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【行研】传说中的区块链数据溯源和上链方式怎么整?无线采集器是否能成为加速区块链应用落地催化剂?

2018年11月02日 19:01:31 

  • 【东方行研】前言:

    东方网科技赋能频道携手一百亿研究所推出“东方行研”专业行研报告板块,聚焦区块链产业,以产业链思维自上而下扫描。一百亿研究所精于地毯式行业研究,赋能优质企业与领先技术场景,两方共同聚焦区块链技术应用场景落地,联合国内外政府机构、区块链头部企业、专业联盟协会、一线学府院校等从监管解读、行业剖析和技术落地等角度出发,推出专业区块链领域行研报告。

    一、 传说中的溯源体系是什么?

    1. 什么是溯源体系?

      什么是可追溯,百度百科上给出了明确的解释,可追溯包括2个途径:跟踪(Tracking)和追溯(Tracing)。跟踪指的是产品从供应链的上游至下游的正向流通,跟随一个特定的单元或一批产品运行路径的能力。追溯则是指产品从供应链下游至上游的逆向流通,即识别一个特定的单元或一批产品来源的能力。因此,我们可以总结溯源系统就是利用物联网、大数据健体一套完整的体系,使得产品从生产过程到流通环节的信息都可以追溯可查。

      1. 为什么要建立溯源系统

      那么我们为什么要建立溯源系统,其实“溯源体系”最早是由欧盟在1997年应对“疯牛病”逐步建立并完善的食品安全管理制度。所以最早建立溯源系统的目的是为了解决农产品等的食品安全问题,从源头把控食品的质量问题。

      溯源体系不光是追溯源头问题,还需对物品流转过程进行追踪,随着流转信息的发展,一是奢侈品、艺术品、古迹,在拍卖行流转,历经时间演变真伪的追溯或信息的追踪;二是随着电商的发展,“山寨”、“假货”的猖狂,商品在流通环节的追溯问题也渐渐重要起来,如何保障消费者购买的商品被以次充好发生调包现象,商品在物流过程中的追踪也尤为重要。

      1. 溯源体系的发展

      传统的溯源体系建立于第三方的监管,简单来说建立一物一码的追踪体系,每个商品对应一个单一的编码,用户可以通过编码区第三方的平台或app查询商品的信息档案,对于农产品的溯源体系可以追踪食品从种植到收割、包装、运输等等,完整的溯源系统还会延伸到农作物的种植环境、农业动物的喂养过程等等,将所有的信息档案存储于唯一的编码中,表现形式有条形码、二维码等,通过扫码追溯和查询农产品的信息。

      对于商品的防伪追踪,很多商品上都有防伪标志或监管码,消费者通过扫描验证识别产品的真伪。但是这些防伪技术都无法根本上解决通过复制和转移防伪标识进行造假的问题。

      1. 为什么现有防伪技术无法根本上解决造假问题?

      溯源要从源头抓起:

      目前,溯源系统的问题主要表现在两个方面,一方面在给商品贴上防伪码之前,如何鉴别商品的信息?若从源头追踪,包括农作物的生长环境,农作物的施肥情况等都靠人工记录,不光浪费时间在这登记过程中也会产生信用问题。

      其次,现在防伪形式已经有很多,包括条形码、射频识别、二维码等等,通过各种物理方法比如将防伪码藏于商品内,不开封无法验证,或刮开涂层才能验证等,都是为了防止二维码造假等。但是现在的防伪技术无法从根本上解决防伪码被复制被盗的问题。

      除此之外,信息被登记在中心化的系统平台,那就有可能存在人为作恶修改数据的可能性,黑客攻击问题,信息无法得到保障,还是面临着信任问题。因此,如何解决信任机制,如何保证信息的安全不可篡改是溯源系统面临的最重要的问题。

      二、 区块链溯源防伪从根源上解决信任问题的实际运作探讨:

      通过上文我们可知,溯源体系的主要痛点主要是信任问题,因此,为了解决信任问题,可以将追踪的信息上链,利用区块链本身具有信息透明,不可篡改的特点解决信任问题。但只解决上链后的信息问题还不够,如何让链下到链上这个步骤,才是实际问题,保证上链前的信息安全才是核心。目测目前有两种可实际落地的方法,我们分别来展开评估下:

      1)一种是做联盟,人工,或者行业协会来负责上链,保证行业数据源头有效性;

      2)一种是物理纹路上链。这里就涉及到传感器采集数据。后者有很多行业运用,比如中草药,奢侈品包的皮质,艺术品等。

      1,联盟协会大数据准则+区块链的溯源体系

      联盟+区块链的溯源体系是利用数据联盟保证上链前的数据真实,然后数据上链,利用区块链保证数据信息在传递过程中真实不可篡改,提升传统溯源体系的安全问题。

      2017年12月,沃尔玛、京东、IBM、清华大学电子商务交易技术国家工程实验室共同宣布成立了安全食品区块链溯源联盟,就是利用“联盟+区块链”体系进一步加强食品追踪、可追溯性和安全性,提升食品供应链的透明度。这四个公司或实验室共同建立了联盟组织,组织有自己的一套准则来保证收集食品数据的来源安全可靠,同时运用区块链记录,实时追踪食品各个状态的数据。同时,联盟组织也将与食品供应链相关厂商及监管机关合作,以便于更好的维护准则保证数据来源。

      优点:联盟协会,自上而下有利于行业组织,有利于建立数据准则;权威机构的信任背书,有利于保证数据的真实性;有联盟成员相互监督,防止数据篡改;在联盟内,数据全部上链后,更有利于企业资产的数字换,节省成本,为供应链追踪提升效率。

      缺点:数据上链还是依赖于人工录入,不光效率无法得到保证,在录入过程中容易出错,因此如何保证完善的信息录入还是一项挑战。

      2,物联网采集数据+区块链的溯源体系

      物联网(IoT)顾名思义,物联网就是物物相连的互联网。百度百科上有两层意思:其一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,就是物物相息。因此,我们引入“物联网+区块链”的技术建立新的溯源体系,前者解决如何高效获得真实信息的问题,后者以其不可篡改、信息透明的特点解决信任问题,解决防伪码被盗被篡改问题。

      物联网收集数据,利用NFC、RFID技术加上人工智能等保证收集数据的真实性和高效性。因此在上链前的阶段,物联网硬件的发展至关重要。

      1. RFID

      常用的有RFID技术,即无线射频识别技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。射频标签是产品电子代码(EPC)的物理载体,附着于可跟踪的物品上,可全球流通 并对其进行识别和读写。RFID技术作为构建“物联网” 的关键技术,确保上链数据的安全性,且与条形码不同的是射频标签不需要处在识别器视线之内,也可以嵌入被追踪物体之内,避免了条形码被替换的问题。

      1. Ruff推出LoRa无线采集器

      Ruff 正式推出首款支持数据上链LoRa无线采集器:RWTi1000,该无线采集器是基于LoRa扩频技术的无线数据传输终端,具有远距离、低成本、低功耗、高灵敏度、抗干扰、高可靠性等特性,支持数据的双向传输,同时支持将业务场景中的价值数据通过与数据采集网关组成的IoT无线接入方案,进行数据上链。

      该产品解决了传统IoT数据接入有线组网方案中存在的布线困难、成本高、周期长、发生故障后难定位等问题,同时对于业务场景中的核心结算类数据及价值数据,能实现更加稳定高效的传输,从而保证数据上链的过程中,可以实现稳定的链上流通和交易。

      1. 物理特征上链

      传统的溯源体系中,物品被贴上标签,通过扫描标签所得的信息来进行商品的追溯,但往往还是将面临标签被替换的可能,若我们能对物品本身的物理特征进行采集对比,将解决从标签作假的问题。例如奢侈品包包的皮质,不同的皮质材料会对应不同的纹理,采集包包的纹路作为溯源标签,这样数据安全得到充分的真实。

      优点:虽然联盟上链可以解决一部分的信任问题,但仍面临人工录入的效率问题,而通过物联网采集数据上链,更进一步保证了数据的安全性,并且通过NFC、RFID、或其它传感器自动检测,自主上传一方面减少人工录入时可能出现的错误,另一方面可以提升效率。

      缺点:但是,若通过NFC或RFID等检测方式,就需要每个物品对应的ID或二维码,一物一码,如何保证物品对应的唯一ID不被盗取,不被调包,还需要进一步的技术改良。另一方面可以选择检测物品独特的物理特征上链,但物理特征上链也有一定的局限性,并不是每个物品都有独一无二的上链特征,所以应用范围还有待考量。

      三、 关于区块链防伪溯源,在这里为大家分享很多具体实例。如果发现更好的案例也欢迎大家来稿,和我们头脑风暴。

      1. 八马茶业入驻京东品质溯源联盟

      2017年6月8日,京东携手与消费品领域品牌商成立“京东品质溯源防伪联盟”。12月14日,京东还与沃尔玛、IBM、清华大学共同成立了安全食品区块链溯源联盟,成立联盟的主要目的是希望通过多方监控保证上链数据的真实性。八马茶业积极的加入京东区块链防伪追溯平台,每一片茶叶的品质、信息都将对接到京东商城区块链账本,统一展现给消费者,消费者可以通过溯源平台将追溯产品加工、检验、仓储、物流的所有环节。

      1. Wine Chain

      Wine Chain 是全球首个基于区块链和溯源技术的红酒公有链以及弱中心化的红酒溯源追溯体系。

      Wine Chain的溯源技术引入了RFID和NFC电子标签技术,采用数字证书机制来实现红酒的鉴别和权限控制,通过Wine Chian的认证中心把机构的公钥和酒庄的信息绑定在一起生成全网唯一的ID。再由底层物联网自动采集上传。

      因为采用公钥私钥的方式来认证数据的有效性,网络中的设备会对数据进行签名以辨别真伪,所以上传的数据可以保证真实性,但是溯源体系需要考虑的不仅仅上在上传过程中,还需要考虑唯一的ID是否会被替换掉包,导致数据在传递过程中出现丢失。

      1. 供应链追踪的Skuchain

      Skuchain致力于开发B2B贸易和供应链融资区块链应用程序,在改善供应链金融的过程中,Skuchain先要完成商品的物流上链然后再使得资金与物流的链上流通。那么商品物流上链也属于溯源追踪的一部分。Skuchain通过在货物包装上装配二维码、NFC芯片或GPS定位设备,使商品的物流信息能够自动被记录到SKUChain上。尤其是植入GPS定位设备使得货物的位置信息自动更新至链上,保证物流信息的真实性。

      1. Ruff Chain

      Ruff是一个结合物联网和区块链的架构,它包含一个分布式操作系统和一条开放式的主链,从而将物与物的信息互联上传至虚拟世界的点对点网络。Ruff在区块链上所有的物联网交易都将被添加时间戳,保证后人可用时的真实可靠。

      基于RuffChain和Ruff Lora新推出的无限传感器,Ruff Lora在无线采集器光伏电站方面和智慧农业领域有了初步的尝试。

    Ruff LoRa无线采集器光伏电站技术架构图

    如图所示,在光伏电站的技术架构图中,在设备端,Ruff LoRa无线采集器目前可以针对逆变器及电表进行传输协议的匹配和数据的稳定采集,传输协议层面支持Modbus和DLT645,在网络层Ruff LoRa无线采集器之间通过LoRa协议进行无线数据传输,将数据传输至数据采集网关;当数据采集网关获取电站数据之后,会自行进行本地化边缘计算,将有结算价值的电量数据通过Ruff SDK 接口直接上链Ruff Chain,其余流量数据则正常上云,终端客户可以在链上实现资产证券化运营管理,而电站监控运维则可以通过云端的数据获取电站状态数据,进行电站的稳定运维和运行。

    除了在光伏电站的业务场景中运用,目前Ruff LoRa无线采集器还在智慧农业的业务场景中开始使用,主要面向智能温室大棚的数据传输,将无线采集器连接到温室大棚的电气控制柜,通过电气控制柜获取大棚内空气温湿度、土壤酸碱度、光照强度等,之后再将数据统一传输到网关层,与光伏电站的数据上链一样,网关在进行本地边缘计算之后,再将价值数据通过Ruff SDK上链Ruff Chain。

    Ruff LoRa无线采集器智慧农业技术架构图

    对于客户来说,Ruff LoRa无线采集器首先在项目成本方面可以最大化降低成本,产品免布线的特性区别于传统的有线组网,既降低了投入设备成本又降低了施工难度。其次在组网层面,Ruff LoRa无线采集器可以实现更高的稳定性,让数据层的采集和传输实现一致性,对于一些特别有价值的结算类数据,可以最大程度保证数据的原真性,为数据上链带来安全基础。最后,Ruff LoRa无线采集器简单易用的特性,方便安装、调试和运维。

    目前,Ruff LoRa无线采集器已经进入量产阶段,除了光伏电站及智慧农业应用场景,对于智能楼宇、智慧园区、共享充电桩等多个细分领域市场都将使用到Ruff LoRa无线采集器,并且为更多的传统客户升级区块链技术,提供可落地型区块链技术解决方案。

    1. 华参链

    华参链是由北斗区块链打造的人参防伪溯源平台。通过对人参的物理特征的标示进行数据采集上链。为了保证上链的质量,最初把人参的品质对应的图片上链作为标准,同时由上链的公司,行业内的监管机构及政府进行背书保证作为标准的人参的价值,其次通过视觉传感器对不同的人参进行监测,与已经上链的标准人参做对比,从而对人参的品类及品质归类。但人参的物理特征是否真的具备明显的特质,上链的过程成本是否可以被接受等等还有一些应用落地及推广时需要考虑的问题。

    1. Ifoodschain

    Ifoodschain,想要建立一个开源、开放式的食品及相关领域的区块链生态平台,目前是想开发一条公链+2个应用:包括Ifoodschain区块链+分布式数据库的食品行业USP底层系统、面向C端的MeMS 食品检测DAPP、面向B端的分布式跨境交易社区等。

    针对面向C端的食品检测DAPP,Ifoodchain公司和其他溯源企业不同,其他公司采取的是B端企业进行检测然后数据上链,用户可以通过唯一的ID进行查看,而ID不可被复制等会是企业的重难点。Ifoodchain则鼓励用户购买一种物理的监测工具超级探针或试纸等,可以通过将探针插入购买的牛肉中进行数据采集,实时发送到链上,而链上上数据库存有经过监管部门背书的标准数据,将数据进行对比判读牛肉是否是真正的牛肉,肉的品质是否好。除了运用于肉类监测还将推广到海鲜、蔬菜、水果等各种食品行业,且标准数据的来源会与研究机构、实验室合作,采集食品的标准数据,并参数转换为判断食品品质的的可视化指标,将检测结果与之对比即可判断。

    但是超级探针还未集中定价,价格是否亲民还要等进一步的定价标准,但人们对生活品质的要求越来越高,饮食健康肯定是个不可忽视的问题,只要定价合理,相信还是可以作为消费者追捧的监测方式。此外,公司还宣称会对用户进行token奖励,但具体的细则还没有落实,若激励机制,我们相信还是会吸引到大量的消费者。

    1. Codex

    对于高价值的艺术品来说,真伪性的鉴别是业内的最大挑战之一。Codex的公司计划在艺术品市场应用区块链技术来验证艺术品的真实性。目前而言,艺术品溯源是一项艰苦而漫长的过程,通常人们会通过纸质文件和收据进行筛选,但这些文件在流转过程中存在着诸多的不确定性。

    Codex为包括古董车以及珠宝在内的艺术品和收藏品开发了一个分布型数据库。同时,基于区块链开发的主要应用之一叫做Biddable。该软件将允许数字货币的持有者在拍卖中出价。每次购买或出售一件艺术品时,其来源背景和相关文档都将被存储到区块链中,确保它与艺术品捆绑在一起,从而使未来的买家可以对艺术品进行鉴定并创建一个可以在区块链中查找到的记录。

    认证机制的运作方式如下:

    之后通过如 RFID 标签或合成 DNA,在真实资产与其数字表示之间建立安全联系,从而保证真实性。

    Codex建立的分布式数据库可以完整的记录艺术品的背景来源,但是背景来源由谁鉴别、登记上链,暂时Codex没有交代,这一部分可能需要强中心化和信任机制的机构或联盟进行背书,当数据完成上链后再进行流通转手等就会得到保证并且流通效率得以提升。

    四、 区块链防伪溯源体系的未来发展

    溯源体系并不是一个新型的领域,食品安全问题和商品真伪的判断一直是人们的心头之痛,屡屡曝出的“僵尸肉”、“毒生姜”问题不绝于耳。区块链溯源问题解决了收集到的信息在传递过程中的透明、真实、不可篡改的痛点,但是上链前的数据真实性成为了区块链溯源落地的最大问题,尽管有类似众安推出的区块链“步步鸡”,消费者扫描二维码后,就能看到这只鸡的产地、什么时候入栏,什么时候出栏,走了多少步,活动轨迹等;或者装在红酒上的ID,通过NFC技术实时更新物流信息,但装在鸡身上的传感器或装在红酒上的标签依旧面临着被替换的风险,而虚假数据一旦上链照样无法篡改,若在ID不可被复制上深入研究,还需新的技术来解决当前问题。

    但是仍有一些公司看到了物品本身的特征,利用物理特征直接上链,对比原本经过背书的标准数据,进行检测。例如人参的品种品质配有不同的参,通过判断对比进行检测。

    但是拥有物理特征的物品毕竟是少数,且俗话说世界上没有两个相同的树叶,在检测物理特征的时候仍存在物理特征难以进一步数据化,对比检测过程可能会不准确。

    虽然,各项应用直接落地仍存在一些问题,有区块链加成的溯源体系并没有直接颠覆传统的溯源领域,但区块链的出现仍改善了溯源体系,第一,在链上的传递过程保证了数据的不可篡改;第二,因为区块链的分布式账本,造假不是单单一个账本的造假,抬高了数据造假的成本;第三,提高了实时信息的更新效率。

    希望在不久的将来,物联网采集数据+区块链的溯源体系方法能有更好的解决方案能解决人们生活着息息相关的食品安全及商品艺术品真伪的问题!

    ( 东方网& 一百亿研究所)

     

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