（論文）基于區(qū)塊鏈的物流追溯系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要在食品安全越來(lái)越重要的當(dāng)今，確保食品來(lái)源真假已經(jīng)成為食品領(lǐng)域的重要任務(wù)。本文主要研究了以上海普冷國(guó)際公司為例，分析現(xiàn)有溯源流程，得出溯源信息存儲(chǔ)中心化、易篡改等問(wèn)題。根據(jù)區(qū)塊鏈技術(shù)去中心化、防篡改的技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)了基于區(qū)塊鏈的物流追溯系統(tǒng)，在分析該公司冷鏈?zhǔn)称饭?yīng)鏈后，得到牧場(chǎng)、加工廠、銷售終端三個(gè)重要參與方，將其設(shè)置為區(qū)塊鏈系統(tǒng)的三個(gè)組織，通過(guò)共識(shí)機(jī)制與加密技術(shù)確保上鏈數(shù)據(jù)的安全，并為三個(gè)組織設(shè)計(jì)各自的智能合約。最后，實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)，使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)的溯源信息安全可靠，讓消費(fèi)者對(duì)追溯的信息更加信任。關(guān)鍵詞：冷鏈?zhǔn)称匪菰?，區(qū)塊鏈，防篡改目錄1緒論 緒論1.1研究背景及意義1.1.1研究背景2008年，比特幣之父中本聰?shù)囊患埌灼?shū)掀起來(lái)了一場(chǎng)金融科技新浪潮。而區(qū)塊鏈作為比特幣的底層技術(shù)，憑借其分布式、難篡改、交易透明等優(yōu)點(diǎn)，引起全球各個(gè)行業(yè)的高度關(guān)注，各國(guó)政府也在積極探索區(qū)塊鏈領(lǐng)域。2019年，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于深化改革加強(qiáng)食品安全工作的意見(jiàn)》，《意見(jiàn)》主張，要建立基于大數(shù)據(jù)分析的食品安全信息平臺(tái)，推進(jìn)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)在食品安全監(jiān)管領(lǐng)域的應(yīng)用[[]中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于深化改革加強(qiáng)食品安全工作的意見(jiàn)[J].中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院公報(bào),[]中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于深化改革加強(qiáng)食品安全工作的意見(jiàn)[J].中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院公報(bào),2019(15):9-16.其次，食品供應(yīng)和消費(fèi)兩端，存在嚴(yán)重的信息不對(duì)稱。近年來(lái)，“僵尸肉”、“鎘大米”、“瘦肉精”等轟動(dòng)全國(guó)的食品安全事件層出不窮，不僅損害了消費(fèi)者的利益，也使食品行業(yè)信譽(yù)大跌，導(dǎo)致消費(fèi)者與食品行業(yè)出現(xiàn)極大信任危機(jī)。區(qū)塊鏈技術(shù)憑借去中心化、防篡改、時(shí)間戳等特點(diǎn)在溯源領(lǐng)域掀起了新的熱潮。目前食品領(lǐng)域的溯源方式，主要是在產(chǎn)品包裝上添加二維碼來(lái)進(jìn)行的，在掃碼以后就能看到產(chǎn)品品種、生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)信息，查詢的確非常便捷。但食品的供應(yīng)鏈涉及多方，無(wú)法保障數(shù)據(jù)來(lái)源的可靠性，系統(tǒng)的中心化導(dǎo)致信息被篡改風(fēng)險(xiǎn)較高。本文就是在這種背景下，依據(jù)現(xiàn)有食品物流監(jiān)控體系，研究實(shí)現(xiàn)基于區(qū)塊鏈的食品物流追溯系統(tǒng)，旨在解決食品追溯現(xiàn)狀中結(jié)構(gòu)過(guò)于中心化、信息容易被篡改等問(wèn)題。1.1.2研究意義傳統(tǒng)的追溯系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中數(shù)據(jù)中心化，供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)的追溯數(shù)據(jù)由企業(yè)自行管理，管理者很容易進(jìn)行篡改，況且節(jié)點(diǎn)間的質(zhì)檢信息傳遞的可靠性無(wú)法保障。區(qū)塊鏈的技術(shù)特點(diǎn)為現(xiàn)有的追溯技術(shù)注入新活力，為解決現(xiàn)存的問(wèn)題提供了新可能。但區(qū)塊鏈本身也為追溯系統(tǒng)帶來(lái)一些新的問(wèn)題，首先，區(qū)塊鏈的上連數(shù)據(jù)會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)的增加、區(qū)塊的增加導(dǎo)致存儲(chǔ)負(fù)載壓力過(guò)大，查詢效率變低，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)帶來(lái)的成本會(huì)隨之上升；其次在冷鏈?zhǔn)称返膶?shí)際流通過(guò)程中會(huì)遇到難以預(yù)測(cè)的事件，可能是路線變換或者溫度變換等，一旦數(shù)據(jù)上鏈，更改所花費(fèi)的時(shí)間成本是比不上鏈的數(shù)據(jù)更高的；最后，區(qū)塊鏈所上傳的數(shù)據(jù)都是完全透明化的，實(shí)際情況中企業(yè)不會(huì)將所有數(shù)據(jù)對(duì)外開(kāi)放。目前，大部分文獻(xiàn)專注于對(duì)區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù)的理論的研究。本文主要從區(qū)塊鏈和冷鏈?zhǔn)称匪菰唇Y(jié)合角度展開(kāi)，根據(jù)普冷公司的實(shí)際情況，分析現(xiàn)有物流信息流通流程，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的上鏈機(jī)制，考慮到系統(tǒng)的商業(yè)安全性，采用HyperledgerFabric進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)以及智能合約的開(kāi)發(fā)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)+區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)模式，實(shí)現(xiàn)一個(gè)安全可靠的冷鏈?zhǔn)称纷匪菹到y(tǒng)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究ElissarToufaily等（2021）[[]ToufailyE,ZalanT,DhaouSB.Aframeworkofblockchaintechnologyadoption:Aninvestigationofchallengesandexpectedvalue[J].Information&Management,2021,58(3):103444.]在商業(yè)的視角下搭建了以區(qū)塊鏈技術(shù)為核心的框架，探討在許可鏈和非許可鏈的情況下不同實(shí)體之間的互操性。PankajDutta等（2020）[[]DuttaP,ChoiTM,SomaniS,etal.Blockchaintechnologyinsupplychainoperations:Applications,challengesandresearchopportunities[J].TransportationResearchPartE:LogisticsandTransportationReview,2020,142:102067.]梳理了區(qū)塊鏈3.0以來(lái)，航運(yùn)、制造、醫(yī)療保健、食品等不同領(lǐng)域區(qū)塊鏈應(yīng)用的發(fā)展情況。MarijnJanssen等（2020）[[]JanssenM,WeerakkodyV,IsmagilovaE,etal.Aframeworkforanalysingblockchaintechnologyadoption:Integratinginstitutional,marketandtechnicalfactors[J].InternationalJournalofInformationManagement,2020,50:302-309.]分析了在區(qū)塊鏈架構(gòu)下，市場(chǎng)、制度、技術(shù)三個(gè)因素相互的影響。AnnaVacca等（2020）[[]VaccaA,DiSorboA,VisaggioCA,etal.Asystematicliteraturereviewofblockchainandsmartcontractdevelopment:Techniques,tools,andopenchallenges[J].JournalofSystemsandSoftware,2020:110891.]梳理了面向區(qū)塊鏈的軟件工程的文獻(xiàn)，指出智能合約開(kāi)發(fā)中的軟件工程挑戰(zhàn)。Svein?lnes等（2017）[[]?lnesS,UbachtJ,JanssenM.Blockchainingovernment:Benefitsandimplicationsofdistributedledgertechnologyforinformationsharing[J].2017.]論述了區(qū)塊鏈技術(shù)如何幫助政府流程創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型，并指出區(qū)塊鏈在應(yīng)用于政府部門需要注意的安全方面的問(wèn)題。HuanhuanFeng等（2020）[[]FengH,WangX,DuanY,etal.Applyingblockchaintechnologytoimproveagri-foodtraceability:Areviewofdevelopmentmethods,benefitsandchallenges[J].Journalofcleanerproduction,2020,260:121031.]總結(jié)了區(qū)塊鏈技術(shù)在物流溯源的潛在優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)，提出了基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)并討論了其未來(lái)發(fā)展方向。MyoMinAung等（2014）[[]AungMM,ChangYS.Traceabilityinafoodsupplychain:Safetyandqualityperspectives[J].Foodcontrol,2014,39:172-184.]指出食品行業(yè)逐步向以客戶為中心發(fā)展，良好的追溯系統(tǒng)有助于最大程度減少不安全或質(zhì)量差的產(chǎn)品的生產(chǎn)和分銷，從而大大降低不良宣傳，確保食品安全和質(zhì)量以及建立消費(fèi)者信心。ShoufengCao等（2021）[[][]ToufailyE,ZalanT,DhaouSB.Aframeworkofblockchaintechnologyadoption:Aninvestigationofchallengesandexpectedvalue[J].Information&Management,2021,58(3):103444.[]DuttaP,ChoiTM,SomaniS,etal.Blockchaintechnologyinsupplychainoperations:Applications,challengesandresearchopportunities[J].TransportationResearchPartE:LogisticsandTransportationReview,2020,142:102067.[]JanssenM,WeerakkodyV,IsmagilovaE,etal.Aframeworkforanalysingblockchaintechnologyadoption:Integratinginstitutional,marketandtechnicalfactors[J].InternationalJournalofInformationManagement,2020,50:302-309.[]VaccaA,DiSorboA,VisaggioCA,etal.Asystematicliteraturereviewofblockchainandsmartcontractdevelopment:Techniques,tools,andopenchallenges[J].JournalofSystemsandSoftware,2020:110891.[]?lnesS,UbachtJ,JanssenM.Blockchainingovernment:Benefitsandimplicationsofdistributedledgertechnologyforinformationsharing[J].2017.[]FengH,WangX,DuanY,etal.Applyingblockchaintechnologytoimproveagri-foodtraceability:Areviewofdevelopmentmethods,benefitsandchallenges[J].Journalofcleanerproduction,2020,260:121031.[]AungMM,ChangYS.Traceabilityinafoodsupplychain:Safetyandqualityperspectives[J].Foodcontrol,2014,39:172-184.[]CaoS,PowellW,FothM,etal.Strengtheningconsumertrustinbeefsupplychaintraceabilitywithablockchain-basedhuman-machinereconcilemechanism[J].ComputersandElectronicsinAgriculture,2021,180:105886.[]BehnkeK,JanssenM.Boundaryconditionsfortraceabilityinfoodsupplychainsusingblockchaintechnology[J].InternationalJournalofInformationManagement,2020,52:101969.[]BumblauskasD,MannA,DuganB,etal.Ablockchainusecaseinfooddistribution:Doyouknowwhereyourfoodhasbeen?[J].InternationalJournalofInformationManagement,2020,52:102008.[]GeorgeRV,HarshHO,RayP,etal.Foodqualitytraceabilityprototypeforrestaurantsusingblockchainandfoodqualitydataindex[J].JournalofCleanerProduction,2019,240:1180國(guó)內(nèi)研究于建明（2017）[[]于建明.我國(guó)食品安全現(xiàn)狀與食品檢測(cè)發(fā)展方向的理性思考[J].食品安全導(dǎo)刊,2017(15):50.]指出我國(guó)食品安全基本現(xiàn)狀，民眾缺乏認(rèn)知，各種潛在危害以及監(jiān)管檢驗(yàn)體系現(xiàn)用技術(shù)的局限性，并給出我國(guó)食品檢測(cè)發(fā)展方向的思考。韓佳偉等（2021）[[]韓佳偉,朱煥煥.冷鏈物流與智慧的邂逅[J].蔬菜,2021(03):1-11.]論述了隨著冷鏈?zhǔn)称肥袌?chǎng)的擴(kuò)大，傳統(tǒng)冷鏈物流逐步向智慧冷鏈物流的轉(zhuǎn)型，基于我國(guó)國(guó)情和市場(chǎng)環(huán)境下冷鏈物流發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)，指出中國(guó)智慧冷鏈物流的未來(lái)方向。劉家國(guó)（2021）[[]劉家國(guó).進(jìn)口冷鏈物流疫情防控的關(guān)鍵[J].中國(guó)水運(yùn),2021(03):17-18.]指出2020年以來(lái)，北京、大連等多地進(jìn)口冷鏈物流檢測(cè)出新冠病毒陽(yáng)性樣本，指出冷鏈運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，給出多方面冷鏈物流疫情防控的建議。高振升等（2021）[[]高振升,曹利峰,杜學(xué)繪.基于區(qū)塊鏈的訪問(wèn)控制技術(shù)研究進(jìn)展[J/OL].網(wǎng)絡(luò)與信息安全學(xué)報(bào):1-20[2021-03-29]./kcms/detail/10.1366.TP.20210324.1201.008.html.]指出區(qū)塊鏈去中心化、可信度高、難以篡改的特點(diǎn)對(duì)訪問(wèn)控制技術(shù)安全性發(fā)展的促進(jìn)，提出基于交易和基于智能合約的兩種區(qū)塊鏈的訪問(wèn)控制機(jī)制。賈建華（2018）[[]賈建華.區(qū)塊鏈技術(shù)與食品安全追溯[J].中國(guó)自動(dòng)識(shí)別技術(shù),2018(04):58-62.]指出現(xiàn)有食品供應(yīng)鏈監(jiān)控的弊端，提出區(qū)塊鏈技術(shù)解決食品透明度和控制問(wèn)題的方案。趙甜等（2020）[[][]于建明.我國(guó)食品安全現(xiàn)狀與食品檢測(cè)發(fā)展方向的理性思考[J].食品安全導(dǎo)刊,2017(15):50.[]韓佳偉,朱煥煥.冷鏈物流與智慧的邂逅[J].蔬菜,2021(03):1-11.[]劉家國(guó).進(jìn)口冷鏈物流疫情防控的關(guān)鍵[J].中國(guó)水運(yùn),2021(03):17-18.[]高振升,曹利峰,杜學(xué)繪.基于區(qū)塊鏈的訪問(wèn)控制技術(shù)研究進(jìn)展[J/OL].網(wǎng)絡(luò)與信息安全學(xué)報(bào):1-20[2021-03-29]./kcms/detail/10.1366.TP.20210324.1201.008.html.[]賈建華.區(qū)塊鏈技術(shù)與食品安全追溯[J].中國(guó)自動(dòng)識(shí)別技術(shù),2018(04):58-62.[]趙甜,孫小越,邱平文,李東格.基于區(qū)塊鏈的智慧物流模式的優(yōu)化研究[J].網(wǎng)絡(luò)空間安全,2020,11(09):78-83.[]段冉陽(yáng),周文輝,魏驍,王龍.基于HyperledgerFabric的食品溯源系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2021,47(03):55-60.[]許繼平,王健,張新,王小藝,孔建磊,劉陽(yáng).區(qū)塊鏈驅(qū)動(dòng)的稻米供應(yīng)鏈信息監(jiān)管模型研究[J/OL].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào):1-18[2021-03-29]./kcms/detail/11.1964.S.20210323.1427.008.html.1.2.3總結(jié)通過(guò)對(duì)以上文獻(xiàn)的歸納和分析，不難發(fā)現(xiàn)當(dāng)前對(duì)于區(qū)塊鏈的研究大多聚焦于共識(shí)算法、智能合約、密碼學(xué)、金融和比特幣相關(guān)的研究，有關(guān)物流溯源的研究不是主體。此外，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)于物流溯源的研究所聚焦的領(lǐng)域主要以醫(yī)療和農(nóng)產(chǎn)品為主，技術(shù)方面的研究以目前發(fā)展比較主流的大數(shù)據(jù)、遙感識(shí)別、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等幾大技術(shù)為主。在有關(guān)物流溯源和區(qū)塊鏈交互的研究較多是基于以太坊的進(jìn)行智能合約的開(kāi)發(fā)，其次是HyperledgerFabric上智能合約的開(kāi)發(fā)?，F(xiàn)存文獻(xiàn)有以下幾個(gè)方面的不足：對(duì)物流溯源的研究對(duì)象多集中在醫(yī)療和農(nóng)產(chǎn)品，缺少冷鏈?zhǔn)称返奈墨I(xiàn)；在開(kāi)發(fā)基于區(qū)塊鏈的溯源系統(tǒng)時(shí)，忽視了所有數(shù)據(jù)都上鏈帶來(lái)的查詢速度緩慢；物流運(yùn)輸過(guò)程中變換較多，一旦上鏈更改難度大。作者認(rèn)為，從企業(yè)角度出發(fā)，追求利潤(rùn)最大化是必然的，脫離實(shí)際情況會(huì)讓物品的流通變得更加復(fù)雜。所以，在研究對(duì)象的拓展、如何把物品流通的實(shí)際情況結(jié)合起來(lái)等方面是需要進(jìn)一步研究的，這也是本文研究的方向，從冷鏈?zhǔn)称返慕嵌瘸霭l(fā)，研究如何用區(qū)塊鏈技術(shù)改進(jìn)現(xiàn)有溯源系統(tǒng)，簡(jiǎn)化物品流通的流程，為企業(yè)帶來(lái)更大收益。1.3論文主要工作與結(jié)構(gòu)安排1.3.1論文主要工作本文針對(duì)傳統(tǒng)食品溯源系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)中心化、易篡改、責(zé)任主體不清晰、追溯信息共享性能差等問(wèn)題，以普冷國(guó)際公司的冷鏈?zhǔn)称愤\(yùn)輸為例，分析并優(yōu)化其數(shù)據(jù)流通過(guò)程、儲(chǔ)存方式，設(shè)計(jì)基于HyperledgerFabric的冷鏈?zhǔn)称匪菰聪到y(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的安全性與準(zhǔn)確性。本文的主要工作包括以下幾方面：（1）通過(guò)研究食品安全、食品追溯、區(qū)塊鏈技術(shù)等相關(guān)文獻(xiàn)，從各個(gè)角度闡述文章所需理論與技術(shù)，闡明區(qū)塊鏈技術(shù)在溯源的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并針對(duì)普冷公司論述其現(xiàn)存問(wèn)題以及冷鏈?zhǔn)称匪菰聪到y(tǒng)的需求與可行性分析。（2）基于HyperledgerFabric的冷鏈?zhǔn)称匪菰聪到y(tǒng)方案設(shè)計(jì)。本部分根據(jù)公司現(xiàn)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)流通方式，進(jìn)行分析與優(yōu)化，設(shè)計(jì)溯源方案以及溯源系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)、智能合約設(shè)計(jì)等。（3）基于區(qū)塊鏈的冷鏈?zhǔn)称匪菰聪到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)與測(cè)試。首先是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境的選擇與搭建；其次是HyperledgerFabric的網(wǎng)絡(luò)搭建與鏈碼編譯；最后是進(jìn)行系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)與測(cè)試總結(jié)。1.3.2論文結(jié)構(gòu)安排圖1.1本文技術(shù)路線圖本文共分為六章，各個(gè)章節(jié)主要內(nèi)容如下：第一章：緒論。主要論述文章的研究背景與意義，其次是國(guó)內(nèi)外的理論與實(shí)踐方面的研究現(xiàn)狀，針對(duì)現(xiàn)有的研究，提出傳統(tǒng)溯源系統(tǒng)不足之處，介紹本文主要工作與結(jié)構(gòu)安排。第二章：基本理論和研究概述。主要以追溯技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)、密碼學(xué)、HyperledgerFabric幾大技術(shù)展開(kāi)論述。闡述區(qū)塊鏈技術(shù)帶給企業(yè)供應(yīng)鏈管理的好處。第三章：區(qū)塊鏈應(yīng)用于冷鏈?zhǔn)称匪菰吹姆治?。?duì)普冷公司現(xiàn)狀進(jìn)行分析，從普冷公司角度，分析供應(yīng)鏈流程和區(qū)塊鏈溯源的可行性。第四章：基于區(qū)塊鏈的冷鏈?zhǔn)称匪菰聪到y(tǒng)設(shè)計(jì)。首先對(duì)追溯方案整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，描述方案的信息傳遞過(guò)程與供應(yīng)鏈流程優(yōu)化；其次，對(duì)區(qū)塊鏈追溯系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)業(yè)務(wù)模塊、成員管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、智能合約等進(jìn)行設(shè)計(jì)。第五章：基于區(qū)塊鏈的冷鏈?zhǔn)称匪菰聪到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)。首先對(duì)開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行介紹，其次進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的搭建與鏈碼的編譯，最后進(jìn)行系統(tǒng)功能模塊的實(shí)現(xiàn)與測(cè)試。第六章：總結(jié)。總結(jié)本文的研究工作與成果，指出優(yōu)點(diǎn)與不足，以及未來(lái)進(jìn)一步的研究方向。2基本理論和研究概述2.1追溯技術(shù)2.1.1追溯技術(shù)介紹追溯技術(shù)旨在將商品從生產(chǎn)、加工、包裝、運(yùn)輸?shù)较M(fèi)者這整條供應(yīng)鏈從上游到下游的信息進(jìn)行記錄和管理，根據(jù)產(chǎn)品流通的先后環(huán)節(jié)將數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，從而保證追溯信息的完整性，有利于政府、企業(yè)等相關(guān)部門進(jìn)行管控，如果出現(xiàn)問(wèn)題，可以及時(shí)定位到問(wèn)題環(huán)節(jié)，進(jìn)行處理。其次，消費(fèi)者還可以通過(guò)掃碼獲得購(gòu)買產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的所有環(huán)節(jié)的信息，實(shí)現(xiàn)溯源信息透明化，有利于提高消費(fèi)者對(duì)企業(yè)和產(chǎn)品的信任。目前溯源識(shí)別技術(shù)主要有圖像碼技術(shù)（條形碼、二維碼）、無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、成分分析技術(shù)等。目前圖像碼和RFID應(yīng)用最為廣泛。圖像碼技術(shù)主要是通過(guò)在產(chǎn)品表面貼打印條碼使得帶有編碼信息的條碼ID與數(shù)據(jù)庫(kù)中的溯源物品信息對(duì)應(yīng)起來(lái)，包括產(chǎn)品的產(chǎn)地、加工方式、生產(chǎn)時(shí)間等信息，在物品流通過(guò)程中也可以向數(shù)據(jù)庫(kù)中添加信息。此種方法的成本較低，消費(fèi)者只需掃碼即可查詢，方便快捷。無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)主要是在產(chǎn)品包裝上添加帶有芯片的RFID標(biāo)簽，工作原理是無(wú)線電原理。RFID標(biāo)簽芯片上的數(shù)字信息是通過(guò)載波調(diào)制和電磁波處理獲得的。整個(gè)過(guò)程不需要人工干預(yù)，自動(dòng)收集并且速度快，但成本較高。RFID包括讀卡器和標(biāo)簽，讀卡器只能讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)只讀，識(shí)別距離遠(yuǎn)；NFC可以做為讀卡器，也可以提供標(biāo)簽服務(wù)，數(shù)據(jù)可以修改，并且可以實(shí)現(xiàn)P2P點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，但識(shí)別距離近。2.1.2追溯技術(shù)模式目前追溯技術(shù)模式主要以單一成員應(yīng)用模式和多成員協(xié)作應(yīng)用模式。在單一成員模式下，物品的溯源信息與維護(hù)由單一成員管理；在多成員模式下，溯源信息系統(tǒng)由多個(gè)成員共同建設(shè)維護(hù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。綜合來(lái)看，現(xiàn)有溯源技術(shù)還存在一些不足之處：首先，溯源數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性難以保證，供應(yīng)鏈從上游到下游有許多參與者，在傳統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫(kù)模式下，信息的錄入會(huì)有暗箱操作的可能性，信任問(wèn)題難以解決，并且無(wú)法在出問(wèn)題的時(shí)候快速找到責(zé)任主體。其次，系統(tǒng)缺乏良好的協(xié)同機(jī)制，溯源信息往往在單獨(dú)參與者之間，無(wú)法進(jìn)行安全可靠的共享。2.2區(qū)塊鏈技術(shù)2.2.1區(qū)塊鏈的原理自2008年區(qū)塊鏈技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，該技術(shù)引起了開(kāi)發(fā)者、企業(yè)、監(jiān)管方和用戶的極大興趣，區(qū)塊鏈技術(shù)因其獨(dú)特的性質(zhì)將對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)產(chǎn)生巨大影響。簡(jiǎn)而言之，區(qū)塊鏈就是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。它是一個(gè)不斷增長(zhǎng)的包含各種數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并且具有優(yōu)越性能：一旦數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，就難以修改，且無(wú)法刪除，鏈上的每條記錄都是永存的；由所有節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自己的副本。區(qū)塊鏈與其說(shuō)是一項(xiàng)新技術(shù)，不如說(shuō)是現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的總集，并且涵蓋了密碼學(xué)、計(jì)算機(jī)、博弈論等多方面的學(xué)科知識(shí)，正因?yàn)樯婕昂芏喾矫?，所以在研究區(qū)塊鏈之前，需要做一定的知識(shí)儲(chǔ)備。圖2.SEQ圖2.\*ARABIC1區(qū)塊鏈層級(jí)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)層是區(qū)塊鏈最底層的技術(shù)，主要有兩方面功能，其一是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，將區(qū)塊鏈從創(chuàng)世區(qū)塊開(kāi)始的鏈存儲(chǔ)起來(lái)，包括區(qū)塊的數(shù)據(jù)、時(shí)間戳、生成的密鑰等，其二是通過(guò)加密技術(shù)保障交易的安全。網(wǎng)絡(luò)層主要實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的連接和通訊，也就是P2P技術(shù)，包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的組建、數(shù)據(jù)的傳播和驗(yàn)證。不同于中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對(duì)等網(wǎng)絡(luò)依靠用戶群的信息交換實(shí)現(xiàn)信息的流通。該層也可以稱為傳播層。共識(shí)層是參與節(jié)點(diǎn)達(dá)成的一種不可辯駁的協(xié)議，是區(qū)塊鏈社群的治理的方法，對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的可靠性是靠共識(shí)協(xié)議實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)在已有非常多的共識(shí)機(jī)制算法，各有利弊，這里就不詳細(xì)展開(kāi)了。激勵(lì)層主要是代幣的發(fā)行與分配，提供一定的激勵(lì)，刺激節(jié)點(diǎn)積極參與，獎(jiǎng)勵(lì)積極參與的節(jié)點(diǎn)，懲罰不積極的節(jié)點(diǎn)，這層主要與區(qū)塊鏈在金融方面的應(yīng)用有關(guān)，這里不做過(guò)多介紹。合約層主要包括鏈碼的分層、基礎(chǔ)規(guī)則及智能合約，具有需要執(zhí)行的實(shí)際代碼和已經(jīng)執(zhí)行的規(guī)則。交易從應(yīng)用層傳播到合約層，調(diào)用智能合約，在該層得到驗(yàn)證和執(zhí)行并返回結(jié)果。應(yīng)用層是最終用戶與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互的應(yīng)用程序。包括腳本、框架、界面、API接口。對(duì)于應(yīng)用程序而言，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于后端，通過(guò)API接口進(jìn)行交互。構(gòu)建一個(gè)基礎(chǔ)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，前三個(gè)是必不可少的，缺少任何一層都不能稱為真正意義上的區(qū)塊鏈技術(shù)。后三個(gè)不是每個(gè)區(qū)塊鏈應(yīng)用的必要因素，針對(duì)不同的開(kāi)發(fā)需求，需要進(jìn)行選擇。2.2.2區(qū)塊鏈的特征（1）分布式：區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)，與集中式模式相反，區(qū)塊鏈中不再需要第三方。區(qū)塊鏈中的共識(shí)算法用于維護(hù)分布式網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)一致性。（2）密碼學(xué)：由于各方之間復(fù)雜的計(jì)算和加密證明，因此區(qū)塊鏈交易得到了驗(yàn)證和信任證明。（3）可追溯性：區(qū)塊鏈的每一個(gè)區(qū)塊都包含了前面父區(qū)塊的信息，也就是說(shuō)對(duì)于任何資產(chǎn)，交易者都可以分辨出資產(chǎn)的位置、去向以及在其整個(gè)生命周期中發(fā)生了什么。（4）可編程：許多區(qū)塊鏈都是可編程的，從而允許通過(guò)“智能合約”自動(dòng)進(jìn)行新交易和控制。用戶可以設(shè)置交易的數(shù)據(jù)，當(dāng)滿足約定的條件時(shí)，智能合約會(huì)自動(dòng)觸發(fā)需要驗(yàn)證的操作。（5）安全透明：沒(méi)有任何參與者控制交易，結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)成員都能夠訪問(wèn)整個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，除了私有加密數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)對(duì)區(qū)塊鏈上所有節(jié)點(diǎn)開(kāi)放，所以整個(gè)交易系統(tǒng)安全透明。（6）不可篡改：區(qū)塊鏈的信息通過(guò)共識(shí)并添加至區(qū)塊鏈，系統(tǒng)由所有具有維護(hù)功能的節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)。一旦交易達(dá)成協(xié)議并記錄下??來(lái)，就永遠(yuǎn)無(wú)法更改。隨后，雖然交易者可以記錄有關(guān)該資產(chǎn)的另一筆交易以更改其狀態(tài)，但是永遠(yuǎn)無(wú)法隱藏原始交易。2.2.3區(qū)塊鏈的分類所有區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)分為三類：公有鏈、聯(lián)盟鏈、私有鏈。下表提供了這三個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)之間的詳細(xì)比較。表2.1區(qū)塊鏈三大結(jié)構(gòu)對(duì)比公有鏈聯(lián)盟鏈私有鏈共識(shí)確認(rèn)所有參與者選定的節(jié)點(diǎn)集一個(gè)組織閱讀權(quán)限公開(kāi)公開(kāi)/受限制公開(kāi)/受限制被篡改的可能幾乎不可能篡改可能篡改可能篡改效率高高低集中處理否部分是共識(shí)過(guò)程不需要許可需要許可需要許可2.2.4區(qū)塊相關(guān)概念圖2.2區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）區(qū)塊（Block）：密封的數(shù)據(jù)區(qū)，其中包含：標(biāo)識(shí)塊的本地哈希碼；塊序列中前一個(gè)塊的哈希碼；帶有時(shí)間戳的交易集。（2）哈希值（HashValues/HashCodes）：加密算法從任何長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)記錄生成固定長(zhǎng)度的字符串，交易的哈希值可以用于快速識(shí)別區(qū)塊鏈上的交易數(shù)據(jù)。哈希函數(shù)將輸入轉(zhuǎn)換為固定長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)的字節(jié)字符串，創(chuàng)建的輸出或值稱為“哈希值”或“校驗(yàn)和”，使用特定加密算法從數(shù)據(jù)創(chuàng)建的散列值始終是相同長(zhǎng)度并且不可逆轉(zhuǎn)。（3）時(shí)間戳（Timestamp）：每個(gè)區(qū)塊都包含一個(gè)時(shí)間戳，目的是為了驗(yàn)證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和創(chuàng)建性，是區(qū)塊鏈技術(shù)的支撐，從根本上保障網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)，防止有人操縱它。（4）交易ID（TransactionHash）：塊鏈上每一筆交易的一個(gè)特殊的識(shí)別符，由于每個(gè)交易只能成為下一個(gè)的輸人，有且僅有一次，如果不存在輸入完全相同的交易，那么就不存在相同的交易ID。（5）梅克爾樹(shù)（MerkleTree）：也稱為“二進(jìn)制哈希樹(shù)”，在區(qū)塊鏈中用于更有效、安全得編碼數(shù)據(jù)。最下面一行的哈希稱為“葉”，中間的哈希稱為“分支”，頂部的哈希稱為“根”。為用戶提供無(wú)需下載整個(gè)區(qū)塊鏈就能夠驗(yàn)證特定交易，提高交易效率。2.2.5密碼學(xué)A.加密算法數(shù)據(jù)加密解密算法，加解密算法主要分為對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密兩種：對(duì)稱加密具有速度快、效率高、加密強(qiáng)度高等特點(diǎn)，使用時(shí)需要提前協(xié)商密鑰，主要對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，如FISCOBCOS的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)落盤時(shí)進(jìn)行的加密。非對(duì)稱加密具有無(wú)需協(xié)商密鑰的特點(diǎn)，相較于對(duì)稱加密計(jì)算效率較低，存在中間人攻擊等缺陷，主要用于密鑰協(xié)商的過(guò)程。針對(duì)不同的需求，兩者可以互相配合，組合使用。B.哈希函數(shù)哈希函數(shù)是一類單向函數(shù)，作用是將任意長(zhǎng)度的消息轉(zhuǎn)換為定長(zhǎng)的輸出值，具有單向性、無(wú)碰撞性、確定性、不可逆的性質(zhì)。在區(qū)塊鏈中，哈希函數(shù)用于將消息壓縮成定長(zhǎng)的輸出，以及保證數(shù)據(jù)真實(shí)性，確保數(shù)據(jù)未被修改。2.3HyperledgerFabric本文主要采用HyperledgerFabric聯(lián)盟鏈技術(shù)。這是用于企業(yè)應(yīng)用程序的平臺(tái)。該平臺(tái)是開(kāi)源和模塊化的，并且運(yùn)行BFT共識(shí)算法。Hyperledger并沒(méi)有真正的共識(shí)機(jī)制。由于其可插入的體系結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)用例將共識(shí)插入其中。賬本不是公開(kāi)的，只對(duì)參與節(jié)點(diǎn)開(kāi)放，它最適合開(kāi)發(fā)B2B用例或應(yīng)用程序。鏈碼可以用Java，Go和Node.js等標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言編寫(xiě)。它沒(méi)有內(nèi)置貨幣。2.3.1邏輯架構(gòu)圖2.3Fabric邏輯架構(gòu)（1）成員管理服務(wù)：主要是通過(guò)Fabric-ca來(lái)給用戶發(fā)放證書(shū)，對(duì)用戶進(jìn)行管理與審核，保障平臺(tái)的安全性。（2）區(qū)塊鏈服務(wù)：區(qū)塊鏈的核心，為參與者提供共識(shí)管理，將交易記錄，生成分布式賬本，各個(gè)節(jié)點(diǎn)儲(chǔ)存，節(jié)點(diǎn)通過(guò)P2P協(xié)議通信。交易：交易有對(duì)鏈碼的部署或調(diào)用兩種操作類型。部署交易：請(qǐng)求在peer節(jié)點(diǎn)上啟動(dòng)Chaincode容器；將鏈碼部署到節(jié)點(diǎn)，當(dāng)執(zhí)行成功返回，表明鏈碼已被安裝到區(qū)塊鏈上。調(diào)用交易：在成功部署鏈碼以后，調(diào)用鏈碼中的函數(shù)，主要有Init和Invoke等函數(shù)，執(zhí)行成功會(huì)返回操作結(jié)果。（3）鏈碼服務(wù)：提供鏈碼部署與實(shí)例化的環(huán)境。在編寫(xiě)好智能合約后，校驗(yàn)將其在對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的容器中部署與實(shí)例化，用戶可以進(jìn)行合約的調(diào)用與讀取。（4）事件：為各組件之間提供異步通信提供了技術(shù)實(shí)現(xiàn)。2.3.1數(shù)據(jù)同步圖2.4Fabric運(yùn)行架構(gòu)圖（1）APP：即客戶端，創(chuàng)建交易獲取足夠節(jié)點(diǎn)的背書(shū)，向Orderer排序服務(wù)節(jié)點(diǎn)提交請(qǐng)求。（2）CA：即數(shù)字證書(shū)認(rèn)證機(jī)構(gòu)，是負(fù)責(zé)發(fā)放和管理數(shù)字證書(shū)的權(quán)威機(jī)構(gòu)，也被稱為受信任的第三方，承擔(dān)公鑰體系中公鑰的合法性驗(yàn)證責(zé)任。（3）MSP（MemberServiceProvider）：成員服務(wù)提供商，為參與者提供證書(shū)的系統(tǒng)抽象組件。（4）Channel：將Peer節(jié)點(diǎn)和Orderer節(jié)點(diǎn)連接在一起，提供保密的通訊鏈路，有效隔離數(shù)據(jù)，區(qū)塊數(shù)據(jù)只能儲(chǔ)存在已經(jīng)加入通道的成員節(jié)點(diǎn)內(nèi)。加入通道的節(jié)點(diǎn)都必須擁有通過(guò)MSP獲得的證書(shū)。（5）Orderer：對(duì)客戶端提交的交易請(qǐng)求進(jìn)行排序，然后生成區(qū)塊廣播給通道內(nèi)的所有peer節(jié)點(diǎn)。（6）Org1：聯(lián)盟鏈中的某一個(gè)組織。（7）Peer：組織中的節(jié)點(diǎn)；Peer節(jié)點(diǎn)從Orderer節(jié)點(diǎn)接收交易狀態(tài)進(jìn)行更新，維護(hù)賬本。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)均為賬本節(jié)點(diǎn)，僅部分為背書(shū)節(jié)點(diǎn)。在Fabric網(wǎng)絡(luò)，Peer節(jié)點(diǎn)可以劃分為如下角色：表2.2peer節(jié)點(diǎn)角色節(jié)點(diǎn)名稱作用背書(shū)節(jié)點(diǎn)EndorsePeer根據(jù)命令調(diào)用鏈碼并對(duì)結(jié)果背書(shū)，返回結(jié)果到客戶端提交節(jié)點(diǎn)CommitterPeer驗(yàn)證數(shù)據(jù)并保存至賬本中錨節(jié)點(diǎn)AnchorPeer跨組織通信。通道中的每個(gè)組織（Org）都有一個(gè)錨節(jié)點(diǎn)Leader節(jié)點(diǎn)LeaderPeer將Orderer服務(wù)節(jié)點(diǎn)的交易信息廣播給組織的其他節(jié)點(diǎn)（8）Chaincode：即智能合約，運(yùn)行在CLI容器中。通過(guò)API接口與前端交互。（9）Ledger：即分布式賬本，以有序的鏈塊保存在所有的peer節(jié)點(diǎn)中。包含區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的所有交易記錄。圖2.5Fabric交易流程2.4本章小結(jié)本章對(duì)追溯技術(shù)和區(qū)塊鏈在溯源中的主要技術(shù)進(jìn)行了介紹。除此之外，考慮到商業(yè)應(yīng)用的安全、隱私方面的要求，所以，我們選擇HyperledgerFabric作為主要底層技術(shù)。其實(shí)，區(qū)塊鏈并不能從根本上保證鏈下數(shù)據(jù)的可信性，只能保證信息一旦上鏈，就是全網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)一致且難以篡改的。區(qū)塊鏈要跟實(shí)體經(jīng)濟(jì)結(jié)合，現(xiàn)實(shí)世界里的“信息流、商流、物流、資金流”要可信上鏈，就需要用到物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析、可信機(jī)構(gòu)背書(shū)等多種技術(shù)和方式。隨著數(shù)字世界的發(fā)展、以及“新基建”的強(qiáng)力推動(dòng)，信息采集和校驗(yàn)的成本將會(huì)降低，在保護(hù)隱私的前提下，采集的數(shù)據(jù)會(huì)越來(lái)越豐富。如實(shí)體物資在使用、轉(zhuǎn)移、回收時(shí)，都進(jìn)行及時(shí)采集監(jiān)測(cè)，交叉驗(yàn)證，并上鏈共識(shí)，這樣就可以逐漸逼近“物理世界可信上鏈”的效果。我們可以跟蹤價(jià)格，位置，質(zhì)量，證明，交貨日期以及所有其他有關(guān)商品的信息。在區(qū)塊鏈技術(shù)的支持下，創(chuàng)建出透明且可追溯的供應(yīng)鏈，可以有效減少損失，防止偽造產(chǎn)品，同時(shí)降低供應(yīng)鏈的溝通成本。3區(qū)塊鏈應(yīng)用于冷鏈?zhǔn)称匪菰吹姆治觥槍?duì)普冷公司3.1普冷公司現(xiàn)狀分析普冷國(guó)際物流（上海）有限公司，簡(jiǎn)稱“普冷國(guó)際”，成立于2019年1月，總部設(shè)在中國(guó)上海。普冷公司一直致力于在全國(guó)乃至世界各地構(gòu)筑一個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)的全球化冷庫(kù)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)，為我國(guó)食品生產(chǎn)、流通和消費(fèi)服務(wù)提供方便、可靠和透明的物流保障。該公司由著名物流資產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)普洛斯投資。作為一家冷鏈物流公司目前其物流網(wǎng)點(diǎn)有上海浦東和澤園庫(kù)、天津西青辛口庫(kù)、成都青白江庫(kù)、大連普冷獐子島庫(kù)、上海合慶自動(dòng)化電商庫(kù)、杭州下沙庫(kù)、北京順義天竺庫(kù)、廣州增城庫(kù)、武漢光谷庫(kù)、天津武清京濱庫(kù)、南京江寧庫(kù)、重慶西部物流園庫(kù)、北京航港庫(kù)、廣州云埔?guī)臁⒗ド交驇?kù)、西安國(guó)際港務(wù)區(qū)庫(kù)、成都龍泉驛庫(kù)，共計(jì)17個(gè)。公司現(xiàn)提供公路汽運(yùn)、內(nèi)河及沿海水運(yùn)；在與該企業(yè)的決策者溝通的過(guò)程中還了解到，可能考慮在將來(lái)進(jìn)一步作為第四方物流提供商與鐵路運(yùn)輸提供商合作開(kāi)展新的運(yùn)輸業(yè)務(wù)，提供更多的增值服務(wù)。圖3.SEQ圖1.\*ARABIC1普冷公司全國(guó)網(wǎng)點(diǎn)為了響應(yīng)特定客戶的需求，普冷國(guó)際專門建立了自營(yíng)車隊(duì)，提供更為安全、可控、透明、標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)維服務(wù)。自主研發(fā)的TMS系統(tǒng)保證透明與實(shí)時(shí)監(jiān)控；定制車廂與高質(zhì)量冷機(jī)配置，保障全程溫度恒定；配合普冷自有冷庫(kù)、嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)操作，確?？寇?、裝卸“冷鏈”不斷。普冷可為大客戶提供一站式的定制化解決方案。包含多溫區(qū)倉(cāng)儲(chǔ)、干線運(yùn)輸、區(qū)域調(diào)撥、城市配送、口岸貨物代理、貿(mào)易金融等各類服務(wù)?？筛鶕?jù)大客戶需求整合普冷旗下全國(guó)節(jié)點(diǎn)城市的倉(cāng)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)資源，并指定專人提供服務(wù)。表3.1普冷公司服務(wù)介紹存儲(chǔ)服務(wù)配送服務(wù)增值服務(wù)多溫存儲(chǔ)區(qū)（冷凍、冷藏、恒溫、常溫）24/7運(yùn)營(yíng)WMS庫(kù)存管理AS/RS自動(dòng)化設(shè)施部分自有車輛，保障配送質(zhì)量及效率TMS系統(tǒng)訂單追蹤管理門到門調(diào)撥與配送全程冷鏈，記錄實(shí)時(shí)溫控?cái)?shù)據(jù)貼標(biāo)換箱分揀快遞一件代發(fā)相較于普通食品，冷鏈?zhǔn)称芬蚱鋬?chǔ)存和運(yùn)輸時(shí)的低溫要求，病毒的存活率會(huì)更高，有研究顯示，在4°C條件下新冠病毒14天后幾乎沒(méi)有失活。圖3.2不同溫度下新冠病毒的衰減規(guī)律在本節(jié)中我們以上海倉(cāng)庫(kù)為主要分析研究對(duì)象。下面用上海倉(cāng)庫(kù)2020年5月份的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。從上海倉(cāng)庫(kù)客戶公司匯總（表3.2）和2020年5月份客戶項(xiàng)目訂單量匯總（圖3.3），不難看出客戶中以餐廳、超市居多，正因?yàn)槿绱?，在疫情還未穩(wěn)定的當(dāng)前，客戶對(duì)于收貨的要求變得愈發(fā)嚴(yán)格，除了報(bào)關(guān)單、檢驗(yàn)檢疫單，還需要帶批次的核酸檢測(cè)報(bào)告、消毒證明，單證在第二天交給司機(jī)之前會(huì)由前一天的值班人員進(jìn)行打印，經(jīng)過(guò)一系列繁復(fù)的手續(xù)才能順利交貨。表3.2普冷公司上海倉(cāng)客戶匯總客戶簡(jiǎn)稱客戶全程普菲斯中外運(yùn)普菲斯億達(dá)（上海）物流有限公司百勝百勝中國(guó)控股有限公司成都普冷成都普冷國(guó)際物流有限公司谷郡谷郡（上海）食品有限公司和澤園普冷國(guó)際物流（上海）有限公司——合慶集配家府中外運(yùn)普菲斯億達(dá)（上海）物流有限公司稼赫稼赫食品(上海)有限公司普冷國(guó)際普冷國(guó)際物流（上海）有限公司-總部錢大媽上海錢大媽農(nóng)產(chǎn)品有限公司全家上海洲馳冷鏈物流有限公司利澤上海佳農(nóng)利澤食品有限公司雙箸雙箸(上海)食品有限公司普冷天津普冷國(guó)際物流(上海)有限公司天津分公司優(yōu)膾上海好優(yōu)膾食品科技有限公司易利生物上海農(nóng)笙生物科技有限公司威定海鮮威定海鮮貿(mào)易（上海）有限公司光明上海順衡物流有限公司普冷杭州普冷國(guó)際物流（上海）有限公司——杭州分公司華人物流北京盛世華人供應(yīng)鏈管理有限公司九橙九橙(上海)餐飲服務(wù)有限公司普冷嘉定普冷國(guó)際物流（上海）有限公司——嘉定佛倫德佛倫德食品（上海）有限公司九雅堂九雅堂食品有限公司上海盒成上海盒成食品有限公司甘博仙甘博仙食品貿(mào)易（上海）有限公司圖3.3普冷上海倉(cāng)五月訂單匯總公司現(xiàn)有的訂單處理系統(tǒng)存在很多問(wèn)題：倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存信息更新不及時(shí)，查詢效率低，增大訂單有效審核的難度；訂單組工作量大，工作壓力大，加班頻繁；系統(tǒng)中的客戶資料往往與訂單上的不符，與客戶確認(rèn)更新浪費(fèi)大量時(shí)間；訂單響應(yīng)速度慢，客戶滿意度低；訂單錄入程序速度慢，影響錄入效率；與供應(yīng)商之間缺乏及時(shí)有效溝通，難以保證信息的準(zhǔn)確可靠，數(shù)據(jù)安全無(wú)法保障。3.2供應(yīng)鏈流程分析作為一家主要經(jīng)營(yíng)冷鏈?zhǔn)称放渌偷墓?，這里以加工牛、羊肉為例進(jìn)行供應(yīng)鏈流程分析，一共分為生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸四大階段，第一階段是牛、羊等牲畜在牧場(chǎng)進(jìn)行生長(zhǎng)，第二階段是牲畜被運(yùn)往加工廠進(jìn)行加工與打包，第三階段是加工好的成品被運(yùn)輸?shù)狡绽涔镜睦鋷?kù)進(jìn)行儲(chǔ)存，第四階段由普冷公司冷鏈運(yùn)輸至銷售終端。同時(shí)，我們可以識(shí)別出供應(yīng)鏈上的主要涉及的參與方有牧場(chǎng)、加工廠、銷售終端、客戶。圖3.4供應(yīng)鏈參與方所處階段供應(yīng)鏈流程如圖3.3所示，牧場(chǎng)對(duì)幼崽進(jìn)行標(biāo)記，然后進(jìn)行培育，在出場(chǎng)前會(huì)進(jìn)行檢驗(yàn)檢疫，合格后才能被運(yùn)送至加工廠，在進(jìn)入加工廠后首先進(jìn)行再一次的檢驗(yàn)檢疫，合格后進(jìn)行屠宰加工，分割后的肉會(huì)再進(jìn)行檢驗(yàn)檢疫，合格后才會(huì)進(jìn)行包裝，之后運(yùn)輸?shù)嚼鋷?kù)，存放過(guò)程倉(cāng)庫(kù)會(huì)按時(shí)進(jìn)行消毒，出庫(kù)前進(jìn)行檢驗(yàn)檢疫，合格后送至銷售終端，銷售終端確認(rèn)食品食用安全后即可完成訂單。圖3.5供應(yīng)鏈流程圖通過(guò)對(duì)供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)流程的分析不難發(fā)現(xiàn)，想要實(shí)現(xiàn)食品全環(huán)節(jié)溯源，難點(diǎn)在于：首先，供應(yīng)鏈涉及多方，特別是牧場(chǎng)和加工廠不可控性太大，難以實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同；肉制品加工專業(yè)性強(qiáng)，肉會(huì)被不規(guī)則分割，身份信息傳遞困難大，依靠傳統(tǒng)的方法難以實(shí)現(xiàn)溯源；此外，目前的溯源方案落地之所以難，是因?yàn)槌杀具^(guò)高、操作復(fù)雜、溯源信息難以保證真實(shí)性。其次，作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，牲畜養(yǎng)殖與屠宰加工的整體利潤(rùn)水平不高，因此高成本的溯源方案難以實(shí)施，況且從業(yè)人員整體水平不高，對(duì)于信息技術(shù)的認(rèn)知水平有限，這就要求系統(tǒng)不能過(guò)于復(fù)雜。3.3可行性分析目前市面上溯源系統(tǒng)大多采用條碼技術(shù)采集以及查詢信息，確實(shí)在查詢信息方面做到了便捷，但無(wú)法保障信息不被篡改。普冷公司作為一家冷鏈公司，產(chǎn)品的品質(zhì)監(jiān)測(cè)是重中之重，但受限于現(xiàn)有技術(shù)的壁壘，數(shù)據(jù)的安全性過(guò)低，無(wú)法確保食品從供應(yīng)鏈上游到下游的流通過(guò)程中信息的安全可靠。通過(guò)實(shí)習(xí)期間在公司的學(xué)習(xí)觀察，普冷公司的食品溯源系統(tǒng)采用的還是傳統(tǒng)的中心數(shù)據(jù)庫(kù)模式，給系統(tǒng)的負(fù)荷過(guò)大，但相比于市面上其他公司的溯源系統(tǒng)，普冷公司的溯源鏈條完整，條碼的數(shù)據(jù)采集技術(shù)相對(duì)成熟，基礎(chǔ)設(shè)施也較為完善，在目前的市場(chǎng)上頗具優(yōu)勢(shì)，但仍然存在一些需要解決的問(wèn)題。針對(duì)信息容易被篡改的問(wèn)題，區(qū)塊鏈技術(shù)可以很好解決這一問(wèn)題，上鏈數(shù)據(jù)加密，分布式記賬，多節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)，數(shù)據(jù)一旦被錄入便難以修改，即便要修改也要經(jīng)過(guò)背書(shū)節(jié)點(diǎn)的同意。普冷公司目前采用的溯源系統(tǒng)還是中心化結(jié)構(gòu)，從生產(chǎn)到加工再到銷售，所有數(shù)據(jù)均被記錄在公司的中心數(shù)據(jù)庫(kù)，使得公司擅自修改的風(fēng)險(xiǎn)增大，對(duì)于客戶需要的信息也由企業(yè)自行決定，客戶所接收到的溯源信息真?zhèn)坞y辨。區(qū)塊鏈的分布式系統(tǒng)可以很好解決數(shù)據(jù)中心化的問(wèn)題。圖3.6普冷現(xiàn)有溯源結(jié)構(gòu)3.4本章小結(jié)本章首先介紹了普冷公司的基本情況，分析項(xiàng)目情況，指出目前業(yè)務(wù)的難點(diǎn)問(wèn)題；其次，對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈進(jìn)行闡述，據(jù)此畫(huà)出供應(yīng)鏈流程圖，分析供應(yīng)鏈全程溯源的難點(diǎn)；最后進(jìn)行普冷公司實(shí)施基于區(qū)塊鏈全程溯源的可行性分析，現(xiàn)有溯源系統(tǒng)有信息易篡改和數(shù)據(jù)中心化兩大問(wèn)題，區(qū)塊鏈技術(shù)的加入可以使得公司運(yùn)營(yíng)更加高效，況且供應(yīng)鏈上數(shù)據(jù)采集技術(shù)完備，不會(huì)為公司帶來(lái)過(guò)高的運(yùn)營(yíng)負(fù)擔(dān)。4基于區(qū)塊鏈的冷鏈?zhǔn)称匪菰聪到y(tǒng)設(shè)計(jì)4.1基于區(qū)塊鏈的追溯方案設(shè)計(jì)4.1.1追溯方案整體結(jié)構(gòu)圖4.1溯源方案整體結(jié)構(gòu)追溯系統(tǒng)的參與方有牧場(chǎng)、加工廠、物流公司共同參與維護(hù)，主要流程為：參與方將各自信息發(fā)送至所屬節(jié)點(diǎn)上，節(jié)點(diǎn)將相關(guān)信息通過(guò)加密算法取得信息摘要發(fā)送至區(qū)塊鏈。同時(shí)需要向供應(yīng)鏈伙伴開(kāi)放的信息將向其他參與節(jié)點(diǎn)發(fā)布?？紤]到普冷目前在消費(fèi)端提供的查詢二維碼，對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)確實(shí)做到了便捷高效，所以對(duì)于消費(fèi)者前端查詢方面本文不做改進(jìn)。文章針對(duì)供應(yīng)鏈的參與方設(shè)計(jì)了多方共同參與的區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)，確保鏈上信息的可靠，在保護(hù)各方隱私數(shù)據(jù)的同時(shí)做到有效的溝通與信息共享。需要特別說(shuō)明的是，區(qū)塊鏈底層技術(shù)的最終目的是為了改善溯源信息易篡改的問(wèn)題，從第二章技術(shù)介紹中我們知道區(qū)塊會(huì)包含前面所有區(qū)塊的信息，而食品溯源涉及到的信息非常多，如果所有信息都上鏈就會(huì)對(duì)參與節(jié)點(diǎn)帶來(lái)過(guò)高的儲(chǔ)存負(fù)荷。此外，上鏈的數(shù)據(jù)想要進(jìn)行修改會(huì)非常的繁瑣，需要所有參與節(jié)點(diǎn)的同意，這對(duì)于加工和倉(cāng)儲(chǔ)配送的工作會(huì)帶來(lái)一些麻煩，所以在下面的設(shè)計(jì)中我們會(huì)對(duì)上鏈數(shù)據(jù)和沒(méi)有必要上鏈的數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，在不影響效率的情況下做到數(shù)據(jù)的保護(hù)。4.1.2追溯信息傳遞方案下圖是信息傳遞的過(guò)程，為實(shí)現(xiàn)全程溯源，牧場(chǎng)、加工廠、物流公司會(huì)將流轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的信息記錄在標(biāo)簽，各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)RFID、二維碼等技術(shù)上傳至自己的數(shù)據(jù)中心，不需要加密的數(shù)據(jù)上傳到以前的數(shù)據(jù)庫(kù)即可，需要加密防篡改的數(shù)據(jù)上傳到區(qū)塊鏈進(jìn)行加密儲(chǔ)存，最后客戶可以通過(guò)web端進(jìn)行查詢溯源信息，簡(jiǎn)單便捷。圖4.2溯源方案信息傳遞過(guò)程下圖是供應(yīng)鏈流程的優(yōu)化，對(duì)于牧場(chǎng)需要進(jìn)行上鏈的數(shù)據(jù)有：喂食記錄、清潔記錄、散步記錄；對(duì)于加工廠需要進(jìn)行上鏈的數(shù)據(jù)有：加工信息、打包信息；對(duì)于物流公司需要進(jìn)行上鏈的數(shù)據(jù)有：出廠時(shí)間、發(fā)貨時(shí)間、有效期。圖4.3供應(yīng)鏈流程優(yōu)化4.2基于區(qū)塊鏈的追溯系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.2.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)目前普冷公司所應(yīng)用的溯源系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)共享少、信息存儲(chǔ)中心化、信息可篡改性高等問(wèn)題，冷鏈?zhǔn)称匪菰磻?yīng)從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合普冷公司目前溯源體系的運(yùn)作難點(diǎn)，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出基于區(qū)塊鏈的溯源系統(tǒng)。本追溯系統(tǒng)是在HyperledgerFabric上實(shí)現(xiàn)的，基于區(qū)塊鏈技術(shù)并結(jié)合HyperledgerFabric架構(gòu)，構(gòu)建追溯系統(tǒng)架構(gòu)圖如下圖所示。圖4.4系統(tǒng)架構(gòu)圖4.2.2系統(tǒng)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)Fabric的溯源系統(tǒng)時(shí)，首先是從供應(yīng)鏈的參與者中選出組織，組織是fabric重要的參與節(jié)點(diǎn)，所有的Peer節(jié)點(diǎn)、用戶賬戶都必須來(lái)自同一組織。參與者想要成為Fabric系統(tǒng)的組織，需要具備以下條件：對(duì)區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)擁有有效性檢查的權(quán)力；有獨(dú)立發(fā)展下屬成員的資格；對(duì)于系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)是不可或缺的。參與者成為組織以后會(huì)獲得自己的編號(hào)、域名、證書(shū)等信息。通過(guò)對(duì)供應(yīng)鏈的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)牛羊肉溯源的過(guò)程有三個(gè)主要參與方：牧場(chǎng)、加工廠、銷售終端。下圖是溯源的業(yè)務(wù)流程。圖4.5溯源業(yè)務(wù)流程圖我們假設(shè)每只牲畜的狀態(tài)都有精確的記錄，擁有自己的ID、以及喂食、清潔和散步情況的記錄，每只健康的成年牲畜都會(huì)及時(shí)送到加工廠進(jìn)行屠宰分割，然后進(jìn)行塊肉包裝，會(huì)記錄屠宰過(guò)程的加工打包信息，隨后被送往物流公司的冷庫(kù)，最后被送往終端。每份包裝好的肉都會(huì)有相應(yīng)的編碼，可以據(jù)此查到溯源信息。根據(jù)上面的業(yè)務(wù)流程圖設(shè)計(jì)如下HyperledgerFabric業(yè)務(wù)架構(gòu)圖。圖4.6溯源業(yè)務(wù)架構(gòu)圖溯源系統(tǒng)的三個(gè)組織：牧場(chǎng)、加工廠、銷售終端，為其命名組織標(biāo)識(shí)符和組織ID，需要與后面布置環(huán)境時(shí)的配置文件一致。表4.SEQ表4.\*ARABIC1組織命名機(jī)構(gòu)名稱組織標(biāo)識(shí)符組織ID牧場(chǎng)org1Org1MSP加工廠org2Org2MSP銷售終端org3Org3MSP4.2.3聯(lián)盟鏈的構(gòu)建設(shè)計(jì)考慮到系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景，選擇聯(lián)盟鏈來(lái)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，既保護(hù)了節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)安全又做到了內(nèi)部高效共享。聯(lián)盟鏈中的Peer節(jié)點(diǎn)通過(guò)gossip協(xié)議完成區(qū)塊廣播和狀態(tài)同步，將賬本數(shù)據(jù)傳播到通道所有節(jié)點(diǎn)。完成的交易按RBFT（RedundantByzantineFaultTolerance）共識(shí)算法達(dá)成共識(shí)，使各節(jié)點(diǎn)賬本一致。4.2.4成員管理設(shè)計(jì)在原來(lái)的追溯系統(tǒng)中，中心數(shù)據(jù)庫(kù)使得信息的安全性無(wú)法保證，在區(qū)塊鏈的追溯系統(tǒng)中采用CA證書(shū)進(jìn)行身份認(rèn)證，此外對(duì)賬本想要修改，需要向其他節(jié)點(diǎn)廣播，獲得足夠多的背書(shū)節(jié)點(diǎn)支持才能完成。CA節(jié)點(diǎn)的交互過(guò)程如下圖所示。圖4.7CA節(jié)點(diǎn)交互圖系統(tǒng)利用注冊(cè)交易安全證書(shū)體系進(jìn)行管理，用戶需要獲得證書(shū)機(jī)構(gòu)頒發(fā)的注冊(cè)證書(shū)ECert和交易證書(shū)TCert。系統(tǒng)中每個(gè)組織都有自己的CA，可以給組織內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)頒發(fā)證書(shū)，包括證書(shū)的生成、撤銷以及PKI服務(wù)，獲得證書(shū)即可訪問(wèn)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，之后的交易過(guò)程CA節(jié)點(diǎn)不參與。4.2.5數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)區(qū)塊鏈主要有兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，一是以文件形式進(jìn)行存儲(chǔ)，位于各個(gè)節(jié)點(diǎn)；二是將交易記錄形成賬本，并建立索引，使檢索更高效。圖4.8區(qū)塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖4.2.6智能合約設(shè)計(jì)chaincode是運(yùn)行在Docker容器中的，通過(guò)chaincode客戶端程序可以發(fā)起交易、查詢交易。目前Fabric支持Golang、Java和Nodejs這三種語(yǔ)言開(kāi)發(fā)chaincode，但目前來(lái)講，Golang是最穩(wěn)定完善的，所以系統(tǒng)選擇Golang。管理鏈碼的五個(gè)命令：? install：將已編寫(xiě)完成的鏈碼安裝在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中。? instantiate：對(duì)已安裝的鏈碼進(jìn)行實(shí)例化。? upgrade：對(duì)已有鏈碼進(jìn)行升級(jí)。鏈代碼可以在安裝后根據(jù)具體需求的變化進(jìn)行升級(jí)。? package：對(duì)指定的鏈碼進(jìn)行打包的操作。? singnpackage：簽名。4.2.7Web端數(shù)據(jù)交互設(shè)計(jì)智能合約主要完成對(duì)底層賬本讀寫(xiě)功能的封裝，為了方便使用系統(tǒng)我們需要對(duì)外接口設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)FabricSDK進(jìn)行開(kāi)發(fā)。調(diào)用SDK接口與合約交互。目前HyperledgerFabric提供了No