的随机数,同时取得该交易区块的记账权,广播需保存的数据,并通过节点验证的方式进行保存;(2)股权证明机制,原来的Pow共识算法被公链中的共识算法取代,使用另外一种机制替换记账权,解决节点间的共识问题;(3)Dpos股份授权证明机制,依照民主方式决定中心化的不足,采用新的加密算法,很大程度缩减了记账与认证环节,缩短了共识验证的时间;(4)Pool验证池,将数据验证机制加入到传统分布模式中,无需代币进行进一步提升了验证的效率,是使用频率较高的共识机制[4]。
3基于区块链技术的农产品溯源体系
3.1体系框架的建立
建立基于区块链技术的农产品溯源体系框架,可保障农产品的安全性和可靠性,如图3所示,依照区块链组建农产品质量溯源体系模型,其中包含数据存储、网络通讯、应用等内容。
其中,数据采集层,主要针对农产品的生产、加工、包装、运输、零售等方面进行收集和记录,并保存节点间的交易数据,储存至数据库网络后无修改的可能;数据库层,利用梅克尔树数据模式将农产品信息分为区块头和区块体两部分,保存后使用哈希算法与加盖时间戳的操作,把数据录入到区块链中;网络层,接收到交易信息后,在区域链中实施“挖矿”操作;去中心化和不可篡改性,确保了整体节点的有效运作,在有人试图篡改相关数据信息时,有权将其从该节点中排除,还能确保农产品信息的规范化;应用层,可以让用户通过APP或者互联网接口,查询到农产品的生产、运输、消费等信息。 3.2数据录入设计
每件农产品在区块链网络数据录入中,均被数字化信息所代替,信息维护者可以采用以下两种方式对授权认证的节点开放权限:(1)参数信息;(2)身份标志,保障了数据维护操作的有序进行,同时也加强了数据维护的可靠性,不仅对产品信息进行了严密的跟踪,也避免了溯源信息被篡改的可能。其中,所需录入的信息包含农产品交易编号、商家ID、产品类型、生产日期、出厂日期、交易数量、行业标准等诸多方面。
在不同环节进行产品录入时,可依照录入的ID显示其准确的位置数据,这是农产品溯源信息的重点,让系统整体全面展示产品各个环节的同时,还有效反馈了其生产、加工、检验、零售每个方面的相关信息。
3.3数据查询设计
在用户或者零售商进行交易后,可采用提供农产品交易编号的方式,进行区块链溯源操作,也可采用哈希值追溯产品交易前的有关数据和产品的初始来源。利用数据查询设计,可使农产品在各个环节都拥有数字签名和时间戳认证[5]。此外,还可查询大部分农产品更加详细的信息,例如:农场、牧场、菜场的环境等,保证在处理相关食品安全问题时,可及时获取农产品初始的环境信息。
3.4系统环节应用
系统环节的应用,主要包含以下几个环节;(1)生产环节,要求农产品供应商,对农产品进行分类,并建立产品身份文档,负责输入产品生产、培养、疫病、出售等信息的同时,还应做好实时更新文档,定期维护产品信息等工作;(2)加工环节,通常需输入当前农安品交易编号、商家账号、交易批次和交易数量等信息,达到对农产品信息维护和访问的目的;(3)运输环节,要求运输商家将农产品的运输方式、环境和收货方等信息补充完善,确保信息查询系统准确管控农产品所处地理位置和运送状态;(4)销售环节,是采用直销和分销的办法对农产品实施最后的销售,因此销售和零售商应确保农产品相关信息的准确性和完整性;(5)追溯环节,可让消费者通过农产品二维码和标识信息,清晰该产品的相关数据和信息。
4基于区块链技术的农产品溯源体系的思考
4.1搭建可信赖的溯源平台
搭建可信赖的农产品溯源平台,可更好的提升消费者的购买体验感,加强民众消费信心的同时,还利于我国农产品市场经济的可持续发展[6]。现如今溯源平台及认证体系,可大致分为企业开发建设和地方政府主导建设两种模式,可通过政府的公信力,从技术、信息、安全等方面建设消费群体信任的平台,同时在新时代互联网环境下,还可发展农业电商带货、农产品在线销售等业务,把溯源信息和农产品网络销售进行高效结合,盘活每个交易节点数据的同时,还发挥了电商平台处理数据的作用,是农安产品溯源工作的切入点之一。
4.2体系的实施
数据采集层主要由一下几点设施组成:(1)传感器;(2)RFID标签;(3)手持采集设备;(4)网络设施,其中采购、运算、存储、维护等方面均增加了构建农产品溯源体系的成本[7]。另外,区块链技术包含的内容相对繁杂,相关技术人员较为欠缺,致使基于区块链的农产品溯源体系实施的困难较多。因此,在实际 的体系建设和实施时,应根據实际研究情况,首先选取农产品种类丰富,并硬件、软件设备丰富的区域为实验试点,取得一定收益和成果后,再拓宽体系覆盖的范围。
4.3系统的信息处理
目前,从技术性能角度出发,区块链系统性能针对实际的农产品溯源要求,是较为欠缺的。因此,为了达到系统及用户的使用需求,可依照实际条件将大数据处理技术、存储技术以及云计算技术等与区块链系统进行有效融合,以此来大幅提升区块链系统的技术性能。
4.4道德风险问题
依靠区块链技术即使可在一定程度上避免出现信用问题,但是在人员操作过程中,仍有可能存在相应的道德风险。因此,相关部门可采用技术支持,分析、检测可以数据和信息,还可设置奖励制度,强化操作人员的自律性,确保产品信息的真实性[8]。同时,也可鼓励消费者对农产品不实消息进行监督和举报,加大对信息造假者的处罚力度,均为行之有效制约道德风险出现的方法。
结语:综上所述,基于区块链技术的农产品溯源体系的构建与完善,不仅重新构建了中心数据和网络层面,也实现了对农产品从生产到销售的整体信息和数据的管控。同时,伴随着区块链技术在农产品溯源领域的日益成熟,与农产品相关的信息可信度较低、信息处理性能较弱等问题都将得到解决,农产品溯源将在新阶段迎来新的希望。
参考文献
[1]张利,童舟.基于区块链技术的农产品溯源体系研究[J].江苏农业科学,2019,047(013):245-249.
[2]吕芙蓉,陈莎.基于区块链技术构建我国农产品质量安全追溯体系的研究[J].农村金融研究,2016(12):22-26.
[3]汪汇涓、周爱莲、梁晓贺、谢能付、李小雨、吴赛赛.区块链技术在农产品溯源领域的应用研究[J].中国农学通报,2020,v.36;No.579(36):164-170.
[4]孙俊,何小东,陈建华.基于区块链的农产品追溯系统架构研究[J].河南农业科学,2018,047(010):149-153.
[5]钱建平,范蓓蕾,史云,等基于区块链的农产品可信追溯系统框架构建[J].中国农业信息,2019,31(3):10.
[6]马明明.基于区块链的农产品溯源体系研究[J].2021(2019-11):20-22.
[7]李静,毛莉君.区块链技术在农产品溯源系统中的应用研究[J].现代信息科技,2018,v.2(06):192-193.
[8]柴成,姚文龙.一种基于区块链技术的农产品溯源追踪的方法及系统.2020.047(010):149-153.