卞立平， 孫愛(ài)東， 孫曉明， 劉賢金

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與營(yíng)養(yǎng)研究所，江蘇 南京 210014)

當(dāng)前行業(yè)內(nèi)常用的溯源方法和技術(shù)，大部分僅限于讀取單段農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工流通過(guò)程中存儲(chǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息數(shù)據(jù)，并以此完成一個(gè)過(guò)程溯源查詢請(qǐng)求。該溯源方法原理，既無(wú)法進(jìn)行對(duì)供應(yīng)鏈上涉及多企業(yè)的多級(jí)產(chǎn)出、投入品的多級(jí)溯源檢索，也不能實(shí)現(xiàn)高效讀取追溯信息。其方法存在三方面風(fēng)險(xiǎn)：①為某些蓄意造假的企業(yè)留下了替換與篡改質(zhì)量安全信息數(shù)據(jù)的隱性漏洞；②難以實(shí)現(xiàn)真正的全程追溯示蹤，大部分情況下會(huì)遺缺部分溯源信息；③因信息不對(duì)稱，監(jiān)管部門(mén)較難評(píng)判質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生在哪一個(gè)具體環(huán)節(jié)[1]。

伴隨區(qū)塊鏈有關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于聯(lián)盟鏈的可信完整供應(yīng)鏈全環(huán)節(jié)、全過(guò)程、多級(jí)關(guān)聯(lián)溯源，為監(jiān)管部門(mén)和消費(fèi)者全方位監(jiān)督農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全提供了可能性。本文所述產(chǎn)品深度溯源系統(tǒng)將對(duì)現(xiàn)行溯源方法、技術(shù)和系統(tǒng)所能達(dá)到的追溯能力進(jìn)行升級(jí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全供應(yīng)鏈進(jìn)行真實(shí)可信、全面完整、安全高效的多級(jí)深度追溯，服務(wù)終端市場(chǎng)和監(jiān)管部門(mén)。因此，對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，主要所需解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高效智能的基于節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)度的哈希匹配檢索的實(shí)現(xiàn)方法，解決現(xiàn)有技術(shù)的弱點(diǎn)，如低效率運(yùn)作、無(wú)法智能多級(jí)深度追溯等。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)

1.1 聯(lián)盟鏈技術(shù)

聯(lián)盟鏈和公鏈?zhǔn)钱?dāng)前區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的兩大方向，兩者最大的差異在于是否存在“準(zhǔn)入機(jī)制”，即針對(duì)訪問(wèn)權(quán)限的管理機(jī)制。因?yàn)槁?lián)盟鏈存在“準(zhǔn)入機(jī)制”，并非任意個(gè)人或組織都能加入，同時(shí)，數(shù)據(jù)只在聯(lián)盟鏈內(nèi)部公開(kāi)和共享。而公鏈，則是完全公開(kāi)，沒(méi)有準(zhǔn)入門(mén)檻，所有個(gè)人或組織都能加入，且數(shù)據(jù)是對(duì)所有人公開(kāi)的[2]。

聯(lián)盟鏈和公鏈在技術(shù)方面的異同點(diǎn)見(jiàn)表1。整體來(lái)說(shuō)，除了與公鏈一樣具備區(qū)塊鏈標(biāo)志性的分布式賬本、共識(shí)算法、防篡改等技術(shù)能力之外，聯(lián)盟鏈還重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)名制準(zhǔn)入機(jī)制的嚴(yán)格管理[3]，將數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通限制在指定的可信范圍內(nèi)。相對(duì)于公鏈節(jié)點(diǎn)過(guò)多而造成的多節(jié)點(diǎn)同步效率低下、區(qū)塊鏈性能整體偏低的問(wèn)題，聯(lián)盟鏈具有較少節(jié)點(diǎn)，可以快速實(shí)現(xiàn)信息同步，大大提高業(yè)務(wù)性能?；谶@些聯(lián)盟鏈所具備的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外企業(yè)機(jī)構(gòu)在選擇過(guò)程中，選擇了聯(lián)盟鏈技術(shù)而非公鏈技術(shù)，比如沃爾瑪、雀巢、都樂(lè)和黃金食品使用的IBM食品溯源鏈，以及用于有機(jī)食品溯源和防偽的中興云鏈[4-5]。

表1 聯(lián)盟鏈和公鏈異同點(diǎn)比較

1.2 數(shù)字簽名和數(shù)字證書(shū)

數(shù)字簽名是一串不可偽造的字符串，僅當(dāng)發(fā)送方發(fā)出數(shù)據(jù)時(shí)才能生成，既具備不可抵賴性，還能夠驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性，是確認(rèn)發(fā)送方身份是否真實(shí)的有效憑據(jù)。區(qū)塊鏈上的數(shù)字簽名是基于非對(duì)稱加密算法和哈希算法的融合應(yīng)用[6]，簽名時(shí)使用私鑰，驗(yàn)證簽名時(shí)用公鑰。目前，使用最為廣泛的數(shù)字簽名為公鑰數(shù)字簽名。

數(shù)字證書(shū)則用來(lái)證明某個(gè)公鑰屬于誰(shuí)，內(nèi)容是否正確。數(shù)字證書(shū)是由證書(shū)認(rèn)證機(jī)構(gòu)CA來(lái)簽發(fā)的，作用就像一本真實(shí)的證書(shū)，可以證明信息真實(shí)性和合法性。數(shù)字證書(shū)內(nèi)容信息包括證書(shū)序列號(hào)、版本號(hào)、簽名算法類型、簽發(fā)方信息、證書(shū)有效期、被簽發(fā)人、公開(kāi)密鑰、CA數(shù)字簽名等，其中，最重要的是公開(kāi)密鑰和CA數(shù)字簽名2個(gè)信息，因其可證明某一公鑰的合法性。

1.3 區(qū)塊時(shí)間戳

區(qū)塊鏈領(lǐng)域的“時(shí)間戳”是一個(gè)專有名詞，它能記錄區(qū)塊鏈任意時(shí)間內(nèi)的交易記錄和交易值。(說(shuō)明：此處所說(shuō)的區(qū)塊“交易”，指在區(qū)塊中寫(xiě)入信息后將區(qū)塊上鏈，包括但并不限于金融交易)。時(shí)間戳本質(zhì)具有時(shí)序性，從而使鏈上的區(qū)塊也具有了時(shí)序性。時(shí)間戳是區(qū)塊交易中的必要信息之一，它由第一個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算出新區(qū)塊高度時(shí)就立刻標(biāo)記時(shí)間戳，由該節(jié)點(diǎn)向全鏈節(jié)點(diǎn)廣播這個(gè)區(qū)塊高度及加蓋的時(shí)間戳?？梢哉f(shuō)，時(shí)間戳證明了交易數(shù)據(jù)在此刻已經(jīng)存在。因時(shí)間具有唯一性，因此每筆加蓋時(shí)間戳的區(qū)塊交易都具有唯一性，使整個(gè)區(qū)塊鏈分布式網(wǎng)絡(luò)能夠確定地驗(yàn)證某個(gè)區(qū)塊交易的真實(shí)性。

1.4 鏈上數(shù)據(jù)檢索

以聯(lián)盟鏈架構(gòu)Hypeiledger Fabric為例，其賬本數(shù)據(jù)庫(kù)以文件系統(tǒng)為基礎(chǔ)，且實(shí)際區(qū)塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在文件塊中，使用LevelDB[7](一種高效的key-value數(shù)據(jù)庫(kù))用于存儲(chǔ)區(qū)塊交易的定位索引，即對(duì)應(yīng)的文件塊與其偏移，此設(shè)計(jì)加快了定位索引的速度。索引的內(nèi)容為文件位置指針。單個(gè)指針由3部分構(gòu)成，分別是文件編號(hào)、文件內(nèi)偏移量和區(qū)塊所占用字節(jié)數(shù)。但該技術(shù)方案目前僅支持用區(qū)塊編號(hào)、區(qū)塊哈希、交易ID等有限字段進(jìn)行檢索。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

基于團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有技術(shù)研究成果和實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果[8-9]，本文所述的農(nóng)產(chǎn)品深度溯源系統(tǒng)包含如下主要功能模塊，即：聯(lián)盟鏈成員管理、企業(yè)數(shù)據(jù)記錄及管理、數(shù)據(jù)上鏈加密、多級(jí)關(guān)聯(lián)檢索與驗(yàn)證。產(chǎn)品深度溯源系統(tǒng)技術(shù)方案流程如圖1所示。

圖1 產(chǎn)品深度溯源系統(tǒng)技術(shù)方案流程圖Fig.1 Technical flow chart of product traceability system

“聯(lián)盟鏈成員管理”模塊，對(duì)聯(lián)盟鏈上節(jié)點(diǎn)(即現(xiàn)實(shí)中的成員機(jī)構(gòu))進(jìn)行授權(quán)與管理，同時(shí)對(duì)聯(lián)盟鏈上節(jié)點(diǎn)的屬性進(jìn)行定義，為后續(xù)提取、計(jì)算節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)度，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)定向共享和關(guān)聯(lián)檢索提供前提條件。

“企業(yè)數(shù)據(jù)記錄及管理”模塊，提供各類可溯源數(shù)據(jù)的錄入與管理功能，且該模塊不一定存在于鏈上，可在獨(dú)立的應(yīng)用平臺(tái)上通過(guò)接口將數(shù)據(jù)接入到區(qū)塊鏈中。

“數(shù)據(jù)上鏈加密”模塊，將聯(lián)盟鏈成員希望在鏈內(nèi)共享可見(jiàn)的產(chǎn)品信息基于共識(shí)算法打包上鏈并創(chuàng)造加密區(qū)塊，同時(shí)，向指定類型屬性的節(jié)點(diǎn)簽發(fā)數(shù)字證書(shū)，通過(guò)數(shù)字證書(shū)的認(rèn)證可獲取加密上鏈的信息數(shù)據(jù)。

在“多級(jí)關(guān)聯(lián)檢索與驗(yàn)證”模塊中著重體現(xiàn)了本系統(tǒng)的核心技術(shù)和與其他相似功能系統(tǒng)的區(qū)別度。在該模塊中，可實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的多級(jí)高效關(guān)聯(lián)檢索和哈希值快速匹配驗(yàn)證功能。原理為：通過(guò)對(duì)產(chǎn)品溯源記錄的哈希值所匹配到的區(qū)塊進(jìn)行基礎(chǔ)信息解析，得到該區(qū)塊所對(duì)應(yīng)的唯一CORE節(jié)點(diǎn)和屬性有關(guān)的RELATED節(jié)點(diǎn)的歷史溯源數(shù)據(jù)記檔表，并以區(qū)塊形成時(shí)刻排序，組成待哈希匹配、驗(yàn)證的區(qū)塊池，用于檢索下一級(jí)的相關(guān)投入品/產(chǎn)出品的溯源信息。

2.2 聯(lián)盟鏈成員管理

“聯(lián)盟鏈成員管理”模塊的功能通過(guò)“聯(lián)盟鏈管理平臺(tái)”實(shí)現(xiàn)。該平臺(tái)可對(duì)聯(lián)盟鏈中的成員機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理，包括：①當(dāng)一個(gè)聯(lián)盟成員加入聯(lián)盟鏈后，在聯(lián)盟鏈中創(chuàng)建具有對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)主體信息節(jié)點(diǎn)，并標(biāo)記其屬性信息，如農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)、監(jiān)管單位、原材料投入品供應(yīng)商等。②經(jīng)鏈上管理者審核節(jié)點(diǎn)信息和屬性信息的正確性，激活節(jié)點(diǎn)可用狀態(tài)。③由鏈上管理者設(shè)置該節(jié)點(diǎn)的權(quán)重等級(jí)。④基于權(quán)重等級(jí)和節(jié)點(diǎn)屬性，聯(lián)盟鏈將自動(dòng)地為該節(jié)點(diǎn)授權(quán)相應(yīng)功能權(quán)限。

2.3 企業(yè)數(shù)據(jù)記錄及管理

“企業(yè)數(shù)據(jù)記錄及管理”模塊的功能通過(guò)“企業(yè)應(yīng)用端”實(shí)現(xiàn)。企業(yè)在應(yīng)用端需按照如下順序依次錄入數(shù)據(jù)：①企業(yè)主體與往來(lái)企業(yè)數(shù)據(jù)、員工數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)設(shè)施(地塊、倉(cāng)庫(kù)、操作間等)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)；②投入品數(shù)據(jù)、產(chǎn)出品數(shù)據(jù)、生產(chǎn)加工標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)加工項(xiàng)目數(shù)據(jù)、檢測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)、倉(cāng)儲(chǔ)物流數(shù)據(jù)、銷售數(shù)據(jù)、供應(yīng)鏈流通數(shù)據(jù)、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)。最后，系統(tǒng)將根據(jù)以上相關(guān)信息數(shù)據(jù)生成可追溯的產(chǎn)品對(duì)象與對(duì)應(yīng)的溯源二維碼。

2.4 數(shù)據(jù)上鏈與加密

2.5 基于節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)度的哈希匹配檢索驗(yàn)證

“多級(jí)關(guān)聯(lián)檢索與驗(yàn)證”模塊涉及3個(gè)操作端，分別為“企業(yè)應(yīng)用端”、“深度溯源消費(fèi)者查詢端”、“溯源監(jiān)管平臺(tái)”。多級(jí)關(guān)聯(lián)檢索與驗(yàn)證模塊的技術(shù)方案如圖2所示，原理如下：

①基于節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)度的哈希匹配檢索驗(yàn)證，分步驟為：i)檢索第一級(jí)溯源信息的哈希值所匹配的目標(biāo)區(qū)塊。一級(jí)溯源信息是指首次查詢的起始追溯信息，次級(jí)溯源信息是指第2次、第3次……直至第N次查詢的關(guān)聯(lián)追溯信息。ii)找到步驟i)中成功匹配驗(yàn)證的目標(biāo)區(qū)塊對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，作為CORE節(jié)點(diǎn)。iii)通過(guò)CORE節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)屬性找到它所有的RELATED節(jié)點(diǎn)。假設(shè)CORE節(jié)點(diǎn)X是A產(chǎn)品的批發(fā)商，那么X的RELATED節(jié)點(diǎn)包括A產(chǎn)品的生產(chǎn)商Y和零售商Z、A產(chǎn)品的投入品原料的生產(chǎn)商W等。CORE節(jié)點(diǎn)的屬性包含節(jié)點(diǎn)之間的供應(yīng)關(guān)系、生產(chǎn)關(guān)系的相關(guān)程度。比如，與零售商這一屬性相關(guān)度最高的是批發(fā)商，而不是生產(chǎn)商；與原料供應(yīng)商這一屬性相關(guān)度最高的則為生產(chǎn)商，而非零售商。聯(lián)盟鏈根據(jù)上述節(jié)點(diǎn)屬性相關(guān)緊密度來(lái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)度。iv)新區(qū)塊誕生必定同時(shí)形成一個(gè)時(shí)間戳，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上生成的所有具有上鏈溯源信息的區(qū)塊，其哈希值按自然時(shí)序從近到遠(yuǎn)排列，即組成歷史溯源數(shù)據(jù)記檔表。同理可得一個(gè)CORE節(jié)點(diǎn)的全部RELATED節(jié)點(diǎn)的歷史溯源數(shù)據(jù)記檔表集合。v)基于交易合約的時(shí)間先后，排序歷史溯源數(shù)據(jù)記檔表，以此形成待匹配上鏈溯源信息哈希值的區(qū)塊池。vi)用戶發(fā)起對(duì)下一級(jí)的相關(guān)投入品/產(chǎn)出品溯源信息查詢時(shí)，將在步驟v)中形成的區(qū)塊池中，尋找匹配某一哈希值(僅當(dāng)查詢的哈希值等于原記錄數(shù)據(jù)的哈希值，視為匹配成功，反之則為匹配失敗)，并得到驗(yàn)證結(jié)果。下一級(jí)的相關(guān)投入品/產(chǎn)出品的溯源信息是指第2級(jí)及以后關(guān)聯(lián)檢索到的相關(guān)產(chǎn)品，比如第1級(jí)檢索的產(chǎn)品是甲，第2級(jí)檢索甲的投入品乙，第3級(jí)檢索乙的投入品丙……以此類推，直至用戶無(wú)須查詢?cè)傧乱患?jí)原料或投入品，則檢索過(guò)程終止。

圖2 多級(jí)關(guān)聯(lián)檢索技術(shù)原理示意圖Fig.2 Schematic diagram of multi-level association retrieval technology

②每當(dāng)完整地完成一次有最終匹配驗(yàn)證結(jié)果的溯源查詢，就實(shí)現(xiàn)溯源碼讀碼統(tǒng)計(jì)累加值刷新，且該溯源碼的被讀碼記錄將實(shí)時(shí)更新。

③每當(dāng)完整地完成一次有最終匹配驗(yàn)證結(jié)果的溯源查詢，就創(chuàng)建一條追溯查詢記錄，并向溯源監(jiān)管平臺(tái)推送這條數(shù)據(jù)。這里所說(shuō)的溯源查詢記錄，是指用戶完成一次溯源查詢所得數(shù)據(jù)記錄，該記錄至少包括查詢時(shí)間、查詢者IP、所查詢的多級(jí)對(duì)象及其對(duì)應(yīng)的相關(guān)溯源信息等關(guān)鍵部分。

基于上述節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)度實(shí)現(xiàn)的多級(jí)關(guān)聯(lián)檢索技術(shù)，相比于常規(guī)僅通過(guò)區(qū)塊鏈哈希匹配進(jìn)行檢索或基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索的方案，具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，具體特點(diǎn)分析與優(yōu)劣度對(duì)比如表2所示。

表2 基于節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)度的哈希匹配檢索和普通多級(jí)驗(yàn)證檢索對(duì)比

3 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)施方案與結(jié)果分析

3.1 實(shí)施方案舉例說(shuō)明

假設(shè)現(xiàn)有農(nóng)業(yè)投入品公司A、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)公司B、監(jiān)管單位C 3家主體通過(guò)本系統(tǒng)進(jìn)行管理，具體實(shí)施方案如下：

首先，3家主體向聯(lián)盟鏈平臺(tái)提交入鏈申請(qǐng)，提供包括主體基本信息和主體屬性(如原材料投入品供應(yīng)商、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)、監(jiān)管單位)等在內(nèi)的信息。系統(tǒng)以自動(dòng)和人工2種方式對(duì)上述信息進(jìn)行審核，一旦審核通過(guò)，聯(lián)盟鏈平臺(tái)將自動(dòng)為相關(guān)主體創(chuàng)建賬戶并激活，并向其頒發(fā)唯一數(shù)字證書(shū)，同時(shí)設(shè)定其在鏈內(nèi)的治理權(quán)重等級(jí)，授權(quán)相應(yīng)的功能權(quán)限。

日常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，公司A和B利用企業(yè)應(yīng)用端，分別錄入各自的企業(yè)內(nèi)部管理數(shù)據(jù)并申請(qǐng)上鏈。申請(qǐng)上鏈的數(shù)據(jù)須具備以下記號(hào)標(biāo)簽：數(shù)據(jù)傳輸頭節(jié)點(diǎn)屬性、尾節(jié)點(diǎn)屬性、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)摘要、數(shù)據(jù)采集方、數(shù)據(jù)采集時(shí)間。聯(lián)盟鏈基于共識(shí)算法生成上鏈數(shù)據(jù)訪問(wèn)請(qǐng)求，并將其通過(guò)哈希加密算法加密為非明文字符串類型數(shù)據(jù)。

假設(shè)公司A的產(chǎn)品被公司B作為生產(chǎn)投入品原料，那么系統(tǒng)將自動(dòng)對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行鏈上標(biāo)記，使公司A與公司B都擁有該原料的數(shù)據(jù)查詢權(quán)，但具體查詢范圍和深度由數(shù)據(jù)所有者公司A進(jìn)行設(shè)置。原料一旦進(jìn)入公司B進(jìn)行投入生產(chǎn)，則后續(xù)產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)都將歸公司B所有。

由于公司A和公司B的相關(guān)數(shù)據(jù)均已上鏈，不可篡改，監(jiān)管單位C在對(duì)公司A或公司B進(jìn)行監(jiān)管時(shí)，可在鏈上提交針對(duì)被監(jiān)管主體相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢的請(qǐng)求申請(qǐng)。系統(tǒng)會(huì)對(duì)監(jiān)管單位和被監(jiān)管主體進(jìn)行身份核實(shí)，校驗(yàn)通過(guò)后將從鏈上摘取可供監(jiān)管單位C訪問(wèn)的公司A或公司B具體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)生成相應(yīng)的報(bào)表或溯源信息，通過(guò)監(jiān)管查詢專用的API返回。

公司B的農(nóng)產(chǎn)品在市場(chǎng)銷售過(guò)程中，消費(fèi)者也可以通過(guò)本系統(tǒng)查詢產(chǎn)品的相關(guān)信息。該功能由本聯(lián)盟鏈的公共查詢API提供，入口是該產(chǎn)品的可追溯二維碼，消費(fèi)者只需通過(guò)微信掃碼即可訪問(wèn)。消費(fèi)者在查詢產(chǎn)品信息過(guò)程中，若希望進(jìn)一步查看相關(guān)的投入品或原料信息，則需要由公司A和公司B在系統(tǒng)中分別對(duì)原料數(shù)據(jù)進(jìn)行授權(quán)(該授權(quán)操作可在產(chǎn)品銷售流通前完成)。其中公司B可對(duì)原料的采購(gòu)、物流等數(shù)據(jù)進(jìn)行授權(quán)，公司A可對(duì)原料的生產(chǎn)、加工、銷售等數(shù)據(jù)進(jìn)行授權(quán)。通過(guò)授權(quán)的數(shù)據(jù)將由系統(tǒng)進(jìn)行組裝后通過(guò)API返回給消費(fèi)者，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的深度追溯。

每當(dāng)系統(tǒng)處理完一次有最終匹配驗(yàn)證結(jié)果的溯源查詢請(qǐng)求，都會(huì)對(duì)該溯源碼進(jìn)行查詢檔案的記錄并實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)更新。公司A、B能夠在企業(yè)應(yīng)用端分別獲知各自產(chǎn)品溯源碼查詢的綜合情況分析。監(jiān)管單位C和消費(fèi)者可分別在溯源監(jiān)管平臺(tái)和溯源消費(fèi)者端查看各自用戶授權(quán)范圍內(nèi)的溯源查詢記錄數(shù)據(jù)。

3.2 實(shí)際應(yīng)用結(jié)果分析

基于上述實(shí)施方案，本系統(tǒng)已在江陰市省級(jí)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園、江蘇省蘇農(nóng)科技術(shù)轉(zhuǎn)移中心有限公司等相關(guān)主體中進(jìn)行了應(yīng)用?，F(xiàn)分別從系統(tǒng)性能指標(biāo)、系統(tǒng)功能應(yīng)用情況兩方面進(jìn)行總結(jié)與分析。

3.2.1 系統(tǒng)性能指標(biāo) 在應(yīng)用過(guò)程中，本系統(tǒng)體現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性、可靠性和用戶體驗(yàn)，能夠較好地滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理場(chǎng)景的應(yīng)用(表3)。

表3 區(qū)塊鏈系統(tǒng)性能測(cè)試結(jié)果

3.2.2 系統(tǒng)功能應(yīng)用情況 以江陰市省級(jí)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)的實(shí)際應(yīng)用為例，其生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)主體為華西都市農(nóng)業(yè)有限公司，通過(guò)應(yīng)用本系統(tǒng)，該公司進(jìn)貨貯存管理、田塊管理、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全過(guò)程管理、物流銷售管理等核心業(yè)務(wù)全部實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，有效提高了企業(yè)的生產(chǎn)管理效率。公司在不增加管理人員的情況下，生產(chǎn)面積較應(yīng)用系統(tǒng)前翻了1倍，產(chǎn)量由6 375 kg/hm2提升到7 500 kg/hm2，平均管理成本由1 hm26 000元降低到1 hm24 725元，公司經(jīng)濟(jì)效益得到了顯著提升。尤其針對(duì)華西系列品牌大米產(chǎn)品，公司通過(guò)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了稻米全生命周期管理與追溯的從無(wú)到有，且相對(duì)市場(chǎng)上其他常見(jiàn)的追溯系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可信度更高，品牌科技含量更高，因此華西稻米產(chǎn)品的市場(chǎng)認(rèn)可度也得到了一定的提升。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，本文所述的基于聯(lián)盟鏈和相關(guān)區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品深度溯源系統(tǒng)，核心是通過(guò)基于節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)度的哈希匹配檢索技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)追溯信息的檢索，并且能夠在鏈上實(shí)現(xiàn)加密共享、高速檢索追溯數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)能普遍適用于現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)信息化管理體系、農(nóng)產(chǎn)品全供應(yīng)鏈大數(shù)據(jù)共享與監(jiān)管治理體系[10]。其實(shí)際應(yīng)用成本不高，維護(hù)管理方式簡(jiǎn)易，且有顯著的功能性優(yōu)勢(shì)與開(kāi)放性的拓展開(kāi)發(fā)前景。相較于目前常見(jiàn)溯源技術(shù)和系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要優(yōu)勢(shì)總結(jié)如下：①聯(lián)盟鏈上讀、寫(xiě)、存的任何機(jī)構(gòu)的重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都是可信加密、高度安全的，譬如：產(chǎn)品成交價(jià)、合同編號(hào)、交易者詳細(xì)信息等。這些數(shù)據(jù)僅限在聯(lián)盟鏈內(nèi)成員之間共享，不易被他人通過(guò)溯源監(jiān)管平臺(tái)或消費(fèi)者查詢端發(fā)起的網(wǎng)絡(luò)安全攻擊等而盜得重要數(shù)據(jù)。②監(jiān)管單位和消費(fèi)者能夠利用溯源碼查詢，輕松獲取到公開(kāi)的農(nóng)產(chǎn)品溯源數(shù)據(jù)信息，并實(shí)現(xiàn)高效的多級(jí)關(guān)聯(lián)追溯查詢。而現(xiàn)有的其他溯源技術(shù)，還不能夠達(dá)到具有智能化多級(jí)深度溯源的能力，僅僅只能實(shí)現(xiàn)在溯源信息頁(yè)面之間逐層跳轉(zhuǎn)的手動(dòng)操作。③因溯源信息上鏈存證而具有權(quán)威公信力，一旦發(fā)生質(zhì)量安全事件，可快速追溯定位問(wèn)題環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)無(wú)法篡改歷史數(shù)據(jù)，只能接受懲處并進(jìn)行整改。該系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效提升區(qū)域范圍內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品安全合規(guī)生產(chǎn)水平，形成誠(chéng)信經(jīng)營(yíng)的社會(huì)風(fēng)氣。

同時(shí)我們也意識(shí)到，未來(lái)可繼續(xù)在以下技術(shù)方面升級(jí)與優(yōu)化該系統(tǒng)[11]：①進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)據(jù)上鏈記號(hào)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和響應(yīng)檢索算法，持續(xù)提高單次溯源信息檢索的速度和準(zhǔn)確率，不斷升級(jí)多級(jí)關(guān)聯(lián)追溯查詢的綜合效率。②溯源數(shù)據(jù)獲取終端逐步升級(jí)過(guò)渡到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，以自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)上鏈逐漸代替手工錄入數(shù)據(jù)，增加溯源信息的真實(shí)性和可信度。③進(jìn)一步提升聯(lián)盟鏈共識(shí)機(jī)制和節(jié)點(diǎn)治理權(quán)限，提高節(jié)點(diǎn)上傳溯源數(shù)據(jù)的頻率。