区块链技术解决农产品信任危机探索--以临安山核桃为例.pdf
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1、2024 年 6 期智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture智慧农业区块链技术解决农产品信任危机探索以临安山核桃为例陈榆城,谢瑜,姚嘉艺,杨雪雁*(浙江农林大学 经济管理学院,杭州 311300)近年来,市场对农产品质量的要求不断提高,越来越多的消费者希望购买到绿色、无公害、有机的农产品。但与此同时,镉大米、过水蟹、孔雀石绿、漂白毒蘑菇、地沟油、毒性农药残留、工业盐泡菜和毒粉丝等食品安全事件却层出不穷;电商交易中刷单、刷评价现象屡禁不止;“三品一标”名优认证标签防伪困难;非法认证机构不断曝光农产品信任危机难以解决,要实现“舌尖上的安全”仍然困难重重。这种信任缺失最终
2、将制约农产品供应链的健康发展,导致“优质”农产品难以“优价”。从币圈概念中分离的区块链 3.0 技术,其应用正逐渐从金融领域转移到供应链、物联网、零售领域。截至2020 年 5 月,全球区块链专利数量达到 3 924 件1,美国、英国、欧盟均大量投资布局于区块链领域,IBM、摩根大通、纳斯达克等行业巨头在医疗、公证、社交等方面率先引领区块链创业,国内外高校如普林斯顿大学、斯坦福大学、清华大学和浙江大学组建了专门的研究团队,研究农业和医疗等领域区块链作用2,2017 年开始也已经应用到食品供应链领域。国内,利用区块链技术的中国企业规模占全球第 2,如央行、农行、阿里和万向等都在布局区块链领域,区
3、块链技术也正式被纳入“十三五”国家信息化规划。在农业领域,2020 年农业农村部办公厅印发 2020 年乡村产业工作要点、2020 年中央一号文件要求加快物联网、大数据、区块链等现代信息技术在农业领域的应用。表 1 列举了自 2017 年开始的区块链农业应用的部分案例。基金项目:国家级大学生创新创业训练计划项目(202210341009);浙江省自然科学基金项目(LY20G020001)*通信作者:杨雪雁(1971-),女,博士,副教授。研究方向为电子商务,跨境电子商务,“互联网+”农业等。摘要:近几年区块链技术在农业领域的应用案例越来越多。理论上区块链技术解决农产品信任危机,在于通过信息来源
4、可信、信息存储可信、信息传输可信和信息管理可信解决农产品产业链的信息可信度问题。该文通过案例研究法分析区块链技术在应用过程中如何解决信息安全问题。该文以临安山核桃产业“数字大脑”为研究对象,在传统临安山核桃产业安全痛点分析基础上,提出区块链应用数据的处理框架,并从身份认证、品质验证、流程溯源和审计监管 4 个功能,探讨区块链技术对山核桃信息可信问题的解决之路。该文最后也提出区块链技术在农业领域应用中尚存在的成本障碍和管理规范化问题,并提出对应解决建议。关键词:区块链;农产品安全;信息可信;数字大脑;山核桃身份认证中图分类号院F322文献标志码院A文章编号院2096-9902渊2024冤06-0
5、005-06Abstract:In recent years,there are more and more application cases of blockchain technology in agriculture.In theory,blockchain technology is a solution to the trust crisis of agricultural products by solving the problems of information credibility ofagricultural products industry chain throug
6、h credible information sources,information storage,information transmission and informationmanagement.Through case study,this paper analyzes how to solve the problem of information security in the application ofblockchain technology.Taking the digital brain of Carya cathayensis Sarg.As the research
7、object,this paper puts forward theprocessing framework of application data of block chain based on the analysis of traditional security pain points of Carya cathayensisindustry.From the four functions of identity authentication,quality verification,process traceability and audit supervision,this pap
8、erdiscusses the solution of block chain technology to the problem of trustworthiness of pecan information.Finally,this paper also putsforward the cost obstacles and management standardization problems existing in the application of block chain technology inagricultural field,and puts forward corresp
9、onding suggestions.Keywords:blockchain;agricultural product security;information credibility;digital brain;Carya cathayensisidentity authenticationDOI:10.20028/j.zhnydk.2024.06.0025-2024 年 6 期智慧农业智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture与此同时,农业农村部信息中心面向社会推介2021 数字农业农村新技术、新产品、新模式的优秀案例,其中许多案例采用了区块链技术。那么区块链技术
10、在数字农业中扮演怎样的角色?是否可以解决农产品信任问题?1原理分析1.1农产品信任危机的根源在于信息可信问题尽管大部分农产品信任危机爆发在销售端,但危机的根源则更多存在于农产品供应链的生产、加工、包装、运输、仓储、销售和管理等各个基础环节。以往应用和研究中提出了许多解决农产品信任危机的方法,如农产品电子商务、农产品质量认证、农产品溯源技术和透明农场等机制,但受各种客观因素影响,农产品信任危机并未能从信息根源上真正解决。电子商务可缩短信息距离提升信任度4,但信息不一定完全可信,比如有刷单刷评价的现象;质量认证是解决安全问题的另一重要方法5,但近几年绿色食品、有机食品或无公害农产品 3 类标签的发
11、放与管理也遭遇争议;根据识别码顺向跟踪或扫码逆向追溯的农产品溯源模式曾被认为是解决安全问题的关键技术,但由于传统农产品溯源体系由单一机构中心化管理,存在审核监督和数据维护困难,甚至还存在数据被人为篡改、被攻击泄露、溯源流程固化等问题6;借助移动 5G 和宽带网络普及,在农场安装摄像头让消费者远程查看数据的透明农场应运而生,视频尽管直观但只能看表面情况,无法避免内容呈现的片面性。可见,这些技术可以解决信任中的信息不对称和传递效率问题7,却不能解决信息可信度问题,而区块链技术则是从根本上解决这信息可信度的关键技术,张云起等8认为区块链电商系统将会让消费者与商户之间信任关系重新建立。1.2区块链技术
12、对信息可信问题的原理区块链技术中涉及加密技术、认证技术等,加密技术除了非对称密钥加密(RSA 算法)之外,还包括消息摘要的加密技术(Hash 函数算法),这些加密技术的有机融合可以保证信息在传输过程中的保密性和不可篡改性;认证技术则可以确保交易主体身份信息的真实性,从而最大限度地保障信息和信息持有人的信息可信问题。1.2.1消息摘要技术是解决信息传输可信的关键消息摘要,是信息加密技术中的一种,采用 Hash函数对需要加密的信息进行处理,生成一个摘要值。但与对称密钥加密(加密和解密采用同一个密钥)和非对称密钥加密技术(加密与解密采用不同的密钥)不同,消息摘要对信息的处理是单向的、不可逆的。不可逆
13、的消息摘要技术,使得原信息一旦被 Hash算法加密处理,即不能再被解密后重新加密处理,因为原信息生成的摘要值是唯一的,这是 Hash 算法的另一个显著的特征。原信息一旦被修改,生成的摘要值一定不同,这就类似于人类社会的指纹信息,每一个个体的指纹信息都是唯一的。Hash 算法生成的摘要值不可逆,可以确保看到摘要值后,并不能还原到原信息,就如只有人类的指纹,是不能还原出人类的长相一般,从而实现信息保密性的要求;而 Hash 算法生成摘要的唯一性,又可以保证信息不可被他人篡改,或者可以验证信息是否被篡改,因为修改了原信息的任何一个内容,将导致生成的摘要值与原摘要值不相等。因此,区块链技术中采用消息摘
14、要技术能够很好解决信息容易被人篡改和信息被非相关人阅读的可信问题。应用环节 应用案例 种养殖环节 2017 年众安科技等在安徽寿县茶庵镇推广扶贫生态养殖项目“步步鸡”;2018 年西湖灵隐股份经济合作社借助联盟链进行龙井茶区块链溯源;2018 年起京东先后与卢正浩、梅府茗家、狮峰和贡牌等茶商达成包销式溯源协议,建成“区块链防伪追溯平台”,一物一码或一批一码追溯 物流环节 2017 年沃尔玛、清华大学等共同成立“沃尔玛食品安全协作中心”,在物流追溯测试中可缩短到 2 s;2019 年起京东利用区块链技术对进口生鲜农产品物流全过程监控 交易环节 2019 年中农网发布第一个大宗农产品流通区块链;2
15、020 年沃尔顿全球首条智慧零售子链项目 DMTC 也开始落地 融资环节 2018 年路易达孚与山东渤海的大豆交易采用区块链技术完成资金交易,各凭证都在 ETC 平台,处理时间压缩 5 倍3;2020年云图控股祺鲲科技上线“区块链+农资供应链金融服务平台”,解决产业链中 4 000 多家经销商及农产品种植个体户融资难问题 表 1区块链技术在农业领域应用情况6-2024 年 6 期智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture智慧农业1.2.2认证技术是解决信息的主体管理可信的关键数字认证是通过对每个参与主体生成数字证书的方式证明主体的身份。有了认证才可以正确地授权,即身份
16、验证后方可确定这个身份可以进行哪些操作的权限。传统数字认证,需要一个受信任的中心,比如国际上最早的 VeriSign,中国第一批由信息产业部批准的天威诚信等数字认证中心,这些机构类似于物理世界的公安部,为网络上的用户办理证明自身身份的数字证书。但中心化的数字认证,容易导致的问题是中心化组织自身的风险。为此区块链技术的认证采用的是去中心化的认证。用户 user 首先进行注册 Register,从而获得唯一的一个用户名 username,并自动随机生成一对密钥(公钥PK 和私钥 SK,是一对密钥,一个用于加密另一个则可用于解密,PK 在区块链上共享,SK 用户自己保管)与之绑定,并将 userna
17、me 和 PK 记录在区块链上。使用时用户登录 log in 并要求某服务,区块链服务方会向用户发送身份认证请求,用户通过 SK 签名认证请求,可以在请求中包含时间戳 Timestamp,服务方用 PK 解密并验证,核实信息后用户获得登录令牌 login token,即表示完成身份认证可登录。此后 user 与区块链上服务端的对话均可以采用 PK/SK 加密和解密。如区块链上其他用户或者服务提供商需要访问某用户的资源,其身份验证也同上。为了防止数字证书伪造篡改的情况发生,数字证书信息也采用前面的消息摘要技术进行加密处理,确保信息不能被篡改。1.2.3区块链技术在 4 个维度上解决农产品信息可信
18、1)信息来源可信。与中心化、平台化网络不同,区块链技术的信息采集依赖于传感器等 IoT 设备,信息实时获取并即时传递,不需过多的人工处理。2)信息存储可信。区块链技术的分布式记账是集体维护下的非中心化,具有“去中心化”特征,规避了数据存储的中心管理危机。3)信息传输可信。区块链技术通过 Hash 函数的不可逆加密算法处理数据,从而保证信息一旦上链就不可篡改,保证在传输各节点不被篡改。4)信息管理可信。区块链技术要求各方身份验证,并发放身份证书,从而可以快速找到责任主体,从而便利了政府监管9,如可以快速解决农业补贴、土地登记等管理问题10。2区块链技术解决信息可信问题的案例分析2.1研究方法区块
19、链技术可以解决信息可信问题的理论和原理,在实际的农业领域应用中如何实现?本文选取典型案例的研究方法:首先,研究探讨区块链技术的成效如何在具体农业领域的应用中实现,案例研究正是回答“如何”“怎样”这类解释性问题的适合方法11;其次,理论和原理的应用需要有一定的深入性,而案例研究则是深入全面分析的最佳方法;再者,区块链技术在农业领域的每项应用,涉及农业产业和农业需求的不同,深入的案例分析将更有利于理论和原理的验证。在案例选择上,本文选取的是临安山核桃产业的区块链应用项目。原因在于:淤临安山核桃产业是全国农村电商应用最早的产业之一,有第一批被认定的淘宝村和淘宝镇,在全国坚果销售中占据重要的一席之地;
20、于临安山核桃产业的发展也经历市场竞争、生态环境影响、基地管理和品质控制等一系列的危机和问题;盂临安在 2020 年斥资千万建设的山核桃产业“数字大脑”项目也入选 2021 年农业农村部信息中心的数字农业优秀案例。可见本文选取的案例符合几个原则:淤聚焦原则12,山核桃产业“数字大脑”项目建设初衷就是用数字化解决山核桃产业链出现的各类信任和管理问题,这正符合本文的研究目标;于典型原则11,如上所述,山核桃产业“数字大脑”应用了区块链技术的农业数字化项目,是典型的研究案例;盂数据充分原则,研究团队从 2007年至今一直追踪临安山核桃产业的发展,有大量充分的、真实可信的数据支撑案例研究。在数据收集方面
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