浅谈区块链防伪溯源

陈腾

区块链技术是目前溯源领域的研究热点，共识机制是其技术框架中非常重要的一种技术。正是因为共识机制的存在，区块链才可以在分布式网络中达到一致性状态。

近十年来，从苏丹红鸭蛋、三聚氰胺奶粉、地沟油，到镉大米、毒胶囊、长生疫苗，消费者对食药品安全的信任已然降至冰点。溯源是安全管理的重要手段，我国二十年前已经建立可追溯管理体系，但未能实现全面有效的食品追溯。这是因为目前现代食品种养殖、生产等环节繁复，食品生产加工程序多、配料多，食品流通进销渠道复杂，出现食品安全问题的概率大大增加，相应的追溯和问责的难度也不断上升。区块链技术的出现，或许能给传统溯源技术带来颠覆性的变革。

区块链技术是目前溯源领域的研究热点，共识机制是其技术框架中非常重要的一种技术。正是因为共识机制的存在，区块链才可以在分布式网络中达到一致性状态。本文首先介绍了共识的基本概念，然后介绍了利用区块链共识机制实现防伪溯源目标的案例，最后對区块链溯源的应用领域进行了整体分析。

区块链是什么？

区块链是利用链式数据区块结构验证和存储数据，利用分布式的共识机制和数学算法集体生成和更新数据，利用密码学保证了数据的传输和使用安全，利用自动化脚本代码来编程和操作数据的一种全新的去中心化的基础架构与分布式计算范式。它是一种安全的数字数据库，不能被篡改，其中存储了用户发送的所有信息。

区块链溯源防伪技术是区块链应用场景之一。其在食品行业上的应用具体来说，体现在食品包装上的有机码，该码包含食品的生产基地、生长情况、基地生产规模、运输状况等信息。这个有机码与区块链技术相结合，就诞生了具有不可更改记录的有机二维码，消费者只要扫一扫就可以获得该蔬菜的所有信息，使农业信息更加透明化。

区块链三大特性理论上可实现溯源防伪

本节从理论上分析区块链防伪溯源技术的可行性。主要阐述区块链的三大特性的基本原理，以及如何支持防伪溯源技术的实现。

一是共识机制。共识机制保证了以去中心化方式维护分布式数据库数据的一致性。目前应用最广的共识机制应属PoW 。即工作量证明机制（proof of work），PoW工作量证明，就是大家熟悉的挖矿，通过数学运算，计算出一个满足规则的随机数，即获得本次记账权，发出本轮需要记录的数据，全网其他节点验证后一起存储。专业一点说，矿工们在挖一个新的区块时，必须对SHA-256密码散列函数进行运算，区块中的随机散列值以一个或多个0开始。随着0数目的上升，找到这个解所需要的工作量将呈指数增长，矿工通过反复尝试找到这个解。最先算出正确答案的节点可获得当前区块的记账权，同时获得新发行比特币的奖励。伪造记录或破坏系统则需要投入极大的成本，如果想作弊，需要有超过全网51%的算力。因为作弊要付出一定成本，作弊者就会谨慎对待了。在比特币的 PoW 机制中，由于获得计算结果的概率趋近于所占算力比例，因此在不掌握51%以上算力的前提下，矿工欺诈的成本要显著高于诚实挖矿，甚至不可能完成欺诈。这就保证了区块链每一次节点的运算结果是正确的。

二是时间戳。时间戳（Timestamp）通常是一个字符序列，唯一标识某一刻的时间。具体而言，它是一个能表示一份数据在某个特定时间之前已经存在的、完整的和可验证的“标记”。区块链中的时间戳是将某一时间内发生的所有事件在区块链数据库中进行唯一的、不可更改的记录。因此在产品整个生产过程以及运输过程的每一个环节都会产生一个不可伪造和更改的时间记录信息。

三是联盟链。联盟链是属于区块链种类中的其中之一（其他链还有公有链、私有链、侧链、跨链等），不同于公有链，它是一种需要注册许可的区块链，仅限于联盟成员参与，加入需要申请和身份验证，并提供对参与成员的管理、认证、授权、监控、审计等全套安全管理功能。联盟链上的读写权限、参与记账权限按联盟的规则来制定，整个网络由成员机构共同维护，网络接入一般通过成员机构的网关节点接入，共识过程由预先选好的节点控制。一般来说，联盟链适合于行业机构间的交易、结算或清算等应用场景。联盟链对交易的确认时间、每秒交易数都与公有链有较大的区别，对安全和性能的要求也比公有链高。所以联盟链更符合由政府相关部门监管行业的体制模式，也更容易被大多数政府所认可。

总体而言，共识机制保障了链上记录的真实性。时间戳记录了每一次交易发生的时间和双方。联盟链提供了安全管理手段。因此，从理论上分析，区块链防伪溯源技术的应用是可以实现的。

区块链溯源技术的落地案例

随着区块链技术的发展，区块链在非金融领域的探索逐步取得成果。例如在食品安全领域的防伪溯源应用。本段主要讲述家乐福、京东、IBM三个已经实施的应用案例。

1. 家乐福Auvergne鸡

近日，零售业巨头家乐福首次在法国使用区块链技术的消息成为区块链圈评论的热点，其标志性的产品是家乐福Auvergne鸡。消费者通过扫码能够找出每只鸡的饲养地点和方式，农民的名字，使用的饲料，是否使用过抗生素治疗等信息。从农场到商店的鸡肉的整个过程都将被跟踪记录。目前为止，家乐福已经推出了八种应用区块链溯源技术的产品，如鸡蛋、奶酪、牛奶、橙子、西红柿、鲑鱼和碎牛肉。其创新的系统设计保证了消费者完整的产品可追溯性。

2.京东跑步鸡

无独有偶的京东跑步鸡。刘强东表示，每年京东金融向国家级贫困户提供贷款，每户大约一百只鸡苗，要求必须放养，带上鸡脚环进行计步监督。跑到一百万步以上京东承诺当地三倍价格回购！平时他们只能在当地市镇卖到几十元，京东一百多元收购，认证屠宰，层层检测！目前售价169元/只，销售火爆。京东稍有亏损！今年仅仅京东跑步鸡项目就可以惠及数万户国家级贫困户！这就是多赢！

事实上，京东的跑步鸡扶贫计划早就已经在2016的“双11”前夕开始酝酿，考虑到项目的初衷是扶贫，因此京东没有大肆宣传悄悄上线了跑步鸡项目，农户可根据京东的指导进行饲养，达到京东生鲜验收标准后，即可在京东平台售卖，实现增收。在项目的背后，是利用区块链技术在做支撑。京东联合27个品牌商成立了品质溯源防伪联盟，同期发布了区块链防伪追溯开放平台，向生态内的品牌商免费开放。据称，目前京东初步完成了300个热销商品的防伪追溯数据区块链接入，其中名气最大的非“跑步鸡”莫属了。

3. IBM Food Trust

IBM Food Trust 是IBM 最近推出的一个新的食品供应链区块链工具。该软件套件可以基于分布式账本技术（DLT）追踪食品的供应链路径。IBM Food Trust使用区块链技术在食品供应链中创造前所未有的可见性和问责制。它是同类中唯一的网络，通过食品系统数据的许可，永久和共享记录，连接种植者、加工商、分销商和零售商每一个生产环节的信息。

该解决方案为参与者提供了基于许可的食物生态系统信息共享视图，允许方便的数据发布和受控的信息共享。为了实现这一目标，IBM Food Trust解决方案使参与者能够输入和控制对其加密区块链数据的访问。

这样，事务合作伙伴只能访问他们有权查看的数据。允许的数据访问是核心解决方案的一个组成部分。访问控制确保拥有数据的组织可以完全控制谁可以在网络上访问它。IBM Food Trust解决方案用户可以通過查询食品标识符〔如全球贸易项目编号（GTIN）或通用产品代码（UPC），使用产品名称和过滤日期〕，实时快速查找供应链中的项目。

作为IBM Food Trust的首个用户，沃尔玛要求所有合作企业都必须加入 IBM Food Trust 网络，分两个阶段实现端到端的可追溯性。沃尔玛表示，借助该区块链平台，将能够快速知晓所有食品的来源。

区块链溯源的优势

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一次转手或交易的信息。它可以用于食品领域，以便供应链中的每一方（生产商，加工商和分销商）都能提供有关其特定角色的可追溯性信息（如日期，地点，农场建筑，分销渠道）。

人们对食品安全的关注不再只是供给，更多的关注食品安全。传统模式从生产到流通，食品安全问题很难把控，生产者和消费者的信任机制一直没有建立起来。从食品的原料、生产、供应，以及流通的过程，会涉及到很多的供应链条、经销商、硬件企业等等多方，安全不能得以保障。为了解决这一世界性难题，通过区块链自身的去中心化、信息不可篡改、开放性的特点，可以追溯食品源头，从此保障食品从生产到出厂、运输和流通销售一系列流程有据可查。下图展示了消费者和商家如何通过区块链溯源平台对产品的生产流程进行跟踪了解。

相较于传统的防伪方式，区块链防伪溯源的优势可归纳为以下三个方面：

1.多方主体信任背书

区块链去中心化，降低了信任背书的难度，能组织到更多的供应链参与方，补充和共同维护更多的商品数据，提高用户的信任度。生产加工商、供应商、分销商、承运商、消费者都可以通过扫码追查到食品的源头数据。区块链去中心化网络信任，还可以掌握跟踪交易情况。

2.溯源有效追责

区块链分布式账本功能数据记录具有一致性（不可篡改、时间戳等），让交易可追溯。供应链数据被篡改时，可实现有效追责。商品信息透明真实，根除假冒伪劣问题。食品公司可以有效快捷地追溯到食品问题的源头，快速召回有问题产品降低财务损失，的降低消费者的风险。

3.打破各方信息孤岛

供应链各方共同维护数据源，这些数据依次打包进入区块中，且公开透明，用户可以通过ID来查询流程信息，也可以通过区块高度来查询某个区块内包括的流程数据，及对应的解决办法，确保参与各方及时发现运行过程中的问题，有助于提升供应链管理效率。

区块链溯源面临的挑战

虽然家乐福是利用区块链技术实现产品溯源目标的典范。但事实上，区块链只是提供了去中心化、不可篡改的记账方式，解决了重要的“信任”问题，并不能解决造假和掉包的问题。举个极端例子，比如白酒，如果生产商从一开始在生产流程中的精确灌装环节封装就是假酒，区块链溯源就不能起到防伪的效果。

再比如，还是白酒的例子。假设不法商家用次等级的酒替换贴有区块链防伪电子二维码酒瓶中的原装酒，区块链溯源同样不能起到防伪的效果。另外，区块链防伪溯源技术存在防伪市场进入者的成本劣势。传统溯源防伪中使用的电子标签技术已经十分成熟，区块链溯源的新技术在初期推广的成本要高于已在该领域站稳脚跟多年的传统防伪技术。

区块链溯源未来发展趋势

虽然目前区块链溯源技术还存在很多问题，但历史不可更改这一特性至少可以增加生产商的造假成本。即，一旦假数据生成，这个记录将永远伴随企业的成长。

从防伪溯源本身来分析，目前来看，在区块链众多应用领域中，溯源防伪是目前最有前景的区块链领域之一，这是因为其能够利用它与所有合作伙伴共享的安全数据库，并为客户提供更高水平的食品安全保障。换言之，区块链溯源技术在食品行业潜在需求量可观。原因可归纳于三个方面：一是对于消费者来说，该技术将满足消费者对食品质量透明度日益增长的需求;二是对于食品供应商（育种者）来说，这是展示其产品高质量和专业性的一种手段;三是技术易推广使用，每个产品的标签都将包含一个QR码，消费者可以使用他们的智能手机进行扫描，不需要另购其他设备。

从外部监管机制上分析，中国市场监管的主动性和改革动力为区块链溯源技术的发展提供了良好的环境，如果下大力气推动区块链溯源防伪领域的创新与应用，将会使中国的信任机制领先于世界。因为区块链上各节点之间的数据交换遵循固定且预知的算法，因此区块链网络是无须信任的。信任是各个行为的基础，它将间接改变我们周围的这个世界。所以如果我们能够大范围地让这种信用流动起来，人们的付出就能够得到更好的回报。在数字经济的大趋势下，随着国家新一代信息技术不断落实推进，大数据、物联网时代已经到来，所有行业都面临着数字化升级。尽管目前待攻克的技术瓶颈还有很多，但可以预见区块链溯源技术在供应链领域发展的前景广阔。

未来，如果政府相关部门和质检机构能够加入区块链防伪溯源的联盟链，则会进一步增加该项技术的公信力。在防伪打击假货层面，区块链溯源只是一种手段、一种工具，如果没有政府监管部门、检测检验部门等相关部门的监管机制配合，一切都是空谈。这就需要强有力的监督机制与惩罚措施配合。一旦发现商家上传的数据存在造假，必将通过法律手段严惩不贷，同时利用区块链溯源配合相关部门及时进行问题商品的精准召回，这样才能实现有效的防伪溯源，提升整个产业链的执行效率。