基于区块链的食品安全溯源体系设计

冯韡

近几年，各类食品质量安全事件的出现，使得消费者对于我国的食品安全现状产生了严重的信任危机，人们对于食品安全的重视程度也不断提高，在此背景下，各种溯源技术应运而生。针对食品安全的溯源主要是指能够通过相应标识实现对食品来源的溯源，并提供从开始生产阶段到最终食品端上餐桌全过程各种信息的详细展示。一旦出现食品安全质量问题，通过标识能够溯源并定位问题发生的具体环节，将其相应的责任明确到个人，从而进一步缩小食品安全事件的影响范围。由于当前食品的种类和数量越来越多，使得传统的食品安全溯源技术已经无法适应现状，逐渐出现了食品安全溯源不及时、溯源信息不准确等问题。于是，区块链技术凭借低成本、高效率、分布式等应用优势，在各个领域得到了十分广泛的应用。综合上述食品安全溯源存在的问题，本文在引入区块链技术的基础上，开展对其溯源体系的设计研究。

一、基于区块链的食品安全溯源体系设计

1.基于EPC编码的食品标记识别。将食品有效标识作为食品安全溯源体系的核心，为实现对食品信息的追踪和溯源，需要对食品加工企业生产出的每一件食品都进行准确地标识。在对食品进行标识时，可以采用EPC编码的方式，结合带有RFID技术的扫描装置，对每一个食品的编号进行扫描，通过扫描装置可以获取到与该产品线相关的电子信息文档，并将其显示在扫描装置的显示屏中。同时，也可通过扫描装置将电子信息自动录入到区块链结构中，方便对其进行安全存储。除此之外，在对食品进行标记识别时，还需要对其重要组成材料和相关物品的信息进行识别。

2.基于区块链的食品溯源信息录入。为了进一步保证食品溯源过程中的信息安全，并实现对食品更准确地追踪，避免出现非法行为影响信息存储和信息传输等，可以引入区块链技术，结合该项技术中的智能合约，自动对相应的责任节点进行权限设置，并通过非对称加密算法实现对食品溯源信息的录入。图1为基于区块链的食品溯源信息录入流程示意图。

按照图1所示的流程实现对食品溯源信息的录入，在食品生产加工厂和物流公司授权时，均需要引入智能合约实现对其授权，并在确保身份验证成功的基础上完成被授权的操作，对各类相关信息进行录入。同时，针对溯源体系当中各类食品信息的维护和交易过程，都需要通过区块链技术实现日志记录，并将记录的内容存储在各个数据区块当中。通过区块链中的时间戳技术和非对称加密技术，能够保证食品溯源信息的不可篡改和存储的可靠性。

3.食品溯源信息的访问与查询。设计食品安全溯源体系的最终目的是实现对食品从生产到最终送到消费者手上这一过程各类信息的访问和查询，为了实现这一目的，需要记录人员在食品信息电子文档中记录每一条信息，并完成电子签名。为了实现对相应电子信息内容的访问权限设定，需要结合智能合约当中的编写规则代码实现。根据溯源体系当中不同用户的身份信息，为其提供相应的溯源信息讀取权限，其中体系用户以及相应的监管用户应当具有最高的访问权限，在发生食品安全事故时，应当由监管用户和执法用户通过溯源体系分配的私钥对食品在整个供应链当中的详细数据信息进行追溯访问和查询，从而实现对食品问题根源的快速确定，并将产生这一问题的责任追溯到个人。同时，针对存在问题的食品，还应当在完成食品溯源信息访问和查询后，确定其当前所在区域位置，并对问题产品进行召回。

当消费者购买食品后，同样可以通过扫描或输入溯源码的方式对与食品质量安全相关的信息进行查询，但无法查询到食品在供应链中其他阶段的信息，无法获取到录入人员以及其他涉及用户个人隐私的信息，在保证了消费者参与到溯源过程的同时，也保证了溯源用户隐私的安全性。

二、对比实验

上文从理论方面实现了对基于区块链技术的溯源体系的设计，为进一步验证该体系的构建能否实现对食品安全的溯源可行性，我们选择以针对奶粉的溯源作为案例，按照上述设计内容实现溯源体系对奶粉产品溯源的主要功能。同时，为了确保实验结果具有可对比性，选择以传统基于物联网技术的溯源体系作为对照组，通过两种溯源体系的应用效果对比，完成实验验证。两种溯源体系除设计内容不同外，其他条件完全相同，均选择在32位、4G内存、总硬盘为500G的PC机当中完成相应的运行操作。我们选择将两种溯源体系当中的链码调试时间作为评价指标，两种溯源体系均按照图2所示的流程完成链码调试工作。

按照图2所示流程完成链码的调试后，利用PC机当中的时钟程序完成对两种溯源体系链码调试耗时的记录，并将其绘制成表1所示。

从表1中的对比数据可以看出，本文设计的基于区块链的溯源体系针对五个不同编号奶粉进行链码调试能够全部正常启动，并且保证调试时间均在3.00s以内。传统基于物联网技术的溯源体系在应用过程中无法针对编号为NF003和NF005的奶粉进行链码调试正常启动，无法为食品安全管理提供可靠的溯源信息，同时其他正常启动的链码调试耗时也明显高于区块链溯源体系。因此，通过上述得出的实验结果进一步证明，本文提出的基于区块链的溯源体系在实际应用中可以有效缩短链码调试耗时，进一步提高溯源效率。

综上，针对传统溯源体系存在容易受到外界攻击、企业之间无法实现信息共享以及溯源效率低等问题，引入区块链技术就显得很有必要。通过研究及实验证明，在引入区块链技术后，利用其具备的分布式和不可篡改的优势，在确保溯源信息安全的条件下可提高溯源效率。但由于研究能力有限，本文设计的溯源体系在实际应用中仍然存在某些方面不足，例如性能有待进一步完善、应当在数据录入过程中引入真实性机制等，因此，在后续的研究当中，针对上述两个问题还将开展更加深入的研究。