一.食品溯源机制

1.1食品溯源的研究意义

        近年来，食品安全问题频发引起了社会大众的广泛关注。在当今食品贸易的大背景下，生产商和消费者之间存在着严重的信息不对称现象：生产商的有意误导、消费者的认知缺乏，使得消费者在选择食品时无法做出确切的选择，屡次购买到有安全问题的食品会导致消费者对食品安全缺乏信任。同时，产品信息不透明、监管不严等问题也使得出现安全问题的食品难以被追责。食品的可追溯性有助于在供应链中迅速找出导致食品安全缺陷的原因，可以有效提高监管部门的工作效率，并且向消费者提供详细的食品相关信息，例如食品的产地、生产商等，为消费者选购食品提供有力的帮助。食品溯源机制的实施对于确保食品安全具有重要意义。因此，建立一套安全、可信、易于使用的食品溯源体系成为了当下研究和学习的热门课题。

1.2食品溯源机制相关理论

        溯源机制用于记录养殖（或是种植）、加工、物流、销售等环节的信息，并把这些信息通过某种媒介，如网络、短信、纸质信息等，呈现给消费者，达到对产品养殖过程、加工、运输、销售等环节的监控的综合性管理服务平台。食品溯源机制是为了能够追溯食品的源头，方便有关部门监管。不同的国际组织对食品可追溯性有不同的看法，对于食品安全溯源机制，最全面的主流定义分为以下三类：

(1) 食品溯源相关理论的原型，明确界定了追溯面向的对象，可追溯性。可追溯性是指可以追溯到面对对象的历史，它的应用、来源情况，所处位置以及分布的能力。

(2) 欧盟在EC178-2002《通用食品法律》中界定了整个追溯食物链中食品范围、养殖、加工、运输和出售的范围和目标。

(3) 国际食品法典委员会在《食品卫生总则》中对食品的来源、成分、去处、产品变化以及产品之间联系做出具体要求。

        我国还更进一步制定了对供应链中产品、采用过程、食品的运输、包装、储存和防护、管理员、消费者、供应方等多个方面的要求。

食品安全溯源机制的要求包括以下几点：

①在各个阶段各个环节都要及时实时地记录产品相关信息，并且要对产品信息上传者的信息进行管理，明确各个身份之间的关系。

②定时需要对企业进行检查，比如检查养殖过程是否合格，溯源信息是否真实且对应。

③此外还需要第三方的监督，通常有食品安全监管部门或其他可靠机构完成，若发现问题可以及时解决，保持溯源机制运转的有效性。

1.3现有食品溯源机制存在的问题

        传统食品溯源系统采用的是中心化数据库存储数据，与食品有关的所有信息，包括加工厂商一系列供应链及交易信息等内容被存储在一个大的核心数据库中，这种存储方式在数据的修改上往往没有过于严格的限制且数据来源完全由食品拥有者所决定，这就意味着采用传统食品溯源系统会使食品信息的真实性和安全性大打折扣，政府的监管部门、经销商都无法保证数据的可靠性，导致消费者对食品安全产生信任危机。

        随着近年来计算机技术和互联网的不断发展以及数据量的不断增长，云计算存储服务的广泛应用在一定程度上解决了一些传统存储方案存在的问题，但这种集中化外包式存储使得数据不再被数据所有者直接管理，增大了数据泄露和被篡改的风险，可能导致食品信息被攻击者恶意修改，进而导致食品溯源体系无法有效查询溯源真实数据，同时，云计算存储服务仍然没有摆脱中心化服务器的限制，存储在云服务器当中的商品信息对于消费者而言仍然是不透明的。

        针对上述问题，将区块链技术引入食品溯源系统是一种有效的解决方法。 

2.基于区块链技术的溯源机制的研究

2.1溯源机制中区块链的应用

        区块链有去中心化、防篡改、安全性、开放性等技术特性。将区块链技术应用至传统的食品溯源体系中，有助于提高溯源进程的运行效率、降低溯源信息被篡改的风险、对食品质量安全问题进行有效溯源。

2.1.1 去中心化特性提高溯源进程效率

        区块链技术是一个共享的分布式账本，由无数节点组成，链上记录的信息在多个节点均有备份，这些节点通过区块链网络端口可对记录存储的相关信息进行查询。这种架构去除了对于中心化集中式管理的依赖，解决了食品流通过程中信息不对称的问题，各参与实体共同维护同一账本，并且对参与者来说是安全的，可以随时访问区块链，打破了溯源进程中不同环节间的信息孤岛问题，减少各参与者重复核对信息的时间，有效提高了溯源进程的运行效率。区块链技术去中心化的特性弥补了传统中心化数据流通的缺陷，多方实体共同参与，消除了对于集中式管理机构的依赖，有效地提高了信息共享的效率。

2.1.2 防篡改性及安全开放性助力质量安全问题的有效溯源 

        区块链技术因其防篡改性的特点，可以保证信息数据上传至区块链后的真实性。不同于传统数据库的增删改除等功能，上传至区块链中的信息在被附上时间戳后，便不再允许修改和删除，只能增加新信息或者备注信息，降低了食品在流通过程中的信息被篡改的风险，保障了溯源信息的公正公开、真实可信，可以避免不法商家伪造、篡改数据，侵害消费者的权益。数据由多个节点共同维护，整个参与区块链的实体都可随时访问各节点的信息，根据链上存储的信息可以迅速追溯到数据被上传时的时间节点，避免了单节点数据被攻击致损坏的风险。区块链技术为有机食品溯源体系的构建提供了颠覆性的解决方式，为食品溯源提供了有效技术支撑，高效助力食品质量安全的有效溯源。 

2.2基于智能合约的食品溯源监管

        食品供应链涉及多方间的交易，食品从原材料生产方、加工厂商、供应商、监管检测、批发零售最终到消费者手中需要多个环节，充分利用区块链中的智能合约技术能够有效规范各个环节的交易过程。食品溯源的基本流程简单来说就是交易中的卖方将公司相关信息及交易信息上传并存储至区块链中，买方可以通过自主查询获得食品各个交易过程和交易主体的详细信息。以参与食品加工的某厂商为例，食品商公布注册信息，信息包括厂商名称、经营责任人、经营许可、公司地址等内容，区块链中的其他节点接收到这些消息后先将其放到缓存区，接下来执行智能合约。此时智能合约中涉及的内容大致为检测注册人提供的信息是否来自本人，是否存在盗用冒用身份的行为，以保证后续食品质量出现问题能够精准追溯到相关责任方，同时使交易中的买方能够详细了解食品相关厂商的详细信息，判断厂商食品安全质量是否值得信任，决定是否购买。消息满足智能合约中的条件时，就将厂商的信息打包在区块中等待共识，否则将不执行或者删除所有信息。按照上述基本过程，将食品各个环节链成供应链，其中智能合约部分根据交易类型和协定的不同，内容也会有所不同。

        基于区块链智能合约的食品溯源通过代码自动执行，无需人工介入进行干预，能够有效地减少劳动力的消耗，并且大幅提升食品信息作假的成本，在交易过程中，一旦有违约违规行为，智能合约会自动进入惩罚机制，同时若后续过程中出现食品质量安全问题，相关政府部门可以直接通过这条供应链查询详细的交易信息，直接找到企业法人追究责任，智能合约对于食品溯源的监管起着至关重要的作用。 

2.3基于区块链的溯源机制的局限性

        区块链技术虽然在一定程度上解决了溯源追责、数据公开透明的问题，但还是无法从根本上避免伪造数据的情况。这一问题产生的原因就在于，食品的源头信息大多是通过人工录入至区块链进行存储，既然是人工录入就难免会出现人为误差甚至是出于某种利益而进行数据造假的行为。为解决这一问题，相关学者尝试将区块链技术与物联网技术相结合，在食品供应链的各个环节采用自动采集数据的方法，不仅能有效避免人为误差和数据造假，为数据的真实性提供保障，还能大大地解放人工劳动力。

        信息溯源技术依赖的查看形式及防伪形式大多依赖于条形码、二维码等形式，这些图形的外露一定程度上会造成有不法分子将其他商品的二维码、条形码等查询信息复制转嫁到另一种商品上。针对这一问题的解决方法是将包含信息溯源的内容放置于商品内部，如一些厂商会将查询码上置一层涂层，只有刮开涂层才能进行扫码查询。另一种思路是将数字水印与区块链技术相结合，利用信息隐藏技术将溯源信息隐藏在二维码中，并加以数字水印来保护。

        区块链技术的不可篡改性带来诸多便利的同时也存在其自身风险。一旦出现上传虚假数据到区块链中的情况，不仅会对消费者产生误导，为纠正虚假数据，其存在的区块链需要整体更新，而这会消耗巨大的资源，从而影响工作效率。同时，区块链本身所具有的不可篡改性对系统的后续开发和维护等也是一项艰巨的挑战。区块链网络之间的互联互通问题尚未得到有效解决，由于底层技术的差异，跨链协作的难度比较大，由此可见要想拥有更加完善便捷的食品溯源体系，需要各领域学者继续进行深入研究。