焦斌 张建 梁启弟

摘  要：随着经济的迅猛发展，区块链已经成为全球关注的热点，通过该系统，保证每件商品不会出售兩次，从而防止出现假冒产品，避免厂商生产假冒产品和中间商出售假冒产品的情况产生。文章以区块链应用与产品溯源的解决方法为研究对象，通过区块链上从注册信息、销售产品、消费者溯源三个方面设计基于区块链的产品溯源，提供一种溯源可信，可多级溯源，仿真伪，抗抵赖的产品溯源方案，并在最后举例分析了一个简单的产品溯源分析方案。

关键词：区块链;智能合约;产品溯源;互联网

中图分类号：TP391.44      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）12-0154-04

Abstract：With the rapid development of economy，blockchain has become a global hot spot. Through the system，we can ensure that every product will not be sold twice，prevent fake products，and avoid the situation that manufacturers produce fake products and middlemen sell fake products. This paper takes the application of blockchain and the solution of product traceability as the research object. Through the design of blockchain from three aspects of registration information，sales of products，and consumer traceability，it provides a product traceability scheme that can be traced reliably，multi-level traceability，fake，and anti repudiation. Finally，a simple product traceability scheme is analyzed with examples.

Keywords：blockchain;intelligent contract;product traceability;internet

0  引  言

2015年12月30日发布的《国务院办公厅关于加快推进重要产品追溯体系建设的意见》，其主要目标是到2020年，追溯体系建设的规划标准体系得到完善，法规制度进一步健全;全国追溯数据统一共享交换机制基本形成，初步实现有关部门、地区和企业追溯信息互通共享;采用信息技术建设追溯体系的企业比例大幅提高;社会公众对追溯产品的认知度和接受度逐步提升，追溯体系建设市场环境明显改善。

本公司是一家立足于自主科技创新，专注产品开发和技术服务的高新技术企业。公司核心技术团队主要来自中南大学和国防科技大学，在视觉处理及分析、数据安全，分布式存储、区块链应用等核心技术方向建立了清晰的产品体系及配套应用。基于区块链的产品溯源进行了多层次的研究和应用开发。

1  基于区块链的产品溯源方法的介绍

区块链是在无信任的环境下，整个网络中的任意节点建立起共识机制，而无需担心数据被篡改，实现点对点交易，协调与协作。智能合约是构建在区块链的基础上一段自动执行的代码，其自动化和可编程的特性使区块链拥有更加丰富，更加灵活的功能。结合区块链和智能合约的特点，恰好可以解决传统产品溯源的缺陷。

产品溯源成为消费者关心的焦点，许多产品溯源系统都是孤立的，导致产品在流通的过程中有假货和窜货现象的发生。Rochet等[1]最先提出了“双边市场”（Two-Sided Market）的概念。Armstrong[2]将双边平台定义为：平台向交易双方提供不同的产品或服务，通过非对称定价策略努力促成双方在平台上实现接触和交易。郑开涛[3]提出采用分布式存储技术与计算技术构建全国统一的基于时空追溯码的农产品质量安全溯源多边平台，并对该多边平台进行了总体设计。刘汉烨[4]设计了系统管理员首先从保存秘钥的服务器中读取公钥，公钥保存在PDA中。

还有一些其他类似的方法，其相同点都是通过移动互联网将产品信息存储在单节点上（信息集中式存储），消费者通过扫描商家给出的二维码获取相应的产品信息。

2  区块链与智能合约

区块链是一种去中心化、分布式共享账本、交易可信、不可抵赖的技术。该技术利用公钥密码技术保证交易数据的可信性，利用P2P网络中每一个节点都拥有数据存储的权限实现分布式共享账本，进而保证了系统中数据的不可篡改。通过分布式存储使得数据对每一个用户都是透明的，在恶意攻击算力不足50%时，系统是安全的。

从数据存储的角度理解，区块链是一种数据存储的单位。一条区块链中有若干个区块，一个区块中有若干个交易信息或其他信息。交易信息以一定的规则存储在区块中，区块以一定的规则连接形成区块链。区块中存储的具体信息是交易信息或者其他信息，输入包括交易、输出索引、解锁脚本尺寸、解锁脚本、序列号;输出包括总量、锁定脚本、解锁脚本。

区块链的单元是区块，其中区块头部包括前驱区块哈希值、时间戳、版本号、Merkle根、难度值、随机数。前驱区块哈希值指向上一个区块哈希值。Merkle有效计算出哈希值，为本区块所有交易提供数值。区块链由若干个区块连接而成，将上一次的区块头部做哈希运算得到的值填入本次区块的前驱区块哈希值，因此根据本次区块可以溯源到上一区块[5]。每个区块都按这种方式产生，就形成一条区块链。

3.2.3  交易信息三数据结构

当生产商将商品卖给其他人时，生产商利用其他商家的公钥、注册信息地址和签名脚本构建交易信息三，并将交易信息三广播给其他节点。其他节点收到交易信息三时，先将交易信息三放在自己的缓存队列中，然后执行智能合约，如果交易信息三满足智能合约中所有的条件，则将交易信息三打包到区块链中等待共识;如果交易信息三不能满足智能合约中所有的条件，则等待下一次共识。如果尝试n次共识之后还不能满足智能合约中的所有条件，则节点将该交易信息三从缓存队列中删除。

3.3  消费者溯源

最后零售商将产品对应的公钥和解锁脚本，公司注册信息地址和解锁脚本制作成二维码附在产品上。消费者通过扫描产品上的二维码提取产品公钥和解锁脚本，即可验证中间商是否拥有该产品的权限，即该产品的所有权是否属于该中间商。利用二维码上的公司公钥地址和解锁脚本验证该产品是否属于该公司。如果验证通过则说明该中间商提供的本人信息是真实的。根据二维码上的产品公钥即可在区块链中找到上一次交易信息。因此可以查询上一次的中间商信息，不断溯源就可以找到厂商。根据厂商中的原料即可溯源原料的相关信息。消费者根据二维码上的产品公钥即可在区块链中找到上一次交易信息中的产品编号，并用产品编号查询卖家的已售树，如果能找到这个商品的编号说明此商品是假货，如果找不到，且溯源到厂家的交易信息时，和厂家的交易信息中的商品编号一致，则认为是正品。

4  结  论

本文从交易信息数据结构的设计、交易方式、智能合约探讨了区块链应用于产品溯源的解决方法。每一个交易信息中都含有锁定脚本，它具有授权、证明的作用，从而防止他人假冒使用自己的信息从事非法商业活动。公司锁定脚本另一个作用是防止商家与商家、商家与消费者之间相互抵赖。厂家或加工厂的每一次交易都有原料记录，一方面保证原料来源的真实性，另一方面可以实现多级溯源。每一个注册信息都含有已售树，每出售一件商品都会往里面添加一个商品的编号，可以保证同一个商品不会出售两次，从而防止假冒产品的出现。基于区块链的产品溯源方法让消费者溯源可信，可多级溯源，商家之间，消费者与商家之间不可抵赖。厂商不可以生产假冒产品，中间商不能出售假冒产品。

参考文献：

[1] ROCHET J，TIROLE J. Two-sided markets：a progress report [J].Rand Journal of Economics，2006，37（3）：645-667.

[2] ARMSTRONG M. Competition in Two-Sided Markets [J].The RAND Journal of Economics，2006，37（3）：668-691.

[3] 鄭开涛，刘世洪.农产品质量安全溯源多边平台的研究与设计 [J].中国农业科技导报，2017，19（12）：52-58.

[4] 刘汉烨，曹课兴，安强强.基于RFID技术的溯源系统产品防伪机制研究 [J].榆林学院学报，2017，27（2）：76-78.

[5] NAKAMOTO S. Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System [EB/OL].[2020-03-26].https：//bitcoin.org/en/bitcoin-paper.

作者简介：焦斌（1978.03—），男，汉族，上海人，工程师，本科，研究方向：计算机信息化开发。