區(qū)塊鏈技術(shù)在種業(yè)供應(yīng)大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用

摘要：基于社會(huì)發(fā)展需求，種業(yè)領(lǐng)域開(kāi)始得到更多的關(guān)注，且行業(yè)規(guī)范程度逐年提升，在此背景下，種業(yè)供應(yīng)領(lǐng)域產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息亦在不斷增多，該部分?jǐn)?shù)據(jù)信息集合構(gòu)成了種業(yè)供應(yīng)大數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)該部分?jǐn)?shù)據(jù)的靈活管理與應(yīng)用，有必要引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)。該文就區(qū)塊鏈技術(shù)在種業(yè)供應(yīng)大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用進(jìn)行了論述。關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈技術(shù)；種業(yè)供應(yīng)大數(shù)據(jù)；應(yīng)用研究區(qū)塊鏈技術(shù)在種業(yè)供應(yīng)大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用，需明確區(qū)塊鏈技術(shù)的基本定義，了解其具體的應(yīng)用方法、區(qū)間等，再結(jié)合工業(yè)供應(yīng)大數(shù)據(jù)的發(fā)展?fàn)顩r、實(shí)際架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)的深化應(yīng)用，發(fā)揮出其更大的價(jià)值。1區(qū)塊鏈簡(jiǎn)述區(qū)塊鏈，指的是遵循時(shí)間順序保存相應(yīng)數(shù)據(jù)，再通過(guò)密碼學(xué)來(lái)對(duì)其進(jìn)行加密，如同鏈表一般的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。區(qū)塊鏈包括鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)、區(qū)塊體、區(qū)塊頭三個(gè)部分。實(shí)現(xiàn)三個(gè)部分的結(jié)合應(yīng)用可保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)難篡改、易追溯，其中區(qū)塊頭中存儲(chǔ)表征該區(qū)塊的詳細(xì)身份信息，比如上一區(qū)塊Merkle根、時(shí)間戳、散列值，以這三個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)表示區(qū)塊在整個(gè)鏈中所處位置；區(qū)塊體存儲(chǔ)各項(xiàng)需保存數(shù)據(jù)，對(duì)這部分?jǐn)?shù)據(jù)加密，再按照Merkle樹(shù)形式加以組織；除了創(chuàng)世區(qū)塊，在各個(gè)區(qū)塊頭中都會(huì)容納父區(qū)塊散列值，以此來(lái)構(gòu)建從創(chuàng)世區(qū)塊至現(xiàn)有區(qū)塊之間的區(qū)塊鏈；此外，因區(qū)塊頭中都會(huì)有對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳，形成的區(qū)塊鏈表現(xiàn)出時(shí)序性，在時(shí)間不斷累積的情況下，會(huì)讓區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)逐漸增多，達(dá)到20個(gè)區(qū)塊后，某節(jié)點(diǎn)偽造區(qū)塊數(shù)據(jù)概率基本為零。2區(qū)塊鏈技術(shù)在種業(yè)供應(yīng)大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用

2.1

需求分析（1）要實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)在種業(yè)供應(yīng)大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用，進(jìn)行種業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求分析必不可少。其中種業(yè)供應(yīng)大數(shù)據(jù)指的是種業(yè)供應(yīng)各個(gè)階段產(chǎn)生各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的集合，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)涉及品種審定、登記、保護(hù)、進(jìn)出口、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)備案、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)許可、推廣數(shù)據(jù)、質(zhì)量檢測(cè)等，種子從研發(fā)到流通進(jìn)程中產(chǎn)生的種子商標(biāo)、種子流通渠道、種子保險(xiǎn)、種子售后等皆屬于種業(yè)供應(yīng)大數(shù)據(jù)的核心內(nèi)容。（2）在種業(yè)市場(chǎng)整體規(guī)范性發(fā)展的環(huán)境下，種業(yè)供應(yīng)涉及的數(shù)據(jù)類型、數(shù)量逐年增多，相關(guān)參與方亦在同步增多，如何科學(xué)地利用種業(yè)大數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)種業(yè)領(lǐng)域的監(jiān)督是當(dāng)前種業(yè)供應(yīng)中一項(xiàng)核心業(yè)務(wù)。在種業(yè)供應(yīng)大數(shù)據(jù)中引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，建設(shè)去中心化的、多方參與的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)共享機(jī)制，可解決當(dāng)前種業(yè)供應(yīng)中各項(xiàng)侵權(quán)、假冒、套牌等行為，以區(qū)塊鏈來(lái)保存種業(yè)大數(shù)據(jù)，保障其基本安全；并可引入P2P組網(wǎng)模式來(lái)強(qiáng)化數(shù)據(jù)共享，確保育種科研前期階段各個(gè)相關(guān)單位、部門(mén)間的溝通，徹底改變種業(yè)供應(yīng)時(shí)溯源難、維權(quán)難、確權(quán)難等現(xiàn)象。2.2

層級(jí)架構(gòu)以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)，搭建種業(yè)供應(yīng)大數(shù)據(jù)層級(jí)架構(gòu)，自下而上，包括以下內(nèi)容：（1）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)保存數(shù)據(jù)，將各個(gè)育種單位的整個(gè)育種過(guò)程中產(chǎn)生的信息，通過(guò)Hash運(yùn)算后，以Merkle樹(shù)形式加以組織，將得到的Merkle根存儲(chǔ)到區(qū)塊頭中，區(qū)塊頭中有上一區(qū)塊與本區(qū)塊Hash、時(shí)間戳，數(shù)據(jù)層中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是系統(tǒng)審定后的信息，其將各個(gè)種子經(jīng)銷商的交易信息按照區(qū)塊鏈模式納入數(shù)據(jù)庫(kù)中，如此可避免套牌種子、假種子等問(wèn)題的出現(xiàn)，保證種業(yè)供應(yīng)安全、穩(wěn)定。（2）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層按照P2P方式組網(wǎng)，因種子供應(yīng)、交易、存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景有所不同，故而其P2P網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)也大不相同。在育種時(shí)，品種數(shù)據(jù)、育種數(shù)據(jù)可在某網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)借助廣播機(jī)制來(lái)進(jìn)行關(guān)鍵信息的廣范圍傳播，在達(dá)到全網(wǎng)大約50%節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證后直接存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)層，該種機(jī)制能避免出現(xiàn)育種流程重復(fù)區(qū)，并在后續(xù)種子維權(quán)時(shí)遵循時(shí)間順序明確種子歸屬權(quán)；此外，種子交易溯源系統(tǒng)中涉及的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)指的是種子供應(yīng)時(shí)對(duì)應(yīng)的各級(jí)經(jīng)銷商，參考種子市場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，在各個(gè)節(jié)點(diǎn)展示種子交易數(shù)據(jù)信息，在第三方結(jié)構(gòu)、交易雙方認(rèn)可后，將種子數(shù)據(jù)納入?yún)^(qū)塊鏈中。該種P2P組網(wǎng)方式，能將種子供應(yīng)時(shí)各個(gè)參與方的貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)、保證數(shù)據(jù)、維護(hù)數(shù)據(jù)等進(jìn)行整體化管理，并提升其可信度、安全性。（3）拓展層。拓展層是以區(qū)塊鏈體系的合約層、激勵(lì)層、共識(shí)層為核心，其中共識(shí)層與普通公有鏈對(duì)應(yīng)的共識(shí)機(jī)制有著根本不同，其多需借助工作量證明機(jī)制得到區(qū)塊記賬權(quán)，因植物品種權(quán)、品種審定由農(nóng)業(yè)部門(mén)負(fù)責(zé)，故而共識(shí)層可選擇單機(jī)構(gòu)證明機(jī)制，其與聯(lián)盟鏈構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)一致，在聯(lián)盟中具備認(rèn)證資質(zhì)節(jié)點(diǎn)通過(guò)審定品種的信息，即能將該品種信息納入?yún)^(qū)塊鏈；而種子交易溯源系統(tǒng)與品種數(shù)據(jù)庫(kù)、育種機(jī)制應(yīng)用場(chǎng)景有所差異，溯源系統(tǒng)涉及的各項(xiàng)數(shù)據(jù)需銷售點(diǎn)、經(jīng)銷商來(lái)協(xié)同維護(hù)，其基本不涉及聯(lián)盟鏈的任何特點(diǎn)，其需激勵(lì)層對(duì)應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制與共識(shí)機(jī)制協(xié)調(diào)作用，以此來(lái)達(dá)到對(duì)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的整體維護(hù)作用；以種子交易溯源習(xí)題用為基礎(chǔ)設(shè)定工作量證明機(jī)制，配合激勵(lì)層激勵(lì)機(jī)制，確保溯源系統(tǒng)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可參與到整個(gè)區(qū)塊鏈相關(guān)數(shù)據(jù)的維護(hù)中，以此來(lái)保證溯源系統(tǒng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的公信力。（4）合約層。合約層主要是通過(guò)加密技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的加密，應(yīng)用公鑰、私鑰搭配使用，確保數(shù)據(jù)信息安全，如此在進(jìn)行種業(yè)供應(yīng)時(shí)，相關(guān)的種子交易數(shù)據(jù)、品種數(shù)據(jù)信息，都可以唯一確定品種權(quán)所有者、交易雙方；在搭建合約層時(shí)，可引入智能合約技術(shù)，將涉及的品種所有權(quán)、審定信息按照數(shù)字簽名模式保存，還可將種子所有權(quán)、品種審定等授予流程編寫(xiě)智能合約程序構(gòu)建在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層之間，以智能合約來(lái)控制種業(yè)供應(yīng)流程，實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的規(guī)范化管理。（5）應(yīng)用層。應(yīng)用層主要是將拓展層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層的核心算法、機(jī)制等布置到第三方應(yīng)用、APP、網(wǎng)站，用戶登錄系統(tǒng)平臺(tái)后借助應(yīng)用層來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互、查詢，確保種業(yè)供應(yīng)數(shù)據(jù)在各個(gè)階段的互聯(lián)互通。2.3

共識(shí)、激勵(lì)機(jī)制搭建（1）共識(shí)機(jī)制。種子交易溯源系統(tǒng)中涉及的經(jīng)銷渠道、種業(yè)供應(yīng)、種子流通是區(qū)塊鏈系統(tǒng)的總賬本，其參與方包括種子購(gòu)買(mǎi)者、經(jīng)銷商、種子公司等，通過(guò)該系統(tǒng)記錄種子的整個(gè)供應(yīng)、流通過(guò)程，因此在達(dá)成共識(shí)時(shí)難以確定各個(gè)購(gòu)買(mǎi)者節(jié)能參與種業(yè)購(gòu)買(mǎi)數(shù)據(jù)信息記賬中，因此在區(qū)塊鏈系統(tǒng)共識(shí)機(jī)制搭建時(shí)引入分級(jí)共識(shí)，具體情況如下：大型種子企業(yè)至下一級(jí)經(jīng)銷商之間的種業(yè)工業(yè)渠道數(shù)據(jù)在下游購(gòu)買(mǎi)者、上游經(jīng)銷商間達(dá)成共識(shí)，再由相關(guān)職能架構(gòu)加以審核，通過(guò)三方審定后，將種業(yè)信息納入?yún)^(qū)塊鏈；因大部分購(gòu)買(mǎi)者、經(jīng)銷商在種子出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)才會(huì)展開(kāi)數(shù)據(jù)追溯，故而購(gòu)買(mǎi)者、小經(jīng)銷商之間的共享機(jī)制可在維權(quán)時(shí)通過(guò)職能部門(mén)、小經(jīng)銷商、購(gòu)買(mǎi)者共識(shí)后展開(kāi)數(shù)據(jù)追溯，按照如此的分級(jí)共識(shí)模式，可按照種業(yè)供應(yīng)過(guò)程中不同層級(jí)、不同單位的根本需求來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的共識(shí)方式，確保區(qū)塊鏈中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息真實(shí)可靠。（2）激勵(lì)機(jī)制。在種業(yè)供應(yīng)數(shù)據(jù)流通、存儲(chǔ)時(shí)，可引入積分式來(lái)對(duì)各個(gè)對(duì)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)參與貢獻(xiàn)的節(jié)點(diǎn)給予獎(jiǎng)勵(lì)，積分規(guī)則可由育種公司、種子公司、政府共同制定，引入較為規(guī)范的品種評(píng)定方式，確保激勵(lì)機(jī)制公平、公開(kāi)，借助激勵(lì)各級(jí)經(jīng)銷商，對(duì)銷售渠道中涉及的種業(yè)信息進(jìn)行準(zhǔn)確記賬。2.4

智能合約、密鑰機(jī)制（1）智能合約。智能合約可在一定程度上實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)在種業(yè)供應(yīng)大數(shù)據(jù)中的創(chuàng)新性應(yīng)用，其將代碼布置在區(qū)塊鏈適宜位置，以此來(lái)保證種業(yè)供應(yīng)中各個(gè)攜帶條款的事物在相應(yīng)規(guī)范下強(qiáng)制執(zhí)行，比如利用程序化的腳本來(lái)完成種業(yè)品種審定、品種權(quán)轉(zhuǎn)移、失效條件與交易周期確定等，并可降低成本、避免爭(zhēng)端。（2）密鑰機(jī)制。密鑰機(jī)制，指的是在種業(yè)供應(yīng)大數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈中引入公鑰、私鑰協(xié)同配合機(jī)制，完成數(shù)字簽名、身份識(shí)別等行為，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都會(huì)對(duì)應(yīng)獨(dú)立的公鑰、私鑰，其中公鑰用于