區塊鏈技術對食品防偽和溯源的影響——以眾安科技“區塊鏈+肉雞溯源”項目為例摘要食品安全一直都是各國政府十分關注的民生問題。如何應對虛假的產品信息、斬斷造假鏈條，就成了推動食品安全行業發展過程中所必須解決的問題。本文主要說明食品安全存在的問題及現狀，并介紹區塊鏈的算法，介紹區塊鏈的應用情況，了解區塊鏈如何解決食品的生產、加工、存儲、運輸以及銷售等任何一個環節出現的非透明問題。重點研究以眾安科技為代表的公司如何通過“步步雞”項目運用區塊鏈技術解決食品防偽溯源存在的信任等難題。最后提出區塊鏈對人民生活的重大改變及意義。關鍵詞：食品安全；防偽溯源；區塊鏈；眾安科技；步步雞ABSTRACTFoodsafetyhasalwaysbeenapeople'slivelihoodissuethatgovernmentspaycloseattentionto.Howtodealwithfalseproductinformationandcutoffthechainofcounterfeitinghasbecomeaproblemthatmustbesolvedintheprocessofpromotingthedevelopmentoffoodsafetyindustry.Thisarticlemainlyexplainstheexistingproblemsandpresentsituationoffoodsafety,andintroducesthealgorithmofblockchain,introducestheapplicationofblockchain,andunderstandshowtosolvetheproblemoffoodproduction,processing,storage,andhowtouseblockchaintosolvetheproblemoffoodproduction,processingandstorage.Non-transparentproblemsinanylink,suchastransportationandsales.ThispaperfocusesonhowtouseblockchaintechnologytosolvethetrustproblemsoffoodsafetyinthecompanyrepresentedbyZhonganScienceandTechnology.Finally,itputsforwardthesignificantchangeandsignificanceofblockchaintopeople'slife.Keywords：FoodSafety，Anti-counterfeitingtraceability，Blockchain，ZhonganScienceandTechnology，WalkingChicken目錄1.食品安全 41.1食品安全出現的問題 41.2國家對于改善食品安全做出的舉措 41.3食品溯源體系及其當前存在的問題 42.區塊鏈 52.1什么是區塊鏈？ 52.2區塊鏈的關鍵技術 52.3區塊鏈的特點 73.眾安科技——“步步雞”項目 73.1眾安科技——安鏈 73.2眾安科技——“步步雞” 93.3“步步雞”項目架構 93.4“步步雞”項目 103.4“步步雞”的優勢 123.5“步步雞”的不足 134.結論 13參考文獻 13致謝 151.食品安全食品安全出現的問題根據中華人民共和國國家衛生健康委員會的統計數據顯示，2008年至2015年我國因食品安全所引發的食物中毒事件共達到1597起，涉及人數達到58235人，共計死亡1023人。其中，年均食物中毒事件達到199.63起、中毒人數為7279.38人、死亡人數為127.88人、年均死亡率達到1.76%（表1）。另外，2008年全國中毒事件380件，中毒人數12073人，死亡人數126人。在《食品安全法》頒布之后，2009年中毒情況減少192件，中毒人數7783任，死亡人數128人，在此基礎上，食品安全的情況已經逐漸好轉。但是09年到15年以來，中毒人數、中毒情況甚至中毒之后的死亡人數還在不斷上升。[1]年份中毒事件數量中毒人數死亡人數死亡率數量比重數量比重數量比重200838023.79%1207320.73%12612.32%1.04%200919212.02%778312.36%12812.51%1.64%201018811.77%668611.48%15415.05%2.3%201118911.83%832414.29%13713.39%1.65%201217310.83%627210.77%14614.27%2.33%20131509.39%54559.37%10810.56%1.98%20141599.96%56279.66%10610.36%1.88%201516610.39%601510.33%11811.53%1.96%表12008-2015年全國中毒事件數據統計國家對于改善食品安全做出的舉措我國目前所推出的食品安全保障體系主要是從兩個大方向出發來建立的，一是法律層次，二是安全監測層次。從法律層次出發，需要重新建立新型的法律法規來規范食品安全系統，如新《食品安全法》的提出就在這方面提供了新的思路，即升高最低處罰標準以規范市場。對于安全檢測層次方面來說，需要建立一個標準的食品安全體系或認證體系來同一判斷食品安全，保證消費者的合法權益。與此同時，還需要加強輿論監督與社會監督，讓全社會的群眾都加入到監督的隊伍當中，這樣也可以進一步提升全社會的食品安全責任意識。食品溯源體系及其當前存在的問題對于食品溯源的定義，目前認可度比較高的定義是國際食品法典委員會（CodexAlimentariusCommissio，CAC）和國際標準化組織（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）。CAC對食品溯源的定義是在指定的生產、加工、分銷環節中，可以提供食品運轉情況的手段與能力。ISO對食品溯源的定義是對產品在需考慮范圍內的來源、應用及其所在處進行回溯或追蹤的能力。[2]然而，以上溯源體系在落實過程中會有一些問題：1、信息反饋還停留在質量合格等級、產品生產地址、產品添加物含量、生產產品生產日期、食品生產許可證編號等方面的低層次階段，而真正具有可追溯性的產品還應當記有產地情況、產品生產的參與者等高層次信息，這對信息自動采集技術、數據存儲技術等方面都比較困難；2、中心化的食品溯源系統若要提高其監管水平，需要權威組織和政府機構介入并作為第三方信任中介，這不僅影響系統運行效率，同時中心服務器的安全將影響到整個系統的正常運轉；3、企業之間的信息交換太過依賴第三方，但是當前監管部門社會誠信力下降，所以企業間的誠信度下降。食品可追溯體系的核心是解決不對稱性，就在處理風險管控的基礎上解決食品生產與消費信息的二向性問題。當前食品安全溯源系統依賴政府機構管理中心數據庫，由于產品的產前、產中、產后過程具有“點多、線長、面廣、錯綜交叉”的特點，使得食品安全監管和溯源尤為困難，食品供應鏈中各角色間信息傳遞的可靠性問題尚有待解決。這個時候隨著區塊鏈的出現，開始有人提出將區塊鏈技術應用到產品溯源中去，可以大幅度避免出現以上問題。2.區塊鏈2.1什么是區塊鏈？所謂區塊鏈，就是指《中國區塊鏈技術和應用發展白皮書2016》當中提出的，利用對應的是鏈式數據來訪問信息并生成更新數據，并且在此基礎上，還要利用密碼學的原理來保證訪問數據的安全性與合理性，然后構造一種全新的計算范式與基礎架構，這種基礎架構基于的是自動化腳本構成的智能合約。因此，對于區塊鏈也有另外一種理解方式，這是一種無需信任的、去中心化的共享賬簿，也可以被叫做新型數據架構。由區塊鏈網絡中的所有節點共同參與及維護。技術特點在于去中心化、去信任、可集體維護、可靠。這種技術由一系列數據塊所構成，并采用密碼學的方式來進行加密與安全保護。因此，“區塊鏈”就是來源于“區塊”這一詞源，即根據時間的發展順序，再有序鏈接形成的鏈條結構。[2]簡單的說，區塊鏈就是賬本數據庫，其特點在于去中心化。去中心化與傳統中心化的方式不同，這里是沒有中心；分布式賬本數據庫就是指記載方式不只是將賬本數據存儲在節點當中并且為節點共享數據。2.2區塊鏈的關鍵技術2.2.1哈希(Hash)算法散列（也稱為哈希）算法將任何數值在一定程度上轉化為二進制，即散列值，也叫作哈希值。在日常生活當中，工作量證明算法（ProofofWork，PoW）、Merkle都采用了這一算法。在此基礎上，區塊鏈保存的是散列值，而非原始數據。2.2.2Merkle樹Merkle樹基于數據哈希構建，在分布式環境下，盡可能的減小數據的傳輸量和計算的復雜度。其數據結構是一棵樹，葉子節點是數據塊的哈希值，非葉子節點則是所有子節點的哈希值。區塊鏈中的每個區塊都包含了記錄于該區塊的所有交易，Merkle樹對這些交易進行歸納表示，同時生成該交易集合的數字簽名。2.2.3時間戳每一個區塊哈希值后蓋上時間戳，使用時間戳進行標記證明有效性防止重復或者混淆，證明行為確實發生，從而形成一個按時間順序發展的正確鏈表。2.2.4工作量證明（PoW）機制工作量證明（ProofofWork）指為了找到一個合理的哈希值就要進行大量的計算，如果找到了那個哈希值，那就證明已經進行了大量的計算。2.2.5權益證明（PoS）機制權益證明是根據貨幣持有量和時間來分配利息，計算量小。2.2.6非對稱加密算法非對稱加密算法在某種程度上是區塊鏈系統的所有權驗證機制的基礎。在區塊鏈上，賬戶信息被加密，但是區塊鏈信息被公開。每個區塊鏈節點使用者擁有公鑰（他人可知）和私鑰（本人可知）。因此，安全性的保證就需要數據授權。2.2.7共識機制共識機制的核心是在某個協議（共識算法）保障下，指定的變更操作在分布式網絡中是一致的、被多方共同承認的、不可篡改的。區塊鏈根據于不同的應用場景應用多種共識機制，既保證效率和又保證安全性。2.2.8智能合約智能合約（SmartContract）這個術語由計算機科學家加密大師NickSzabo提出，是一種區塊鏈技術演進后的一個應用協議，用于促進、驗證或者執行合約的協商或履行。智能合約的工作原理是當滿足一個預先編好的條件時，智能合約就被觸發執行。區塊鏈技術為智能合約的運行提供了可信的執行環境，將其作為一段寫在區塊鏈上的代碼，一旦某個事件觸發合約中的條款，代碼即自動執行。智能合約允許在不依賴第三方的情況之內進行可信、可追蹤且不可逆的合約交易。2.3區塊鏈的特點1、區塊鏈的去中心化有利于節約數據存儲成本，提高其運行效率。傳統的信息數據存儲依賴數據存儲中心，導致中心數據存儲系統的壓力隨著數據量的不斷增多而無限增加。但是區塊鏈體系卻不一樣，每一個參與者都必須遵循相同的規則與機制，每一個節點都獨立存在，呈現去中心化特征，不必依賴中心系統。并且沒有中心數據庫的管理，在相同的規則機制下每一個節點在寫入與讀取時可以直接存儲在節點中，具有高效率、高檢驗性的特點。2、區塊鏈技術賬本式分布可以降低企業食品安全監管的成本。區塊鏈系統作為一種大型的網絡基礎設施，可以由政府有關部門或者食品行業的大型企業建設，而那些企業規模較小、資本不足的小型食品企業可以根據自身發展狀況與國家要求，將自身生產的食品信息通過開源API或者商業API對接，同樣也可以完成信息的讀取與存儲，達到食品安全追溯與監管的目的。3、憑借區塊鏈技術可以實現數據的交易與買賣，并有助于拓寬企業融資路徑，解決中小型食品企業的融資難問題。目前，區塊鏈系統內的數據查詢需要密鑰進行檢驗，而企業或者社會相關主體想要獲得密鑰，必須通過購買等方式獲取，間接實現了數據的購買與流通，對增加區塊鏈參與主體的收入來說具有重要意義。同時，區塊鏈存儲數據的真實性可以幫助中小型食品企業提升信用，金融機構可以根據區塊鏈存儲數據對企業重新進行信用風險評級并開發相應的金融產品，拓寬中小型企業的融資渠道。3.眾安科技——“步步雞”項目3.1眾安科技——安鏈互聯網已經遍布全球，信息交換的成本已經非常低廉，伴隨著以太網、比特幣等等的出現，提出了進行可靠信息交換的辦法，即在不可信網絡下，進行去中心化方式的信息傳遞。因此，區塊鏈也正應運而生，在密碼學的基礎上，通過共識機制保障信息安全，并保障信息的一致性。每個參與方（區塊鏈節點）獲得相同消息后，存儲和計算，使得最終狀態是一致的。區塊鏈的設計，針對的是全球大眾，構建一個平等、去中心化的信息交換系統，通過數字貨幣鼓勵大家參與，并提供了一個數字貨幣流通環境，即公有鏈；由于公有鏈的開放度過高，導致其性能低下，應用的實際場景非常局限，至于此，聯盟鏈作為一種高效的區塊鏈系統，具有準入機制和更高性能，逐漸得到企業的認可。安鏈則是一種聯盟鏈產品，其支持智能合約與加密算法，并采用拜占庭共識。它旨在為企業用戶提供緊密集成的區塊鏈系統，用于構建分布式應用時，提供信賴的消息傳遞和計算。具體包括：交易隱私的保護、系統穩定高效、完善的配套工具、參與方（聯盟鏈節點）對消息數據存儲和計算后的結果保持一致。安鏈，從整體上看，就是一種分布式狀態機，基于交易分布。從初始狀態開始，一旦當交易被執行后，就會由初始狀態發生轉變，變為當前狀態，即最終狀態。每一個對應的狀態承載的都是交易的后果。例如：一個轉賬交易，那么會導致交易雙方的賬戶余額發生變化，變化后的結果就是狀態。這些交易都被打包到一個區塊中，一個區塊包含了一系列交易，每個區塊都與它前一個區塊連接起來。為了讓一個狀態轉換成下一個狀態，交易必須是有效的。為了讓一個交易被認為是有效的，它必須要經過一個驗證過程，此過程也就是權益證明，是安鏈的核心算法。而所謂的安鏈，在進行算法證明時，其核心算法的優勢就展現了出來，這種算法在于摒棄了傳統的工作量算法模式，而是根據個性化的工作意識來進行投票，在投票過程當中，不同節點被賦予的核心意識是不同的，而不同的權益就意味著不同的投票比重，因為投票本身幾乎沒有成本，所以這種算法的資源消耗模式就很低，因為工作性能遠高于以太坊或比特幣，所以算法本身的特點實際上更在于直觀與高效。算法本身涉及到的內容是不涉及到聯盟的概念的，而是利用額外身份驗證來進行準入聯盟鏈的設置。也就意味著，如果沒有經過授權的算法，就算是對所有聯盟鏈中的信息了如指掌，也沒有辦法與區塊鏈進行共識。該算法就是一個很經典的拜占庭共識算法，當超過3/2的投票的時候才能夠得到授權，認為該投票存在對應意義。因此，當惡意節點侵入時，其投票權益如果小于1/3，也無法破壞整個鏈段的平衡性與可靠性。這個性質，把它稱為“拜占庭容錯”。所謂的智能合約，指的就是虛擬機，尤其是輕量化的虛擬機。這種虛擬機包括的功能多種多樣，如可EVM、JVM、Docker等等。這些功能并非是全能的，在實際使用當中依然存在問題，例如，利用自身隨機數包、調取節點時間等等。在這些操作環境當中，實際上無法保證節點的安全性與統一性。因此，該合約與以太坊智能合約相聯合，從安全性、市場成熟度等角度多重分析并選擇了EVM，在保證其準確性的同時下去蕪存菁，滿足相對特性。安鏈還提供編譯選項，這一大特點是在當前的加密算法外提供多重加密。比如國密SM2、SM3、SM4等。因此，在某種程度上，這些對于系統符合國標而非國外算法的企業來說提供了新的技術支持與新的思路。3.2眾安科技——“步步雞”眾安科技于二零一七年六月二十日公布了在養雞產業當中結合區塊鏈技術的新的思路，即創立了新的公司“連陌科技”并全新推出了步步雞這一高新技術產業。這一產業的優勢在于將物聯網、區塊鏈、防偽技術相結合，這一就能以信息化的手段來解決養殖散戶與用戶之間的信任危機，可以讓消費者實時查看他們所關心的雞的生長周期等等問題。溯源鏈路涉及種苗繁育基地、養殖基地、質檢機構、屠宰場、加工廠、物流企業、銷售渠道、管控機構，需要各個部分通力合作。區塊鏈技術的優勢在于不可偽造性與不可篡改性，這種性質就是將雞肉產業與信息化產業相結合，然后通過數字化與信息處理技術將數據分析并處理，然后溯源信息，并基于物聯網技術，和消費者實現信息共享。3.3“步步雞”項目架構“步步雞”平臺采用分層的結構設計，提供基于區塊鏈+物聯網的服務模式，在云計算平臺應用支撐體系下，廣泛推行各類應用系統。第一層是基礎設施層。包括各類服務器、網絡設施、安全設施、存儲設備、數據采集設施、各類系統軟件、機房及配套設施。用于數據收集上傳的，也包括執行器與傳感器。第二層是數據采集層。從每只雞身上綁定的雞牌中讀取數據，每組數據采用區塊鏈的技術算法進行數據存儲，所有區塊都帶有上一區塊的指針引用，保證數據不被篡改。第三層是網絡層。該層實現互聯網、物聯網和4G等網絡的接入，將數據節點上傳至網絡。區塊鏈收集步步雞的多種信息，還擁有不可篡改性，養殖場中有白色的基站來采集信息。每只雞運動等信息通過雞牌傳到基站并上傳云端。第四層是共識支撐層。采用安鏈介紹的投票競爭算法來規范節點行為，在兼顧性能的同時維護效率。第五層是應用層。實現了食品追溯功能、感知探測數據采集功能和大數據信息追溯分析系統等功能，提供人機交互入口。各個環節的數據流都是確定的，在區塊鏈當中被部署。其可靠性的存在就是基于智能合約的不可篡改性，然后再通過智能合約接口來記錄并分析數據。因此，在該區塊鏈當中，智能合約的存根就是調用相應接口的密碼，這也在很大程度上保證了接口的安全性。3.4“步步雞”項目3.4.1“步步雞”各項參與者步步雞涉及到的參與者角色包括：注冊機構、種苗繁育基地、檢疫部門、屠宰加工廠、物流公司、批發零售商、監管部門、工商局、食藥監局、衛生局等。種苗繁育基地：擁有營業執照證、經營許可證。用以記錄苗源、數量、禽獸檔案信息、存欄數等等。同時雞苗出生綁定物聯網身份證防偽標簽，為了保證雞牌不可復制，設備采用國際專利的防偽技術，然后進一步結合光學防偽與混沌學防偽技術并利用高級算法，如手機APP智能動態圖像掃描、國密級算法、云端數據比對、激光光學等技術，使雞與信息一一對應，無法篡改，保證了信息的可靠性與準確性。繁育基地：擁有經營許可證，營業執照證，記錄養殖信息，物聯網設備采集成長數據：雞飼料、雞疫苗、雞腳環記錄的雞的編號、日齡、入欄體重、步數統計、健康狀況、運動軌跡。雞牌可以將雞的運動數據與位置實時上傳區塊鏈。檢疫部門：頒布檢疫報告健康證書，記錄檢疫證書。屠宰加工廠：擁有經營許可證，營業執照證，記錄屠宰加工信息，進行活禽屠宰，對雞牌進行加工日期產品批次等信息的記錄。物流公司：記錄倉儲物流信息，記錄物流公司倉庫及雞肉入庫信息，當有買家購買步步雞之后，記錄運輸單號、車號、司機、發貨人等信息。批發零售：記錄賣場信息，記錄批發市場雞肉入庫時間，零售市場雞肉入庫時間。對于質量監管體系來說，工商局、監管部門、食藥監局、等等都需要進行質量監管與防偽溯源。步步雞的出欄周期為2.2斤，166天。然后經雞牌確認后的雞被屠宰并冷凍運輸。然后消費者也可以通過實時掃碼來“驗明真身”，保障食品安全。3.4.2“步步雞”中的區塊鏈那么區塊鏈是如何具體的運用到這些環節中的呢？可以分橫向以及縱向兩方面來舉例說明：橫向（生產線各個環節）舉例：繁育基地在給每只雞帶上雞牌后，對步步雞的雞牌進行身份標識并輸入區塊鏈中，完成信息文檔創建工作，然后在系統當中輸入對應的信息，如飼料信息、處理信息等等，并且在步步雞進行下一步處理之前，承擔交易請求。然后利用區塊鏈與智能合約的結合記錄下操作信息并授權產品接收與處理。在這一過程當中，不可悲篡改的信息就變成了新的授權角色，然后對產品信息文檔進行更新與處理。在某種程度上，養殖操作依然要在更強的監督下確定并嚴格按照標準來進行。因此，在這一環節當中，還需要包括監督系統，即監督認證部門，來進行審查訪問，然后使養殖環境合格合規。步步雞被屠宰場接收后，可以獲得相應的產品信息權限。這種信息與權限主要包括的是免疫、屠宰、出售等等信息，然后這些信息被認證機構認證處理，就想養殖環節當中存在的那樣。在屠宰階段。仍然需要食品檢疫部門對相關信息進行數字簽名與認證，來保障食品的安全性與合規性。縱向（各個環節的具體內容）舉例：步步雞的生長條件十分優越，采取最新的物聯傳感設備來監控養殖環境并輔助養殖戶進行養殖決策。養殖環境的設置主要包括工作溫度、工作濕度、污染物程度等等。在一只雞一天的活動中，雞牌上傳實時數據，繁育基地使用私鑰上傳，無法篡改。與此同時，區塊鏈技術與黃安琪技術相結合，然后收集并分析數據上傳，對于眾安科技來說，機器學習、人工智能等等都可以實時監控每只雞的生長發育狀況，并采集視頻、音頻圖像。對這些信息的分析與處理判斷每只雞的處理情況，然后分析當地數據并預警疫情。在這種程度上，可以降低養殖風險，在信息分析與處理的基礎上，把控相對應的食品安全。3.4“步步雞”的優勢在整個生產鏈上，從雞苗到成雞、從屠宰場到運輸、從機場到餐桌等環節不再存在信息壁壘，這一流程當中的所有信息在流轉過程當中都要保證不可篡改性。如果雞牌被外力破壞，數據將自動銷毀，是真正的防偽溯源。對于“步步雞”的生存環境而言，其實與原本生態的散養狀態沒有太多區別。但是“步步雞”的優勢在于可追溯性，就是每一只雞都可以被追溯到最終源頭，這是可信任的，因此，在雞肉市場上，該品牌就以這樣獨樹一幟的創意提供了更多的資本價值。3.5“步步雞”的不足由于步步雞項目的成本較高，基礎設施普及難度較高，機制有待完善，所以步步雞的售價比普通雞貴。同時區塊鏈這個領域還在初步發展中沒有形成大趨勢，步步雞作為領頭的區塊鏈應用項目還有很大的發展空間。區塊鏈相關的法律未形成以及區塊鏈方面的人才缺少是很大的問題。結論區塊鏈技術存在的最大優點在于信息的公開透明性，在于信息的可追溯性與難篡改性，這些優點的存在實際上在某種程度上解決了生產者與消費者之間的信任關系的問題。這一技術還可以在提高整體信息處理運行效率的情況下，進一步利用安全追溯系統來處理信息，降低信息的分析、處理成本，也可以進一步降低食品安全管控的成本，從而將企業關于食品安全把控的積極性提升。隨著區塊鏈技術的日益成熟，越來越多的領域開始運用其技術，如金融領域、奢侈品領域、電商領域、資產版權保護領域、身份認證領域、教育領域、供應鏈管理領域等。因此，人民將會很快享受到區塊鏈帶來的美好生活參考文獻趙維.基于區塊鏈技術的農業食品安全追溯體系研究[J].技術經濟與管理研究,2019(01):16-20.李明佳,汪登,曾小珊,白倩蘭,孫耀杰.基于區塊鏈的食品安全溯源體系設計[J].食品科學,2019,40(03):279-285.[3]趙磊,畢新華,趙安妮.基于區塊鏈的生鮮食品移動追溯平臺框架重構[J/OL].食品科學:1-11[2019-03-29].1:9006/kcms/detail/11.2206.TS.20190110.1258.010.html.[4]肖程琳,李姝萱,胡敏思,任騰.區塊鏈技術在食品信息溯源中的應用研究[J].物流工程與管理,2018,40(08):77-79.[5]汪蕙.“區塊鏈+農業”推動產業發展[J].農經,2018(06):42-45.[6]孫志國,李秀峰,王文生,冀智強.區塊鏈技術在食品安全領域的應用展望[J].農業網絡信息,2016(12):30-31.[7]沈政啟.基于區塊鏈技術的食品安全追溯平臺[J].信息通信,2019(01):49-50.[8]傅騫,劉同勛.基于區塊鏈技術的食品安全追溯系統[J].信息技術與信息化,2018(12):14-18.[9]沈友恭,何金苗,陳霏霏,吳文豪,張恩娟.基于區塊鏈技術的陽澄湖大閘蟹溯源模式研究[J].海峽科學,2019(01):41-43.[10]李鑫翔.農業現代化中如何應用區塊鏈技術的思考[J].農業開發與裝備,2018(05):114+142.[11]陳騰.淺談區塊鏈防偽溯源[J].互聯網經濟,2018(12):26-31.[12]何小東,易積