李保東，葉春明 LI Baodong， YE Chunming

（上海理工大學 管理學院，上海200093）

1 區(qū)塊鏈

1.1 區(qū)塊鏈的定義

區(qū)塊鏈是一種分布式的數(shù)據(jù)庫，可以共享且不易更改的分布式分類總賬，它是構(gòu)建價值互聯(lián)網(wǎng)不可或缺的底層應用技術(shù)，具備多層級和多個類型應用的價值傳輸技術(shù)。其具有信息不可篡改、集體維護、匿名性、可追溯以及去中心化等特性[1]。

嚴格意義上說，區(qū)塊鏈并不是單一的創(chuàng)新技術(shù)，它是由多種技術(shù)整理創(chuàng)新的結(jié)果，從而實現(xiàn)一個去中心化、自治性的底層技術(shù)架構(gòu)。

圖1 區(qū)塊鏈的模型架構(gòu)

1.2 區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)架構(gòu)模型

區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)架構(gòu)模型如圖1 所示，自下而上包括數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、激勵層、合約層和應用層[2]。每一層都具備一項核心功能，不同層之間相互配合，構(gòu)建一個去中心化的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)層是區(qū)塊鏈最底層的技術(shù)架構(gòu)，結(jié)合公私鑰非加密對稱、哈希函數(shù)、時間戳和Merkel 樹等技術(shù)實現(xiàn)對區(qū)塊數(shù)據(jù)的處理，使區(qū)塊依次相連，防止數(shù)據(jù)的篡改。網(wǎng)絡(luò)層包含了點對點的網(wǎng)絡(luò)以及傳播和驗證機制，每個節(jié)點既可以接受信息，也可以生產(chǎn)信息。每當產(chǎn)生一個新區(qū)塊時，它會像全網(wǎng)廣播，其他節(jié)點將會驗證區(qū)塊數(shù)據(jù)的真實性，當大多數(shù)節(jié)點通過驗證后，這一新區(qū)塊將會永久的被儲存下來。共識層是一個比較核心的層級，它解決的是在分布式系統(tǒng)中如何統(tǒng)一行動的問題，區(qū)塊鏈中的共識機制包含工作量證明機制（POW）、權(quán)益證明機制（POS）、股份授權(quán)證明機制（DPOS） 等。激勵層包括發(fā)行機制和激勵機制，這個層級是經(jīng)濟學與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合的成果，讓區(qū)塊鏈中的節(jié)點能夠積極主動地維護整個系統(tǒng)的運行。合約層包含了腳本代碼、算法機制、智能合約，體現(xiàn)了區(qū)塊鏈可編程的特點，應用層封裝了區(qū)塊鏈應用的各種場景，本文的應用場景即區(qū)塊鏈在保健食品追溯系統(tǒng)的應用。

1.3 區(qū)塊鏈的分類

在表1 中，列舉了區(qū)塊鏈的三種類型，對每一種類型的特點及應用場景進行說明。在保健食品行業(yè)，需要供應鏈上下游的多個企業(yè)共同參與維護區(qū)塊鏈的運行，并且，伴隨著保健食品業(yè)的興起，交易規(guī)模與速度會有極大提升[3]。對比三種類型的區(qū)塊鏈，聯(lián)盟鏈具有交易速度快、成本低、可控性強等特點，適用于多個機構(gòu)和組織共同參與管理。最適合在保健食品供應鏈中的應用。

表1 區(qū)塊鏈的類型

2 區(qū)塊鏈在保健食品溯源系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 研究背景

我國的保健食品行業(yè)從20 世紀80 年代興起，隨著人們對生命健康的關(guān)注，保健品行業(yè)快速的發(fā)展壯大。目前已有兩千多家的注冊企業(yè)，行業(yè)規(guī)模甚至達到兩千多億人民幣。一方面，我們國家65 歲以上的老年人口不斷上漲，已成為老年人口最多的國家，老年人口的不斷上升推動著保健品行業(yè)快速發(fā)展[4]。在另一方面，兒童和青少年也逐漸開始選擇保健食品，保健食品消費人群正呈現(xiàn)年輕化的趨勢。但是在保健食品行業(yè)發(fā)展過程中，面臨一些安全性的問題[5]，所以對于保健食品的安全溯源是極其必要的。目前國內(nèi)對于保健食品的溯源存在以下問題：

（1） 溯源的信息量有限。目前，保健食品的溯源主要通過掃描商品包裝上的條形碼和二維碼，掃描出來的結(jié)果只包含了生產(chǎn)廠商、生產(chǎn)地址、生產(chǎn)日期等一些基本的信息，而對整個生產(chǎn)及流通過程中所包含的數(shù)據(jù)無法追蹤，無法實現(xiàn)從生產(chǎn)到消費者手中的全過程追蹤。

（2） 溯源體系的可靠性低。保健食品行業(yè)的追溯系統(tǒng)是通過中心化的數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)的，這就存在數(shù)據(jù)的錄入錯誤，甚至是人為的數(shù)據(jù)篡改，此外還可能遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊的風險，無法保證數(shù)據(jù)的真實性。

（3） 溯源體系的標準不統(tǒng)一。目前國內(nèi)的溯源體系，對于查詢的結(jié)果沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范。例如，對于同樣是生產(chǎn)鈣片的兩家企業(yè)，所包含的溯源信息種類可能是不一致的，無法保證行業(yè)的規(guī)范性。

2.2 追溯系統(tǒng)架構(gòu)

在保健食品區(qū)塊鏈的追溯系統(tǒng)中，本文將其總體架構(gòu)分為三層，分別為接入數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)處理層、用戶層[6]。數(shù)據(jù)接入層包含了保健食品供應商原材料數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、物流數(shù)據(jù)。利用網(wǎng)絡(luò)或者傳感器實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集，進而將數(shù)據(jù)收集起來，通過移動網(wǎng)絡(luò)或者TCP 等手段將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理層。數(shù)據(jù)處理層完成對保健產(chǎn)品數(shù)據(jù)的存儲和記錄，并將生產(chǎn)過程所利用的APP 與區(qū)塊鏈后臺相連，確保數(shù)據(jù)能夠載入到區(qū)塊鏈中。同時把零售、電商及物流平臺的數(shù)據(jù)接入到數(shù)據(jù)處理層的區(qū)塊鏈平臺，實現(xiàn)這一環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)追蹤。用戶層是實現(xiàn)消費者與區(qū)塊鏈平臺的交互，用戶能夠通過APP 或者微信小程序等掃描商品上的條形碼或者二維碼，便可以追蹤到所購買商品從原材料到消費者手中全過程的數(shù)據(jù)集[7-8]。架構(gòu)示意圖如圖2 所示。

圖2 區(qū)塊鏈在保障食品體系的架構(gòu)示意圖

2.3 保健食品追溯流程

保健食品的追溯流程如圖3 所示，分為四個部分，分別是保健食品原材料準備過程、生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)、分銷環(huán)節(jié)、消費者。

（1） 原材料準備階段。保健食品的材料供應商準備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在區(qū)塊鏈平臺上記錄材料的相關(guān)數(shù)據(jù)，包含材料的名稱（甘草、山藥……）、材料來源地、提取所需原料的方法等。將這些信息錄入到區(qū)塊鏈平臺。

（2） 生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)。制造商將生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、加工數(shù)據(jù)以及最后的成品數(shù)據(jù)記錄到區(qū)塊鏈上，經(jīng)各節(jié)點確認后，這些數(shù)據(jù)將會永久的保存在區(qū)塊鏈上。

（3） 分銷環(huán)節(jié)。保健品的分銷基本分為兩種，一種是線下零售渠道，另一種是電商渠道，通過電商渠道銷售的保健品則必須通過第三方物流傳送到消費者手中。在這個環(huán)節(jié)，需要將企業(yè)的商品管理系統(tǒng)及電商平臺搭載到區(qū)塊鏈平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，在物流配送環(huán)節(jié)，將第三方物流平臺的數(shù)據(jù)接入到區(qū)塊鏈平臺，從而實現(xiàn)對物流環(huán)節(jié)的配送的跟蹤。在區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)層，采用公私鑰非加密對稱技術(shù)，無論是電商平臺還是物流配送員，他們都擁有自己的公私鑰對，在記錄數(shù)據(jù)時要用私鑰進行簽名，這在一定程度上保障了信息的安全可靠，出現(xiàn)問題時可以快速查詢出是哪個環(huán)節(jié)的問題[9]。

（4） 消費者。消費者在零售渠道或者在電商渠道購買的保健食品到手后，可以通過掃描商品外包裝上的二維碼查詢商品從原材料到消費者手中整個全過程中的數(shù)據(jù)。這種呈現(xiàn)形式，一方面讓消費者提升了對保健食品的購買心理，另一方面，如果產(chǎn)品存在質(zhì)量問題，可以快速定位出問題的環(huán)節(jié)。

圖3 保健食品追溯流程圖

3 區(qū)塊鏈在保健食品的溯源作用

（1） 促進保健食品行業(yè)的發(fā)展。消費者通過電商或零售渠道購買到來路明確、信息可靠的保健食品，在發(fā)生安全和產(chǎn)品的質(zhì)量問題時，有可靠的渠道去追溯責任主體，這就使得消費者更加信任在平臺購買的商品，消除消費者的后顧之憂。所以，區(qū)塊鏈能夠幫助零售和電商平臺獲得顧客信任，進而促進保健食品行業(yè)的發(fā)展。

（2） 提高企業(yè)生產(chǎn)的標準化和信息化?；趨^(qū)塊鏈建立起來的追蹤溯源體系，對于各個環(huán)節(jié)來說都起到一種監(jiān)督的作用。這也促使保健食品行業(yè)的從業(yè)者生產(chǎn)出更加符合規(guī)范產(chǎn)品，朝著標準化和信息化的方向發(fā)展。在長期看來，基于區(qū)塊鏈的溯源系統(tǒng)必定會提高整個社會保健食品的質(zhì)量。

（3） 提供給消費者真實的信息。區(qū)塊鏈具有去中心化、防篡改、可追溯的特性，與保健食品行業(yè)的結(jié)合可以使產(chǎn)品的生產(chǎn)加工信息清晰透明，滿足消費者的知情權(quán)，為消費者提供了真實的信息。

4 案例分析

2018 年12 月25 日，網(wǎng)絡(luò)上爆出權(quán)健公司經(jīng)營的產(chǎn)品導致一位4 歲的患癌女孩逝世。調(diào)查發(fā)現(xiàn)權(quán)健公司的產(chǎn)品存在極大的問題。

權(quán)健公司主要是一家以經(jīng)營保健品為主的企業(yè)，在供應鏈中處于中間環(huán)節(jié)。之所以發(fā)生這種極端的情況，根本原因在于權(quán)健公司只顧商業(yè)利益，不顧消費者安全的野蠻生產(chǎn)方式。除此之外，也顯現(xiàn)出國家對于保健食品的監(jiān)管缺乏力度，保健品生產(chǎn)流通環(huán)節(jié)缺乏可追溯性?；谶@種情況，筆者提出將區(qū)塊鏈運用到保健食品的供應鏈中，以提高保健品生產(chǎn)流通全過程的可追溯性。

當原材料供應商寫入材料信息，系統(tǒng)會根據(jù)原有嵌入的標準材料信息進行比對，若不符合要求，則無法寫入?yún)^(qū)塊；反之則用私鑰進行簽名后寫入?yún)^(qū)塊鏈?？墒窃谶@一環(huán)節(jié)材料的供應商有可能會篡改信息。制造商在接收產(chǎn)品前應進行校驗工作，當且僅當驗證合格后，方可發(fā)送數(shù)字簽名給材料供應商，確認簽收。若檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)材料信息與供應商原材料記錄在區(qū)塊鏈上的信息不符，檢測部門將會把檢測的結(jié)果記錄到區(qū)塊鏈上，系統(tǒng)會自動的向監(jiān)管部門報告，監(jiān)管部門將會介入，同時阻止這一產(chǎn)品在供應鏈上流動。供應鏈下游的分銷商和零售商在接受產(chǎn)品和發(fā)出產(chǎn)品時均要在系統(tǒng)上用自己的私鑰進行簽名，這就保證了每一環(huán)節(jié)的可追溯性。若是由于工作疏忽或其他原因?qū)е虏缓细竦漠a(chǎn)品流入到市場中去，消費者可以通過掃描產(chǎn)品封面的二維碼即可查詢整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，追蹤到出現(xiàn)問題的節(jié)點。

綜合以上，將區(qū)塊鏈介入到保健食品的生產(chǎn)流通環(huán)節(jié)，一方面可以督促生產(chǎn)企業(yè)制造出更加優(yōu)質(zhì)的商品，另一方面，出現(xiàn)問題時可以及時的報告預警，從而保證國民的生命安全。

5 實際應用中的難點

區(qū)塊鏈的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了以比特幣為代表的區(qū)塊鏈1.0 時代，以以太坊為代表的區(qū)塊鏈2.0 時代，現(xiàn)在已經(jīng)邁入?yún)^(qū)塊鏈3.0時代?；趨^(qū)塊鏈的保健食品追溯系統(tǒng)就是區(qū)塊鏈的3.0 的一個設(shè)計，在這個設(shè)計中仍會面臨很多的問題。

（1） 保健食品行業(yè)的數(shù)據(jù)分布在供應鏈中的各個企業(yè)中，每個企業(yè)都有自己的核心數(shù)據(jù)庫，如何將供應鏈中的各級企業(yè)的數(shù)據(jù)接入到數(shù)據(jù)平臺，仍是亟待解決的問題。

（2） 區(qū)塊鏈技術(shù)作為一個新的技術(shù)，仍處于發(fā)展的初級階段，其發(fā)展的過程中還存在著許多問題，需要在發(fā)展過程中發(fā)現(xiàn)并解決[10]。

6 結(jié) 論

基于區(qū)塊鏈的保健食品的溯源系統(tǒng)研究，以消費者購買到的保健產(chǎn)品作為溯源對象，能夠?qū)ζ鋸脑牧瞎獭⑸a(chǎn)加工的制造商、分銷商到物流環(huán)節(jié)進行全程追蹤。通過區(qū)塊鏈的去中心化、不可篡改、可溯源等特點將數(shù)據(jù)存儲起來，在消費者收到產(chǎn)品后通過掃描二維碼便可獲知產(chǎn)品整個生產(chǎn)過程的信息，實現(xiàn)安全追溯。此外，這一方法也可以運用到其他行業(yè)，為其他行業(yè)的發(fā)展提供借鑒。