区块链技术在种业供应大数据中的应用
本文收录于《农业信息化》2022年第9期，目次04
摘要：基于社会发展需求，种业领域开始得到更多的关注，且行业规范程度逐年提升，在此背景下，种业供应领域产生的数据信息亦在不断增多，该部分数据信息集合构成了种业供应大数据，为实现对该部分数据的灵活管理与应用，有必要引入区块链技术。该文就区块链技术在种业供应大数据中的应用进行了论述。
关键词：区块链技术；种业供应大数据；应用
研究区块链技术在种业供应大数据中的应用，需明确区块链技术的基本定义，了解其具体的应用方法、区间等，再结合工业供应大数据的发展状况、实际架构来实现区块链技术的深化应用，发挥出其更大的价值。
区块链简述
区块链，指的是遵循时间顺序保存相应数据，再通过密码学来对其进行加密，如同链表一般的数据结构。区块链包括链式结构、区块体、区块头三个部分。实现三个部分的结合应用可保证各项数据难篡改、易追溯，其中区块头中存储表征该区块的详细身份信息，比如上一区块Merkle根、时间戳、散列值，以这三个数据来表示区块在整个链中所处位置；区块体存储各项需保存数据，对这部分数据加密，再按照Merkle树形式加以组织；除了创世区块，在各个区块头中都会容纳父区块散列值，以此来构建从创世区块至现有区块之间的区块链；此外，因区块头中都会有对应的时间戳，形成的区块链表现出时序性，在时间不断累积的情况下，会让区块链中数据逐渐增多，达到20个区块后，某节点伪造区块数据概率基本为零[1]。
区块链技术在种业供应大数据中的应用
2.1 需求分析
（1）要实现区块链技术在种业供应大数据中的应用，进行种业大数据应用需求分析必不可少。其中种业供应大数据指的是种业供应各个阶段产生各项数据信息的集合，基础数据涉及品种审定、登记、保护、进出口、生产经营备案、生产经营许可、推广数据、质量检测等，种子从研发到流通进程中产生的种子商标、种子流通渠道、种子保险、种子售后等皆属于种业供应大数据的核心内容。
（2）在种业市场整体规范性发展的环境下，种业供应涉及的数据类型、数量逐年增多，相关参与方亦在同步增多，如何科学地利用种业大数据来实现对种业领域的监督是当前种业供应中一项核心业务。在种业供应大数据中引入区块链技术，建设去中心化的、多方参与的数据存储共享机制，可解决当前种业供应中各项侵权、假冒、套牌等行为，以区块链来保存种业大数据，保障其基本安全；并可引入P2P组网模式来强化数据共享，确保育种科研前期阶段各个相关单位、部门间的沟通，彻底改变种业供应时溯源难、维权难、确权难等现象。
2.2 层级架构
以区块链技术为基础，搭建种业供应大数据层级架构，自下而上，包括以下内容：
（1）数据层。数据层通过区块链技术保存数据，将各个育种单位的整个育种过程中产生的信息，通过Hash运算后，以Merkle树形式加以组织，将得到的Merkle根存储到区块头中，区块头中有上一区块与本区块Hash、时间戳，数据层中存储的数据是系统审定后的信息，其将各个种子经销商的交易信息按照区块链模式纳入数据库中，如此可避免套牌种子、假种子等问题的出现，保证种业供应安全、稳定[2]。
（2）网络层。网络层按照P2P方式组网，因种子供应、交易、存储系统对应的应用场景有所不同，故而其P2P网络节点也大不相同。在育种时，品种数据、育种数据可在某网络节点借助广播机制来进行关键信息的广范围传播，在达到全网大约50%节点验证后直接存储到数据层，该种机制能避免出现育种流程重复区，并在后续种子维权时遵循时间顺序明确种子归属权；此外，种子交易溯源系统中涉及的各个网络节点指的是种子供应时对应的各级经销商，参考种子市场应用场景，在各个节点展示种子交易数据信息，在第三方结构、交易双方认可后，将种子数据纳入区块链中。该种P2P组网方式，能将种子供应时各个参与方的贡献数据、保证数据、维护数据等进行整体化管理，并提升其可信度、安全性[3]。
（3）拓展层。拓展层是以区块链体系的合约层、激励层、共识层为核心，其中共识层与普通公有链对应的共识机制有着根本不同，其多需借助工作量证明机制得到区块记账权，因植物品种权、品种审定由农业部门负责，故而共识层可选择单机构证明机制，其与联盟链构成标准一致，在联盟中具备认证资质节点通过审定品种的信息，即能将该品种信息纳入区块链；而种子交易溯源系统与品种数据库、育种机制应用场景有所差异，溯源系统涉及的各项数据需销售点、经销商来协同维护，其基本不涉及联盟链的任何特点，其需激励层对应的激励机制与共识机制协调作用，以此来达到对区块链数据的整体维护作用；以种子交易溯源习题用为基础设定工作量证明机制，配合激励层激励机制，确保溯源系统各个网络节点可参与到整个区块链相关数据的维护中，以此来保证溯源系统各项数据的公信力[4]。
（4）合约层。合约层主要是通过加密技术来实现对各个网络节点的加密，应用公钥、私钥搭配使用，确保数据信息安全，如此在进行种业供应时，相关的种子交易数据、品种数据信息，都可以唯一确定品种权所有者、交易双方；在搭建合约层时，可引入智能合约技术，将涉及的品种所有权、审定信息按照数字签名模式保存，还可将种子所有权、品种审定等授予流程编写智能合约程序构建在区块链网络层、数据层之间，以智能合约来控制种业供应流程，实现区块链数据的规范化管理。
（5）应用层。应用层主要是将拓展层、网络层、数据层的核心算法、机制等布置到第三方应用、APP、网站，用户登录系统平台后借助应用层来实现数据交互、查询，确保种业供应数据在各个阶段的互联互通。
2.3 共识、激励机制搭建
（1）共识机制。种子交易溯源系统中涉及的经销渠道、种业供应、种子流通是区块链系统的总账本，其参与方包括种子购买者、经销商、种子公司等，通过该系统记录种子的整个供应、流通过程，因此在达成共识时难以确定各个购买者节能参与种业购买数据信息记账中，因此在区块链系统共识机制搭建时引入分级共识，具体情况如下：大型种子企业至下一级经销商之间的种业工业渠道数据在下游购买者、上游经销商间达成共识，再由相关职能架构加以审核，通过三方审定后，将种业信息纳入区块链；因大部分购买者、经销商在种子出现问题时才会展开数据追溯，故而购买者、小经销商之间的共享机制可在维权时通过职能部门、小经销商、购买者共识后展开数据追溯，按照如此的分级共识模式，可按照种业供应过程中不同层级、不同单位的根本需求来选择对应的共识方式，确保区块链中的各项数据信息真实可靠[5]。
（2）激励机制。在种业供应数据流通、存储时，可引入积分式来对各个对区块链数据参与贡献的节点给予奖励，积分规则可由育种公司、种子公司、政府共同制定，引入较为规范的品种评定方式，确保激励机制公平、公开，借助激励各级经销商，对销售渠道中涉及的种业信息进行准确记账。
2.4 智能合约、密钥机制
（1）智能合约。智能合约可在一定程度上实现区块链技术在种业供应大数据中的创新性应用，其将代码布置在区块链适宜位置，以此来保证种业供应中各个携带条款的事物在相应规范下强制执行，比如利用程序化的脚本来完成种业品种审定、品种权转移、失效条件与交易周期确定等，并可降低成本、避免争端。
（2）密钥机制。密钥机制，指的是在种业供应大数据区块链中引入公钥、私钥协同配合机制，完成数字签名、身份识别等行为，每个网络节点都会对应独立的公钥、私钥，其中公钥用于长传身份识别与数据信息，私钥用于共识达成后进行数字签名，该种机制确保了区块链技术应用安全。
结语
综上，该文就区块链技术在种业供应大数据中的应用进行了论述与分析，强调了其重要性与必要性，建议给予其足够的重视，分析该项技术在应用时的优势与不足，发扬优势、弥补不足，结合实际应用来对其加以优化，确保种业供应稳定、安全。
参考文献：
[1]刘宗妹,谭健欣.基于区块链的食品安全监管大数据平台研究[J].食品工业,2022 (5):6.
[2]王超.基于区块链和大数据技术的供应链信息协调管理新模式研究[J].经济研究导刊，2021(27):4.
[3]刘海洋,曹永生,方沩,等.区块链技术在种业大数据中的应用[J].中国种业，2019(5):6.
[4]李引.一种基于区块链的数据采集,挖掘,交易,推送的系统:CN111651517A[P].2020.
[5]曹萌,于洋,梁英,等.基于区块链的大数据交易关键技术与发展趋势[J].计算机科学, 2021(2):7.
作者单位：呼伦贝尔市农牧技术推广中心
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