區(qū)塊鏈技術在種業(yè)供應大數(shù)據(jù)中的應用

摘要：基于社會發(fā)展需求，種業(yè)領域開始得到更多的關注，且行業(yè)規(guī)范程度逐年提升，在此背景下，種業(yè)供應領域產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息亦在不斷增多，該部分數(shù)據(jù)信息集合構(gòu)成了種業(yè)供應大數(shù)據(jù)，為實現(xiàn)對該部分數(shù)據(jù)的靈活管理與應用，有必要引入?yún)^(qū)塊鏈技術。該文就區(qū)塊鏈技術在種業(yè)供應大數(shù)據(jù)中的應用進行了論述。關鍵詞：區(qū)塊鏈技術；種業(yè)供應大數(shù)據(jù)；應用研究區(qū)塊鏈技術在種業(yè)供應大數(shù)據(jù)中的應用，需明確區(qū)塊鏈技術的基本定義，了解其具體的應用方法、區(qū)間等，再結(jié)合工業(yè)供應大數(shù)據(jù)的發(fā)展狀況、實際架構(gòu)來實現(xiàn)區(qū)塊鏈技術的深化應用，發(fā)揮出其更大的價值。1區(qū)塊鏈簡述區(qū)塊鏈，指的是遵循時間順序保存相應數(shù)據(jù)，再通過密碼學來對其進行加密，如同鏈表一般的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。區(qū)塊鏈包括鏈式結(jié)構(gòu)、區(qū)塊體、區(qū)塊頭三個部分。實現(xiàn)三個部分的結(jié)合應用可保證各項數(shù)據(jù)難篡改、易追溯，其中區(qū)塊頭中存儲表征該區(qū)塊的詳細身份信息，比如上一區(qū)塊Merkle根、時間戳、散列值，以這三個數(shù)據(jù)來表示區(qū)塊在整個鏈中所處位置；區(qū)塊體存儲各項需保存數(shù)據(jù)，對這部分數(shù)據(jù)加密，再按照Merkle樹形式加以組織；除了創(chuàng)世區(qū)塊，在各個區(qū)塊頭中都會容納父區(qū)塊散列值，以此來構(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)塊頭中都會有對應的時間戳，形成的區(qū)塊鏈表現(xiàn)出時序性，在時間不斷累積的情況下，會讓區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)逐漸增多，達到20個區(qū)塊后，某節(jié)點偽造區(qū)塊數(shù)據(jù)概率基本為零。2區(qū)塊鏈技術在種業(yè)供應大數(shù)據(jù)中的應用

2.1

需求分析（1）要實現(xiàn)區(qū)塊鏈技術在種業(yè)供應大數(shù)據(jù)中的應用，進行種業(yè)大數(shù)據(jù)應用需求分析必不可少。其中種業(yè)供應大數(shù)據(jù)指的是種業(yè)供應各個階段產(chǎn)生各項數(shù)據(jù)信息的集合，基礎數(shù)據(jù)涉及品種審定、登記、保護、進出口、生產(chǎn)經(jīng)營備案、生產(chǎn)經(jīng)營許可、推廣數(shù)據(jù)、質(zhì)量檢測等，種子從研發(fā)到流通進程中產(chǎn)生的種子商標、種子流通渠道、種子保險、種子售后等皆屬于種業(yè)供應大數(shù)據(jù)的核心內(nèi)容。（2）在種業(yè)市場整體規(guī)范性發(fā)展的環(huán)境下，種業(yè)供應涉及的數(shù)據(jù)類型、數(shù)量逐年增多，相關參與方亦在同步增多，如何科學地利用種業(yè)大數(shù)據(jù)來實現(xiàn)對種業(yè)領域的監(jiān)督是當前種業(yè)供應中一項核心業(yè)務。在種業(yè)供應大數(shù)據(jù)中引入?yún)^(qū)塊鏈技術，建設去中心化的、多方參與的數(shù)據(jù)存儲共享機制，可解決當前種業(yè)供應中各項侵權(quán)、假冒、套牌等行為，以區(qū)塊鏈來保存種業(yè)大數(shù)據(jù)，保障其基本安全；并可引入P2P組網(wǎng)模式來強化數(shù)據(jù)共享，確保育種科研前期階段各個相關單位、部門間的溝通，徹底改變種業(yè)供應時溯源難、維權(quán)難、確權(quán)難等現(xiàn)象。2.2

層級架構(gòu)以區(qū)塊鏈技術為基礎，搭建種業(yè)供應大數(shù)據(jù)層級架構(gòu)，自下而上，包括以下內(nèi)容：（1）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層通過區(qū)塊鏈技術保存數(shù)據(jù)，將各個育種單位的整個育種過程中產(chǎn)生的信息，通過Hash運算后，以Merkle樹形式加以組織，將得到的Merkle根存儲到區(qū)塊頭中，區(qū)塊頭中有上一區(qū)塊與本區(qū)塊Hash、時間戳，數(shù)據(jù)層中存儲的數(shù)據(jù)是系統(tǒng)審定后的信息，其將各個種子經(jīng)銷商的交易信息按照區(qū)塊鏈模式納入數(shù)據(jù)庫中，如此可避免套牌種子、假種子等問題的出現(xiàn)，保證種業(yè)供應安全、穩(wěn)定。（2）網(wǎng)絡層。網(wǎng)絡層按照P2P方式組網(wǎng)，因種子供應、交易、存儲系統(tǒng)對應的應用場景有所不同，故而其P2P網(wǎng)絡節(jié)點也大不相同。在育種時，品種數(shù)據(jù)、育種數(shù)據(jù)可在某網(wǎng)絡節(jié)點借助廣播機制來進行關鍵信息的廣范圍傳播，在達到全網(wǎng)大約50%節(jié)點驗證后直接存儲到數(shù)據(jù)層，該種機制能避免出現(xiàn)育種流程重復區(qū)，并在后續(xù)種子維權(quán)時遵循時間順序明確種子歸屬權(quán)；此外，種子交易溯源系統(tǒng)中涉及的各個網(wǎng)絡節(jié)點指的是種子供應時對應的各級經(jīng)銷商，參考種子市場應用場景，在各個節(jié)點展示種子交易數(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，能將種子供應時各個參與方的貢獻數(shù)據(jù)、保證數(shù)據(jù)、維護數(shù)據(jù)等進行整體化管理，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、激勵層、共識層為核心，其中共識層與普通公有鏈對應的共識機制有著根本不同，其多需借助工作量證明機制得到區(qū)塊記賬權(quán)，因植物品種權(quán)、品種審定由農(nóng)業(yè)部門負責，故而共識層可選擇單機構(gòu)證明機制，其與聯(lián)盟鏈構(gòu)成標準一致，在聯(lián)盟中具備認證資質(zhì)節(jié)點通過審定品種的信息，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、育種機制應用場景有所差異，溯源系統(tǒng)涉及的各項數(shù)據(jù)需銷售點、經(jīng)銷商來協(xié)同維護，其基本不涉及聯(lián)盟鏈的任何特點，其需激勵層對應的激勵機制與共識機制協(xié)調(diào)作用，以此來達到對區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的整體維護作用；以種子交易溯源習題用為基礎設定工作量證明機制，配合激勵層激勵機制，確保溯源系統(tǒng)各個網(wǎng)絡節(jié)點可參與到整個區(qū)塊鏈相關數(shù)據(jù)的維護中，以此來保證溯源系統(tǒng)各項數(shù)據(jù)的公信力。（4）合約層。合約層主要是通過加密技術來實現(xiàn)對各個網(wǎng)絡節(jié)點的加密，應用公鑰、私鑰搭配使用，確保數(shù)據(jù)信息安全，如此在進行種業(yè)供應時，相關的種子交易數(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，可引入智能合約技術，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智能合約程序構(gòu)建在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)層之間，以智能合約來控制種業(yè)供應流程，實現(xiàn)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的規(guī)范化管理。（5）應用層。應用層主要是將拓展層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)層的核心算法、機制等布置到第三方應用、APP、網(wǎng)站，用戶登錄系統(tǒng)平臺后借助應用層來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互、查詢，確保種業(yè)供應數(shù)據(jù)在各個階段的互聯(lián)互通。2.3

共識、激勵機制搭建（1）共識機制。種子交易溯源系統(tǒng)中涉及的經(jīng)銷渠道、種業(yè)供應、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買者、經(jīng)銷商、種子公司等，通過該系統(tǒng)記錄種子的整個供應、流通過程，因此在達成共識時難以確定各個購買者節(jié)能參與種業(yè)購買數(shù)據(jù)信息記賬中，因此在區(qū)塊鏈系統(tǒng)共識機制搭建時引入分級共識，具體情況如下：大型種子企業(yè)至下一級經(jīng)銷商之間的種業(yè)工業(yè)渠道數(shù)據(jù)在下游購買者、上游經(jīng)銷商間達成共識，再由相關職能架構(gòu)加以審核，通過三方審定后，將種業(yè)信息納入?yún)^(qū)塊鏈；因大部分購買者、經(jīng)銷商在種子出現(xiàn)問題時才會展開數(shù)據(jù)追溯，故而購買者、小經(jīng)銷商之間的共享機制可在維權(quán)時通過職能部門、小經(jīng)銷商、購買者共識后展開數(shù)據(jù)追溯，按照如此的分級共識模式，可按照種業(yè)供應過程中不同層級、不同單位的根本需求來選擇對應的共識方式，確保區(qū)塊鏈中的各項數(shù)據(jù)信息真實可靠。（2）激勵機制。在種業(yè)供應數(shù)據(jù)流通、存儲時，可引入積分式來對各個對區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)參與貢獻的節(jié)點給予獎勵，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)范的品種評定方式，確保激勵機制公平、公開，借助激勵各級經(jīng)銷商，對銷售渠道中涉及的種業(yè)信息進行準確記賬。2.4

智能合約、密鑰機制（1）智能合約。智能合約可在一定程度上實現(xiàn)區(qū)塊鏈技術在種業(yè)供應大數(shù)據(jù)中的創(chuàng)新性應用，其將代碼布置在區(qū)塊鏈適宜位置，以此來保證種業(yè)供應中各個攜帶條款的事物在相應規(guī)范下強制執(zhí)行，比如利用程序化的腳本來完成種業(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、避免爭端。（2）密鑰機制。密鑰機制，指的是在種業(yè)供應大數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈中引入公鑰、私鑰協(xié)同配合機制，完成數(shù)字簽名、身份識別等行為，每個網(wǎng)絡節(jié)點都會對應獨立的公鑰、私鑰，其中公鑰用于