行业研报 | 区块链溯源行业研究报告(二)

    2019-12-17 08:35:00    来源:链得得App
    关键字:区块链 算法

    Overview 概述

    本文第一部分简单概述了区块链溯源的必要性、行业现状、主流溯源技术以及区块链技术的价值。本文第二部分将从食品行业供应链的视角切入,详细阐述区块链技术从设计到应用的具体案例。

    Report 报告

    世界自然基金会试点项目——斐济金枪鱼供应链解决方案

    去年,世界自然基金会(WWF)在斐济金枪鱼渔业中开展了区块链供应链溯源项目。WWF 与某公司建立了合作伙伴关系,共同建立了基于区块链的供应链平台。该项目的目标是利用创新的区块链技术为新鲜和冷冻的金枪鱼供应链创建一个完全透明且可追溯的供应链。

    供应链模型

    来源:标准共识

    基于以太坊平台,此项目开发了一个可建模,可跟踪资产并构建透明灵活的供应链平台系统。该项目选用了权威证明共识机制。所谓权威证明(PoA),就是使用一组所谓的「权限」 来允许参与者在区块链上创建新的节点并确保区块链的安全。以太坊测试网(Kovan)便是采用 PoA 算法。

    在 PoA 中,验证者(validator)是整个共识机制的关键。验证者不需要昂贵的显卡,也不需要足够的资产,但他必须具有已知的,并且已获得验证的身份。验证者通过放置这个身份来获得担保网络的权利,从而换取区块奖励。若是验证者在整个过程中有恶意行为,或与其他验证者勾结。那通过链上管理可以移除和替换恶意行为者。现有的法律反欺诈保障会被用于整个网络的参与者免受验证者的恶意行为。与比特币工作证明算法中使用的原始算法相比,PoA 通常具有更高的性能和能效。

    第一阶段:项目集成

    项目平台主要包括三大部分:模组、智能构建器和物流追踪器。

    模组

    使用模组,没有技术能力的参与者可以登录系统,对业务流程进行建模,定义资产及其属性,并为网络中的每个角色和用户设置权限。该过程可以「链外」共享,测试和编辑。一旦流程被部署并在系统中打开,业务人员或专家就可以定义要追踪的资产(例如:金枪鱼)。在定义金枪鱼资产时还可以分配在整个过程中应跟踪的各种属性。在此项目中,如下几点指标相当重要:(1)重量;(2)RFID 编号;(3)种类;(4)捕捞区;(5)船只;(6)机组人员详细情况;(7)捕获详细信息。一旦定义了资产并将其部署到区块链上,就拥有了组建整个供应链的核心基础。

    智能构建器

    智能构建器负责自动生成智能合约和最终应用程序的用户界面。智能构建器使参与者可以在几分钟内构建供应链应用程序,而这过去通常要花费几个月的时间。只需单击一个按钮,即可将先前建模的业务流程和资产部署在区块链上。通过消除手动对智能合约的编码和定义用户界面的复杂过程,使参与者可以省去技术研发的成本。

    智能构建器还具有管理功能,如参与者、用户以及资产和流程的权限。系统管理员将负责进入智能构建器并定义参与此过程的所有参与者。在本应用场景中,参与者包括捕捞者、监管者、加工者、分销商/零售商和消费者。定义角色后,各个参与者可以创建用户账户并参与整个供应链流程的数据贡献和监管。监管者可以在此阶段定义权限,以便某些角色可以执行操作,同时划定其权利与义务范围。举例来讲:监管者可以定义捕捞者的权限仅限于贡献捕捞数据,而无法对加工、供应等数据进行修改。

    物流追踪器

    模组和智能建构器是应用程序的创建工具。而物流追踪器是将生产系统整合在一起以生成最终应用程序的地方。一旦构建了应用程序,供应链中的所有参与者就可以登录到该应用程序并创建新资产,沿着固定工作流程移动资产,并在沿着供应链的每个节点进行跟踪返回资产状态。此功能是循环访问查看每种资产的出处和供应链流程中的各个参与者的好方法。

    此项目还具有「公共视图」功能,这是一种无需登录凭据即可共享每项资产流动过程的独特方法。可以将二维码,RFID 或任何传感器设备分配给资产,并且在任何给定时间,个人都可以使用智能手机扫描该代码,并且该资产的整个流动过程都会在手机上弹出,无需下载应用程序或需要登录。「公共视图」通过资产在参与者之间,谁进行移动之间的确切时间的逐步定时,来进行实时追踪其流动过程。

    此外,由于昂贵且通常不适合在区块链上存储大文件,此项目使用星际文件系统(IPFS),这是一种分布式技术,用于存储文档和图像等文件。它是一种内容可寻址的对等超媒体分发协议。在IPFS网络中的节点将构成一个分布式文件系统。IPFS是点对点的超媒体协议,可以让网络更快、更安全、更开放。它是一个面向全球的、点对点的分布式版本文件系统,试图将所有具有相同文件系统的计算设备连接在一起。

    最后,为了提供一条易于定制和集成的路径,此项目是使用应用程序编程接口(API)方法构建的。由于 ERP 的集成管理以及现有系统不会一蹴而就,此项目的 API 仅仅旨在创建一个更加无缝的系统集成流程。

    来源:标准共识

    与现有平台集成

    在区块链不能替代集中式数据库系统且仅应捕获产品的关键数据元素(KDE)的前提下,区块链允许用户简单地存储 KDE ,以方便证明产品的来源和跟踪其状态的变化。因此,尽管要跟踪的金枪鱼供应链可能只有大约 100 个 KDE,但可能已经捕获了有关该金枪鱼的数千个数据点,这对于溯源性而言是必需的。在映射供应链时,确定哪些数据元素需要在链上以及哪些数据在链外是非常重要的流程。

    KDE 采集流程

    来源:GS1 全球追溯标准下图显示了如何使用 API 集成此项目。在每个金枪鱼上都贴有可重复使用的 RFID 标签,传感器位于渔船和加工设施上,以自动捕获数据。项目参与者在尝试实施 RFID 技术时面临许多挑战,这些挑战将在本报告的后面具体讨论,供给读者参考。虽然 RFID 传感器如果可以通过此项目平台将与标签相关的数据直接写入到区块链中可以使流程效率大大提升,但是对于现有设备和相关限制而言,这是不可能的。

    来源:标准共识

    供应链映射

    供应链映射是确保所有参与者和过程都被识别的一项关键活动,因为它对如何在整个供应链中维护可追溯性数据有影响。下图很好地概括了从斐济向国际市场出口金枪鱼的主要参与者。斐济的生鲜出口业务的许多流程和参与者是脱节的,上游供应链参与者只能追踪到国际进口商或分销商为止。一般来说,上游捕捞者并不知道他们的金枪鱼会被进口到哪里。利用区块链技术和数字可追溯性平台,参与者可以比以前更有效率地追踪其产品,甚至可以追溯到鱼类产品的最终购买者,但这需要下游参与者的参与,以维护和确保产品的可追溯性。

    供应链溯源流程

    来源:标准共识

    鱼类标记

    在当前项目下,将 RFID 和二维码结合使用来捕获整个供应链中的信息。渔业的性质允许通过在鱼被放置到货舱之前在鱼上粘贴标签来跟踪落在渔船上的每条鱼。该标签跟随鱼从渔船到码头和加工设施中的各种设备上自动注册。下图显示了由捕捞者执行的标记过程。

    如果船上有互联网连接,则可以将加标签的鱼类数据传输并记录为区块链上的数字资产。在斐济作业的渔船虽然无法访问互联网,而是在附近岛屿上当地电信公司的接收范围内,便可以被标记。标记了鱼后,程序将关键数据记录在移动设备上,该设备对记录进行数字签名,一旦可以接收互联网,该应用程序会自动将记录的数据传输到服务器,然后该服务器将信息记录在区块链上。在此处为了激励渔民上传数据,可以给予相应的代币作为补偿。

    用相对便宜和可重复使用的标签给单个鱼贴标签也为渔业公司提供了额外的、意想不到的好处。例如,该技术提供了一种解决渔船上渔获物失窃问题的方法,并提供了捕捞活动的更多细节,这对捕捞公司也是一种利好。

    着陆和加工

    钓鱼结束后,返回港口时,每条带标签的鱼在着陆时均经过验证,然后转移至加工设施。在加工设施内,标签在整个过程中都与鱼在一起。标签通常在包装时被移除,并与鱼或产品一起投放市场的唯一二维码互换。每个二维码都是特定于原始 RFID 标签身份的,从而可以实现实时对账。WWF 对金枪鱼包装上的 NFC 加密标签进行了有限的试验测试。WWF 确认可以在区块链上提供防篡改 NFC 标签,其唯一地址类似于 RFID 标签。

    分销和零售

    包装后,产品进入到其目的地市场的分销渠道。此时,用户可以使用 WWF 或此项目应用程序来跟踪下游到零售店和最终消费者。在此过程的每个步骤中,系统都可以通过不同的供应链参与者简单地扫描包装上的二维码并输入一些关键信息,从而维护并建立整个供应链。

    试点项目第二阶段:扩展和付款

    该项目的第二阶段将探索扩展现有项目的新方法,包括使用智能合约将自动付款纳入金枪鱼供应链。正如西班牙银行业巨头西班牙对外银行(BBVA)于 2017 年 11 月进行的测试金枪鱼区块链交付所证明的那样,自动付款和其他法律文书(海关文件,提货单等)带来了多项好处,包括减少了文书工作,减少了付款处理时间,并普遍降低风险溢价。此项目寻求与团队的现有成员和新成员合作,以测试各种自动付款机制,并最终为推动自动付款全面投入生产提供支持。该团队还将继续测试NFC集成,以便可以进一步开发和实施无源数据收集(即无需供应链参与者采取明确行动即可收集信息),以进行跟踪甚至营销。

    Conclusion 结语

    太平洋地区的许多渔业在很大程度上都依赖于斐济渔业部等政府机构和渔业公司的纸质流程。为了使溯源系统正常运行,除了在整个太平洋使用的信息系统具有一定的互操作性之外,还需要在供应链上尽可能地对流程进行数字化。使用区块链技术的第一步需要是利用数字溯源平台,该平台可以捕获所必需的 KDE。

    要验证在供应链各个阶段记录的数据的真实性,即使不是不可能,也非常困难,区块链提供的功能是「查看」先前参与者记录的内容的能力,因此可以确定供应链参与者可能在哪里输入了错误数据。然而人们期望最终会标记出不正确或欺诈的信息,特别是对于屡犯者,最终将其从供应链中排除。

    由于该技术尚处于开发的早期阶段,并且业务模型正在不断发展,因此目前无法确定完全确定的成本结构。尽管有诸如此类的困难与挑战,但此项目无疑为区块链技术的落地应用打开了一扇光明的大门。

    风险提示:

    警惕打着区块链和新技术的旗号进行非法金融活动,标准共识坚决抵制利用区块链进行非法集资、网络传销、ICO及各种变种、传播不良信息等各类违法行为。

    (作者:标准共识,内容来自链得得内容开放平台“得得号”;本文仅代表作者观点,不代表链得得官方立场)

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