基于區(qū)塊鏈技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)共享與流通研究

鄭一明 江有歸 周軍

摘 ?要：隨著知識經(jīng)濟(jì)、信息社會和經(jīng)濟(jì)全球化的快速發(fā)展，企業(yè)之間的相互關(guān)系越來越緊密，越來越難以通過市場交易實現(xiàn)各企業(yè)之間的合作。因此，市場與企業(yè)間的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)菂f(xié)調(diào)分工與合作的重要形式之一。本文提出基于區(qū)塊鏈的產(chǎn)業(yè)鏈大數(shù)據(jù)共享與流通架構(gòu)，研究各行業(yè)、企業(yè)間的數(shù)據(jù)共享和融合問題，提升企業(yè)數(shù)據(jù)整合能力，提高數(shù)據(jù)安全性，加快產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)業(yè)鏈;大數(shù)據(jù);區(qū)塊鏈;數(shù)據(jù)共享

基金項目：2018年杭州市重大科技創(chuàng)新項目“面向產(chǎn)業(yè)智能決策的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)融合共享與開放服務(wù)平臺”（20182011A21）。

一、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀與存在的問題

目前對于產(chǎn)業(yè)鏈的研究主要是理論方面和應(yīng)用方面，理論方面的研究者多關(guān)注產(chǎn)業(yè)鏈的概念和含義、結(jié)構(gòu)和類型、建設(shè)和傳導(dǎo)機(jī)制、運行和穩(wěn)定機(jī)制以及優(yōu)化和整合研究。而應(yīng)用方面的研究學(xué)者們主要關(guān)注基于某一行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈研究和基于空間分布的區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈研究。

在產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用中，一些學(xué)者專注于特定行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈研究。其中，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈和電子信息產(chǎn)業(yè)鏈更加突出。學(xué)者們對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的內(nèi)涵、類型、優(yōu)化方式、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)等內(nèi)容都進(jìn)行了較為全面的研究。如李杰義分析了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的內(nèi)涵、類型及其區(qū)域經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。目前，產(chǎn)業(yè)鏈研究機(jī)構(gòu)涉及更廣泛的領(lǐng)域，并且正在向農(nóng)業(yè)以外的其他行業(yè)擴(kuò)展。如生態(tài)產(chǎn)業(yè)方面、電子信息產(chǎn)業(yè)方面和能源產(chǎn)業(yè)方面等。通過分行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈研究，學(xué)者分析了各行業(yè)的特點，運行機(jī)制和演化規(guī)律，提出了相應(yīng)的建設(shè)方法，創(chuàng)新模式和優(yōu)化方法等，對提升產(chǎn)業(yè)鏈綜合競爭力和促進(jìn)具體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有實踐意義。

基于空間分布的區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈研究逐漸成為產(chǎn)業(yè)鏈研究的熱點，逐步將工業(yè)經(jīng)濟(jì)理論應(yīng)用于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

這類研究將從空間經(jīng)濟(jì)，地理經(jīng)濟(jì)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的角度關(guān)注產(chǎn)業(yè)鏈的空間分布特征，經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，產(chǎn)業(yè)鏈，區(qū)域發(fā)展關(guān)系，以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)，優(yōu)化和調(diào)整。全詩凡從區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈的角度研究京津冀地區(qū)的經(jīng)濟(jì)一體化。區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈的研究對于確定區(qū)域優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)、促進(jìn)城鄉(xiāng)區(qū)域統(tǒng)籌發(fā)展、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

大數(shù)據(jù)已成為智能制造的重要推動力。隨著工業(yè)4.0的推進(jìn)，各產(chǎn)業(yè)鏈急需構(gòu)建自己的大數(shù)據(jù)分析平臺，深度連接用戶和工廠數(shù)據(jù)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級和創(chuàng)新，提升競爭力，占據(jù)全球產(chǎn)業(yè)鏈的頂端這是必要的。大數(shù)據(jù)不僅意味著企業(yè)的簡單數(shù)字化，而且意味著數(shù)據(jù)作為智能制造的核心驅(qū)動力，利用大數(shù)據(jù)整合產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈。目前產(chǎn)業(yè)鏈還存在以下四點問題：

（一）缺乏量化數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)的支持

產(chǎn)業(yè)鏈研究側(cè)重于理論定性分析和解釋，沒有相應(yīng)的量化數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)分析。今時不同往日，在大數(shù)據(jù)驅(qū)動下，各行業(yè)尤其是高新技術(shù)行業(yè)的發(fā)展模式正發(fā)生巨大的變革，智能制造、工業(yè)4.0等概念已經(jīng)滲透在了產(chǎn)業(yè)鏈的各大行業(yè)中。誰能準(zhǔn)確掌握原材料、零部件等相關(guān)企業(yè)的信息，誰能手握行業(yè)的數(shù)據(jù)就能站在一個較高的位置。與此同時，對特定產(chǎn)業(yè)鏈的系統(tǒng)研究主要集中在農(nóng)業(yè)部門，但很少有關(guān)于在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮重要作用的工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的系統(tǒng)和實證研究，這與這些產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位不相符。

（二）行業(yè)數(shù)據(jù)整合能力薄弱，缺少大數(shù)據(jù)集成的支撐技術(shù)和體系

由于大多數(shù)企業(yè)在數(shù)據(jù)整合的時候存在數(shù)據(jù)管理意識薄弱、技術(shù)方面有所欠缺、收集數(shù)據(jù)過度等問題，最終使得投資回報率較低，這不僅限制了企業(yè)數(shù)據(jù)集成優(yōu)勢的發(fā)揮，同時還影響產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)其他主體失去了及時響應(yīng)的競爭力。

（三）產(chǎn)業(yè)內(nèi)不同行業(yè)間的數(shù)據(jù)共享融合障礙

產(chǎn)業(yè)鏈上下游、產(chǎn)業(yè)內(nèi)不同行業(yè)、同行業(yè)的競爭企業(yè)之間相對獨立、關(guān)聯(lián)性弱、信息不共享等問題，導(dǎo)致企業(yè)間的數(shù)據(jù)融合存在障礙，要想建立產(chǎn)業(yè)鏈和達(dá)到產(chǎn)業(yè)鏈全景展示的目標(biāo)，必須通過技術(shù)實現(xiàn)企業(yè)間的數(shù)據(jù)安全共享和融合。

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N全歷史的分布式數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)，無法被篡改。其可追溯性確保數(shù)據(jù)從所有采集，交易，分配和計算分析步驟存儲在區(qū)塊鏈中，數(shù)據(jù)質(zhì)量保證了前所未有的強(qiáng)信任背書，這保證了企業(yè)間數(shù)據(jù)的安全共享和融合。

（四）機(jī)器決策還停留在決策輔助和決策支持水平

大多數(shù)現(xiàn)有的決策系統(tǒng)是決策支持系統(tǒng)或決策支持系統(tǒng)，因為以前的技術(shù)只能在決策層面上有用，人們通過對關(guān)鍵指標(biāo)的分析去做一些決策。但是平臺以產(chǎn)業(yè)地圖和產(chǎn)業(yè)鏈全景圖的形式展示某產(chǎn)業(yè)盡可能完整企業(yè)分布、企業(yè)信息、知識產(chǎn)權(quán)等，提供基于大數(shù)據(jù)的智能決策功能。智能決策系統(tǒng)是由輔助和自主兩部分組成，自主這一部分主要是集中在所謂的戰(zhàn)術(shù)級和運營級別的決策上。

二、區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)依托于現(xiàn)有信息技術(shù)，如分布數(shù)據(jù)存儲、哈希散列、數(shù)字簽名、非對稱加密等，同時加以獨創(chuàng)性的組合及應(yīng)用創(chuàng)新，以實現(xiàn)以前未實現(xiàn)的可信交易功能。通過對區(qū)塊鏈技術(shù)和典型的共識算法的分析，發(fā)現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)可以提升應(yīng)用系統(tǒng)的效率與安全性，在金融、物聯(lián)網(wǎng)、公共與社會服務(wù)、安全與隱私管理等領(lǐng)域有較廣闊應(yīng)用前景。

可信交易是區(qū)塊鏈技術(shù)代表性性能之一，因此，區(qū)塊鏈在基于信任的交易系統(tǒng)構(gòu)建中具有重要作用。例如，智慧城市利用信息整合技術(shù)和社會基礎(chǔ)設(shè)施管理的方法，為居民提供更好的服務(wù)，同時確保對可用資源進(jìn)行有效和最佳利用。類似地，智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，由于傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品物流模式已不能滿足市場需求，因此建立農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈追溯系統(tǒng)變得越來越迫切。通過收集，傳遞和分享農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)，加工，倉儲，配送和銷售環(huán)節(jié)中的真實數(shù)據(jù)，實現(xiàn)整個農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中可信信息的可追溯性，有效保證食品安全。

安全控制被認(rèn)為是分布交易中重要環(huán)節(jié)，是“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用中挑戰(zhàn)性技術(shù)問題。區(qū)塊鏈技術(shù)被認(rèn)為在可信交易與安全控制方面具有較明顯優(yōu)勢;在隱私控制方面雖然有一定薄弱性，但是可以通過設(shè)計更嚴(yán)格的合約驗證等機(jī)制加以改善。

醫(yī)療數(shù)據(jù)共享中的可信與安全控制是尤為關(guān)鍵的性能指標(biāo)，是阻礙區(qū)域健康信息化的重要技術(shù)問題。醫(yī)療數(shù)據(jù)共享可以使醫(yī)療系統(tǒng)更加智能，提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量。但是醫(yī)療數(shù)據(jù)時患者的個人隱私，應(yīng)該由患者擁有和控制。區(qū)塊鏈由于可以支持?jǐn)?shù)據(jù)安全共享，在健康醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)受到一定的研究關(guān)注。薛騰飛根據(jù)現(xiàn)階段國家對醫(yī)療機(jī)構(gòu)的評級方法以及信息中心配置規(guī)模設(shè)計了改進(jìn)的DPOS共識機(jī)制，支持醫(yī)療機(jī)構(gòu)間數(shù)據(jù)共享。

綜上所述，區(qū)塊鏈在金融、保險、電力、健康等不同領(lǐng)域的研究與應(yīng)用受到廣泛重視，其安全性、吞吐量、時間延遲等性能指標(biāo)尤其受到關(guān)注。研究者發(fā)現(xiàn)以Bitcorn為代表的公共區(qū)塊鏈為了保障可信交易而進(jìn)行的信用維護(hù)計算導(dǎo)致了對計算資源的大量需求。針對不同應(yīng)用領(lǐng)域特點，可以從參與交易的主體的準(zhǔn)入機(jī)制方面進(jìn)行設(shè)計，提高區(qū)塊鏈的效率及適用性。

三、基于區(qū)塊鏈的產(chǎn)業(yè)鏈大數(shù)據(jù)共享與流通架構(gòu)研究

本文基于區(qū)塊鏈技術(shù)研究產(chǎn)業(yè)鏈大數(shù)據(jù)共享與流通架構(gòu)體系，通過區(qū)塊鏈去中心化、開放自治、匿名不可篡改的特性，有效解決了數(shù)據(jù)泄露、敏感信息被盜用以及數(shù)據(jù)孤島等問題。具體的架構(gòu)圖如下：

數(shù)據(jù)層是所有的基礎(chǔ)，它是最底層的技術(shù)，主要實現(xiàn)了相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲、賬戶和交易的實現(xiàn)與安全這兩個功能。數(shù)據(jù)存儲是基于Merkle樹，利用區(qū)塊的方式和鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)，基本上以KV數(shù)據(jù)庫的方式完成持久化。賬號以及交易的實現(xiàn)都是數(shù)字簽名、哈希函數(shù)和非對稱加密技術(shù)等多種密碼學(xué)算法和技術(shù)，使得交易在去中心化的情況下具有安全性。通過區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)流通的接口，實現(xiàn)兩個不同主體（如數(shù)據(jù)供需雙方）之間數(shù)據(jù)的精確交換。

網(wǎng)絡(luò)層又被稱作點對點技術(shù)，它主要是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的連接和通訊，是沒有中心服務(wù)器且主要依靠用戶群交換信息的互聯(lián)網(wǎng)體系。不同于有中心服務(wù)器的中央網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對等網(wǎng)絡(luò)的每個用戶端不僅是一個節(jié)點，還具有服務(wù)器的功能，其主要特點是去中心化與健壯性等。

共識層是使得全網(wǎng)所有節(jié)點對交易及數(shù)據(jù)達(dá)成一致，通過PBFT（拜占庭容錯算法）等共識算法，使得交易的驗證和確認(rèn)在較短的時間內(nèi)完成，防止了范拜占庭攻擊、51%攻擊等多種共識攻擊，很好的保障了節(jié)點的安全性。

激勵層主要涵蓋了經(jīng)濟(jì)激勵的發(fā)行和分配機(jī)制，遵守規(guī)則參與記賬的節(jié)點在公有鏈中要求被激勵，同時不遵守規(guī)則的節(jié)點被懲罰，為了使得一整個系統(tǒng)向著良性循環(huán)的方向去發(fā)展，通過激勵措施去鼓勵節(jié)點參與區(qū)塊鏈的安全驗證的工作，區(qū)塊鏈系統(tǒng)利用適度的經(jīng)濟(jì)激勵機(jī)制且集成共識過程，進(jìn)而聚集大規(guī)模的節(jié)點參與進(jìn)來并達(dá)成了對區(qū)塊鏈歷史的穩(wěn)定共識。

應(yīng)用層就是基于以太坊虛擬機(jī)的方法來運行代碼最終實現(xiàn)智能合約，讓賬本具有可編程的特性，且在智能合約上加入前臺界面使其能夠與用戶交互，例如門戶網(wǎng)站、搜尋引擎、電子商城或是手機(jī)端上的 APP，進(jìn)行查詢、交易和管理。

本文構(gòu)建的數(shù)據(jù)共享和流通架構(gòu)中每一個區(qū)塊包含多個區(qū)塊記錄，區(qū)塊記錄包括發(fā)布、請求、批復(fù)等記錄類型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全、訪問行為可控，清晰劃分私有鏈和公有鏈，以及基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)訪問錯誤的處理和異常的管理等問題。

四、總結(jié)

產(chǎn)業(yè)鏈中的大數(shù)據(jù)作為重要的戰(zhàn)略資產(chǎn)，適用于各個行業(yè)和部門。其詳細(xì)應(yīng)用不僅支持業(yè)務(wù)運營和用戶體驗，還促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。未來研究的重要方向?qū)窃鯓釉邶嫶蟮漠a(chǎn)業(yè)鏈中整合并共享大數(shù)據(jù)，且挖掘出能夠有效應(yīng)用的地方。

參考文獻(xiàn)：

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[2]全詩凡，江曼琦.京津冀區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜度及其演變[J].首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)學(xué)報，2016，18（2）：42-49.

[3]薛騰飛，傅群超，王樅，et al.基于區(qū)塊鏈的醫(yī)療數(shù)據(jù)共享模型研究[J].自動化學(xué)報，2017（09）：73-80.

作者簡介：

鄭一明（1994.2-），男，漢族，浙江臺州人，在讀碩士;研究方向：數(shù)據(jù)挖掘、區(qū)塊鏈等。

江有歸（1975.9-）男，漢族，浙江開化人，碩士，董事長兼總工程師;研究方向：大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等。

周 ?軍（1983.9-）男，漢族，安徽巢湖人，本科，技術(shù)總監(jiān);研究方向：區(qū)塊鏈。