区块链技术在道地药材溯源场景中的应用
时间：2020-09-12 04:13:09 来源：达达文档网 本文已影响 人 
韩封三祝
摘要：道地药材的溯源是中药材流通追溯体系中重要的组成部分。区块链技术通过去中心化网络、分布式记账等核心技术，保证了数据信息的真实性和不可篡改性，反过来，也为数据信息的溯源提供了技术支持。本文主要介绍了区块链的概念、技术、特征，探讨了基于区块链技术的道地药材溯源，发现只有在监管下的区块链结构才能够保证道地药材溯源的真实可靠。作为一种新的技术手段，区块链技术在道地药材溯源场景中的顺利应用，不仅为道地药材的溯源提供了新的解决方式，也为中药材的流通溯源体系建设提供了新的参考。
Abstract：
The retrospection of geo-authentic medicinal herb is the important part in the circulation and trace of Chinese medicinal herb. Based on the core technology of decentralized network and distributed bookkeeping， blockchain technology not only assures the authenticity and immutability of information data， but also offers technical support for the retrospection of information data. This paper mainly introduces the conception， technology and characteristics of blockchain， and explores the retrospection of geo-authentic medicinal herb by blockchain. The results show that true and reliable retrospection of geo-authentic medicinal herb depends on the strict supervision of blockchain hierarchy. Used as a new internet technology， the application of blockchain provides a new resolve way to the retrospection of geo-authentic medicinal herb. Meanwhile， blockchain technology can be taken as new reference for the reconstruction system in the circulation and trace of Chinese medicinal herb.
關键词：区块链;道地药材;中药溯源
Key words：
blockchain;geo-authentic medicinal herb;retrospection
中图分类号：R288;TP391 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）25-0217-03
0 引言
中药材溯源历来为保证中药材在生产流通领域的重要工作，商务部于2011年、2014年分别提出建立中药材溯源体系，2017年颁布的《中华人民共和国中医药法》也鼓励中药材流通追溯体系建设[1]。全国常用的中药材有400-500种，道地药材有200余种，是常用中药品种的40%，其用量和产值占据全部中药材经营的80%[2][3]，它是中药材生产系统各中影响因子长期作用下的最优结果[4]。道地药材作为具有特定的地域性、加工、遗传背景、文化内涵、传播方式[5]以及临床和经济价值，作为中药材溯源性研究具有很强的代表性和试验性。区块链技术作为以共识机制、去中心化、智能合约为特征，通过其数据层、网络层、合约层、应用层逻辑架构中所表现的溯源优势，逐渐成为信息时代以互联网、大数据为普遍溯源模式的弥补和转变。因此，尝试运用区块链技术来解决道地药材的溯源问题，以期为中药材溯源工作提供一些参考。
1 区块链的核心技术与特征
1.1 区块链的核心技术
为实现数据信息的去中心化网络、分布式记录等目标，区块链逻辑架构分为数据层、网络层、合约层、应用层，其中最上层的应用层是区块链技术与实际应用场景相结合的最终表现形式，数据层、网络层和合约层才是区块链技术真正哲学实践的核心架构（见表1），本节将主要介绍哈希算法、共识算法、智能合约三个核心技术。
哈希算法，是区块链数据层的核心技术，又叫做散列算法，是一种通过密码学数学算法，将任意长度的和语言转化成二进制的字符串，从而得到一个256位的二进制Hash值，所以也称为SHA-256算法，其具有单向性、确定性、不可篡改性等特点。
共识机制，是网络层的核心机制，为了保证有效的哈希值，需要巨大的算力和经济成本，以此来防止数据被篡改;权益证明机制（Pos），由于PoS机制需要提供一定量的保证金来参与交易，相对于Pow来说，减少了时间和能源上消耗，达成共识便利。因为选出了一些代理人来进行验证和记账，此机制更加缩小了时间上的成本，可以快到秒，可以说是最安全有效的去中心化共识机制。
智能合约，是合约层的核心机制。它是一段放在区块链上的代码，只有在区块链上，它才能有效地防止数据的被篡改;这是一种新的参与者之间达共识的新方式，并且移除了第三方信任[6]。
综上，无论是数据层、网络层还是合约层，区块链技术通过各种技术手段，使数据信息达到安全、稳定，使数据达到了不可篡改的目的，保证了数据信息的安全，这就是一种更加安全、高效的数据存储记录方式。
1.2 区块链的核心特征
区块链的最核心机制和理念，就是分布式记账，或者叫做分布式账本，我们可以将去中心化和分布式记账放在一起来谈。可以说，在区块链概念出现以前，人类历史上的记账、记载信息的方式一直都是中心化的，总是有一个作为中心的主体在把握者信息，而且这个主体的权威极端的大，可以对信息作出各种极端的处理，包括篡改和销毁。相对于主体之外的任何参与者，只能听之任之，这种对信息或数据的不平的记录方式，给各级参与者带来了各种不便，包括对中心化的主体，也会担心别人对齐数据的控制和篡改，也会担心数据的丢失。
分布式账本，其实就是一种去中心化的记账方式，这其中可以引入一个节点概念。节点就是在区块链上的每台计算机，在这样一个去中心化的网络里，对于分布式记账和储存，任意节点的权利、义务都是平等的。在区块链中有众多节点，节点间通过数字签名技术和既定的规则，无需信任，便能够验证点与点之间的数据交换，所有节点共同维护数据，节点间无法且不能欺骗其他节点，这就是利用了区块链的共识机制，去除了第三方的信任机制，参与者个人就可以控制个人的历史数据，不需要担心数据的泄露和篡改。除非控制半数（51%）以上的节点，这在一个开放的系统中难度非常大，因为在一个单一节点上对数据修改是无效的，其中的时间戳功能记录了数据的创建时间，能够有效防止有人对数据进行恶意篡改，加强并解决了各环节的信任问题。所以说，去中心化的分布式记账方式，就是各节点或参与主体之间储存、协作、维护方式，在去中心网络上人人记账、人人存储、共同维护，所有交易（数据信息）公开、透明、不可篡改，保证了数据库的确定性、完整性和安全性。
2 区块链技术在道地药材溯源场景的应用
区块链的概念、逻辑、技术、理念，让我们知道，其最明显、最突出的优势就是数据的不可篡改性。数据的不可篡改，从区块链的底层逻辑数据层开始，再到网络层、合约层，最终到达应用层，在技术层面和价值层面都是可实践的，最好的实践场景就是溯源。
道地药材是公认的，具有优良品质，在历史、品质、产量、抗逆性和经济价值等方面优于非道地药材的突出特征。独特的医疗功效，即用药成分含量符合《中国药典》的所有质量要求，具有良好的临床疗效[7]。其药材的特殊性、重要性、安全性等一系列特性，符合人們对于数据信息真实、可靠的一切要求，加之道地药材从生产到流通环节也并不复杂，是区块链技术实践实验的难得的行业“试验田”。因此，道地药材的区块链技术应用势在必行。
2.1 道地药材的溯源场景分析
溯源的在区块链技术的通用场景中包含，存在证明、时间证明、顺序证明、身份证明、作者证明、所有权证明。存在证明用来存储数据，时间证明用来追踪事件发生的顺序，顺序证明用来追踪事件的顺序而非具体的时间，身份证明用来存储证明某人、某事的发生数据;作者证明用于防止没有权限的人在区块链上添加数据，他可以证明特定的人特定的事在区块链上添加了特定的数据。所有权证明，依赖前述证明和识别、验证、授权三要素，来认证和管理所有权[8]。综上所述，区块链在道地药材溯源主要包括存储与共享（存在证明和身份证明）、时间与顺序（时间证明和顺序证明）、确权与维权（作者证明和所有权证明）三大主要场景。
存储与共享场景，也就是存在证明场景，即对数据信息的可获得性，在区块链技术中，公有链上的公开信息可以对道地药材的生产、加工等一系列环节的信息进行记录验证，用来对道地药材数据信息的交换和共享、鉴真和防伪。
时间越顺序场景，也就是时间证明场景，区块链的时间戳可以将道地药材在种植、加工、运输各个环节的数据信息标识、记录下来，用于追溯药材的来源即原产地证明，及时追踪药材的完整履历信息即供应链管理，区块链的公开、透明、不可篡改的特性恰恰是对道地药材质量的保证。
确权越维权场景，也就是作者证明和所有权证明。当药农、药商、消费者等道地药材供应链上的节点都能够在区块链上实时记录存储登记等数据，后续流通环节依然会被实时记录，每一环节、每一步骤在区块链网络中都能够得到原产地、真实性、拥有者等方面的证明，而随着链上区块的增加，数据造假会因算力问题而越发艰难和不可能。反过来，因为区块链上的快速准确的确权机制，侵权问题也会快速的发现并实时记录下来，维权工作也会容易起来。
2.2 道地药材的区块链场景应用
区块链技术的溯源必须要实现信息在环节上的追踪和在数据在源头上的追溯[8]。溯源就是要解决道地药材要在传统环节诸如地域、种植、加工、运输等一系列问题，利用区块链的核心技术和核心特征，来完成道地药材的溯源，通过追踪、追溯药材信息，在去中心化的网络上、分布记账的技术中由于区块链上各个节点都进行了记账，也就是记录数据信息，从而保证了数据记录的真实性和正确性。
区块链的溯源性，在区块链中的每一笔交易，均是基于密码学方法将相邻的两个区块串联在一起，所以我们可以追溯到任何一笔交易，其中的时间戳功能还可以记录创建时间。这可以帮助企业追溯商品的来源、时间和顺序，共享的分类账本可以让上下游的参与者随时查看到商品的出处。
在中药材产业中，种植加工环节难以保证原材料质量;在中药材仓储环节集约化程度底下;在流通环节呈现环节多、效率低下;溯源系统，基本是基于某一环节的溯源，无法全面把控药材质量;生产端缺乏检测技术人员，送至第三方检测机构，时间成本、经济成本高，药农药商承受不起[10]。因此，在道地药材溯源应用架构中，要将药农、药商、质检部门、消费者等各参与主体的需求（见图1）放入考虑其中，在各环节中尤其要考虑到监管的重要性。
在一个监管的良好环境中药农需要在区块链上标注道地药材的产地、生产、加工、仓储、物流等数据信息。药商最需要了解药农的所有生产加工环节，以及药材的质检、仓储、物流和买卖信息。质检部门可以在对药农和药商的区块链数据中得到数据信息，并生成质检报告，在广播给区块链上的各节点，这样数据就真正记录下来了。药农、药商、质监部门，各为数据的输入和输出者，各部门各司其职，相辅相成。当消费者购买道地药材时，要以最简便的方法、最快的速度，实时了解公开、记录在区块链上的道地药材数据信息，因区块链中数据不可篡改的特性，消费者不用进行辨伪的过程，就可以直接在去中心化的分布式记账语境下认可信息，这就是一次完整的道地药材溯源系统。
3 结语和展望
区块链技术在道地药材溯源场景中的应用，有助于推动道地药材的生产、加工、流通的各环节，乃至文化传播等方面在理论层面上的改革与创新，在实践层面上弥补了以往技术经验的不足，也在技术层面上提供了解决问题的可能性。
溯源不是道地药材各级参与主体对数据信息和数字的收藏鉴赏，而是对于确信的数据的真正分析和利用，培养的不是纯粹的技术，这一技术里包含着对生命的责任。因此，区块链技术在道地药材溯源场景中的应用，为作为单一的、可控的、样本式的场景——道地药材溯源提供了新的技术，为区块链技术的场景选择和场景应用提供了新的思路，保证了中药材质量的优质性、稳定性、可控性[11]，为推动我国中医药溯源工作提供了新的可能性和实实在在的参考。
参考文献：
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