基于区块链技术的产业链数据共享与流通研究
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摘 要：随着知识经济、信息社会和经济全球化的快速发展，企业之间的相互关系越来越紧密，越来越难以通过市场交易实现各企业之间的合作。因此，市场与企业间的产业链是协调分工与合作的重要形式之一。本文提出基于区块链的产业链大数据共享与流通架构，研究各行业、企业间的数据共享和融合问题，提升企业数据整合能力，提高数据安全性，加快产业链的发展。
关键词：产业链;大数据;区块链;数据共享
基金项目：2018年杭州市重大科技创新项目“面向产业智能决策的区块链数据融合共享与开放服务平台”（20182011A21）。
一、产业链现状与存在的问题
目前对于产业链的研究主要是理論方面和应用方面，理论方面的研究者多关注产业链的概念和含义、结构和类型、建设和传导机制、运行和稳定机制以及优化和整合研究。而应用方面的研究学者们主要关注基于某一行业的产业链研究和基于空间分布的区域产业链研究。
在产业链的应用中，一些学者专注于特定行业的产业链研究。其中，农业产业链和电子信息产业链更加突出。学者们对农业产业链的内涵、类型、优化方式、经济效应等内容都进行了较为全面的研究。如李杰义分析了农业产业链的内涵、类型及其区域经济效应。目前，产业链研究机构涉及更广泛的领域，并且正在向农业以外的其他行业扩展。如生态产业方面、电子信息产业方面和能源产业方面等。通过分行业的产业链研究，学者分析了各行业的特点，运行机制和演化规律，提出了相应的建设方法，创新模式和优化方法等，对提升产业链综合竞争力和促进具体产业的发展具有实践意义。
基于空间分布的区域产业链研究逐渐成为产业链研究的热点，逐步将工业经济理论应用于区域经济发展。
这类研究将从空间经济，地理经济和区域经济的角度关注产业链的空间分布特征，经济效应，产业链，区域发展关系，以促进产业链的建设，优化和调整。全诗凡从区域产业链的角度研究京津冀地区的经济一体化。区域产业链的研究对于确定区域优势产业、促进城乡区域统筹发展、促进区域经济发展具有重要的现实意义。
大数据已成为智能制造的重要推动力。随着工业4.0的推进，各产业链急需构建自己的大数据分析平台，深度连接用户和工厂数据，促进产业升级和创新，提升竞争力，占据全球产业链的顶端这是必要的。大数据不仅意味着企业的简单数字化，而且意味着数据作为智能制造的核心驱动力，利用大数据整合产业链和价值链。目前产业链还存在以下四点问题：
（一）缺乏量化数据和大数据的支持
产业链研究侧重于理论定性分析和解释，没有相应的量化数据和大数据分析。今时不同往日，在大数据驱动下，各行业尤其是高新技术行业的发展模式正发生巨大的变革，智能制造、工业4.0等概念已经渗透在了产业链的各大行业中。谁能准确掌握原材料、零部件等相关企业的信息，谁能手握行业的数据就能站在一个较高的位置。与此同时，对特定产业链的系统研究主要集中在农业部门，但很少有关于在国民经济中发挥重要作用的工业产业链的系统和实证研究，这与这些产业在经济发展中的地位不相符。
（二）行业数据整合能力薄弱，缺少大数据集成的支撑技术和体系
由于大多数企业在数据整合的时候存在数据管理意识薄弱、技术方面有所欠缺、收集数据过度等问题，最终使得投资回报率较低，这不仅限制了企业数据集成优势的发挥，同时还影响产业链内其他主体失去了及时响应的竞争力。
（三）产业内不同行业间的数据共享融合障碍
产业链上下游、产业内不同行业、同行业的竞争企业之间相对独立、关联性弱、信息不共享等问题，导致企业间的数据融合存在障碍，要想建立产业链和达到产业链全景展示的目标，必须通过技术实现企业间的数据安全共享和融合。
区块链是一种全历史的分布式数据库存储技术，无法被篡改。其可追溯性确保数据从所有采集，交易，分配和计算分析步骤存储在区块链中，数据质量保证了前所未有的强信任背书，这保证了企业间数据的安全共享和融合。
（四）机器决策还停留在决策辅助和决策支持水平
大多数现有的决策系统是决策支持系统或决策支持系统，因为以前的技术只能在决策层面上有用，人们通过对关键指标的分析去做一些决策。但是平台以产业地图和产业链全景图的形式展示某产业尽可能完整企业分布、企业信息、知识产权等，提供基于大数据的智能决策功能。智能决策系统是由辅助和自主两部分组成，自主这一部分主要是集中在所谓的战术级和运营级别的决策上。
二、区块链技术
区块链技术依托于现有信息技术，如分布数据存储、哈希散列、数字签名、非对称加密等，同时加以独创性的组合及应用创新，以实现以前未实现的可信交易功能。通过对区块链技术和典型的共识算法的分析，发现区块链技术可以提升应用系统的效率与安全性，在金融、物联网、公共与社会服务、安全与隐私管理等领域有较广阔应用前景。
可信交易是区块链技术代表性性能之一，因此，区块链在基于信任的交易系统构建中具有重要作用。例如，智慧城市利用信息整合技术和社会基础设施管理的方法，为居民提供更好的服务，同时确保对可用资源进行有效和最佳利用。类似地，智慧农业应用中，由于传统农产品物流模式已不能满足市场需求，因此建立农产品供应链追溯系统变得越来越迫切。通过收集，传递和分享农产品在生产，加工，仓储，配送和销售环节中的真实数据，实现整个农产品供应链中可信信息的可追溯性，有效保证食品安全。
安全控制被认为是分布交易中重要环节，是“互联网+”应用中挑战性技术问题。区块链技术被认为在可信交易与安全控制方面具有较明显优势;在隐私控制方面虽然有一定薄弱性，但是可以通过设计更严格的合约验证等机制加以改善。
医疗数据共享中的可信与安全控制是尤为关键的性能指标，是阻碍区域健康信息化的重要技术问题。医疗数据共享可以使医疗系统更加智能，提高医疗服务质量。但是医疗数据时患者的个人隐私，应该由患者拥有和控制。区块链由于可以支持数据安全共享，在健康医疗领域已经受到一定的研究关注。薛腾飞根据现阶段国家对医疗机构的评级方法以及信息中心配置规模设计了改进的DPOS共识机制，支持医疗机构间数据共享。 综上所述，区块链在金融、保险、电力、健康等不同领域的研究与应用受到广泛重视，其安全性、吞吐量、时间延迟等性能指标尤其受到关注。研究者发现以Bitcorn为代表的公共区块链为了保障可信交易而进行的信用维护计算导致了对计算资源的大量需求。针对不同应用领域特点，可以从参与交易的主体的准入机制方面进行设计，提高区块链的效率及适用性。
三、基于区块链的产业链大数据共享与流通架构研究
本文基于區块链技术研究产业链大数据共享与流通架构体系，通过区块链去中心化、开放自治、匿名不可篡改的特性，有效解决了数据泄露、敏感信息被盗用以及数据孤岛等问题。具体的架构图如下：
数据层是所有的基础，它是最底层的技术，主要实现了相关数据的存储、账户和交易的实现与安全这两个功能。数据存储是基于Merkle树，利用区块的方式和链式结构实现，基本上以KV数据库的方式完成持久化。账号以及交易的实现都是数字签名、哈希函数和非对称加密技术等多种密码学算法和技术，使得交易在去中心化的情况下具有安全性。通过区块链的数据流通的接口，实现两个不同主体（如数据供需双方）之间数据的精确交换。
网络层又被称作点对点技术，它主要是实现网络节点的连接和通讯，是没有中心服务器且主要依靠用户群交换信息的互联网体系。不同于有中心服务器的中央网络系统，对等网络的每个用户端不仅是一个节点，还具有服务器的功能，其主要特点是去中心化与健壮性等。
共识层是使得全网所有节点对交易及数据达成一致，通过PBFT（拜占庭容错算法）等共识算法，使得交易的验证和确认在较短的时间内完成，防止了范拜占庭攻击、51%攻击等多种共识攻击，很好的保障了节点的安全性。
激励层主要涵盖了经济激励的发行和分配机制，遵守规则参与记账的节点在公有链中要求被激励，同时不遵守规则的节点被惩罚，为了使得一整个系统向着良性循环的方向去发展，通过激励措施去鼓励节点参与区块链的安全验证的工作，区块链系统利用适度的经济激励机制且集成共识过程，进而聚集大规模的节点参与进来并达成了对区块链历史的稳定共识。
应用层就是基于以太坊虚拟机的方法来运行代码最终实现智能合约，让账本具有可编程的特性，且在智能合约上加入前台界面使其能够与用户交互，例如门户网站、搜寻引擎、电子商城或是手机端上的 APP，进行查询、交易和管理。
本文构建的数据共享和流通架构中每一个区块包含多个区块记录，区块记录包括发布、请求、批复等记录类型，实现数据安全、访问行为可控，清晰划分私有链和公有链，以及基于区块链技术的数据访问错误的处理和异常的管理等问题。
四、总结
产业链中的大数据作为重要的战略资产，适用于各个行业和部门。其详细应用不仅支持业务运营和用户体验，还促进了国民经济的发展，促进信息产业创新。未来研究的重要方向将会是怎样在庞大的产业链中整合并共享大数据，且挖掘出能够有效应用的地方。
参考文献：
[1]李杰义.农业产业链的内涵、类型及其区域经济效应[J].理论与改革， 2009（5）：143-146.
[2]全诗凡，江曼琦.京津冀区域产业链复杂度及其演变[J].首都经济贸易大学学报，2016，18（2）：42-49.
[3]薛腾飞，傅群超，王枞，et al.基于区块链的医疗数据共享模型研究[J].自动化学报，2017（09）：73-80.
作者简介：
郑一明（1994.2-），男，汉族，浙江台州人，在读硕士;研究方向：数据挖掘、区块链等。
江有归（1975.9-）男，汉族，浙江开化人，硕士，董事长兼总工程师;研究方向：大数据、区块链等。
周 军（1983.9-）男，汉族，安徽巢湖人，本科，技术总监;研究方向：区块链。
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