基于区块链技术的药品质量安全追溯系统构建研究
来源:用户上传
作者:
摘要：本文主要分析了区块链技术在药品追溯的应用可行性，对现阶段的药品质量安全追溯体系的解决方案进行了设计和优化，提供了基于区块链技术的药品质量追溯系统的架构设计，构建了一个基于区块链技术的药品质量安全追溯系统，解决之前存在的数据伪造、数据篡改、身份验证和信任机制等问题。
关键词：区块链;药品追溯;系统构建
中图分类号：TP393 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）02-0230-02
1 药品质量安全追溯的发展现状
对于广大病患来说，药品就是日常生活中如同食物一样重要的物品，对慢性病患者来说，更是如此。药品的质量安全是否能够得到保证，对他们来说至关重要。但药品从生产制作、仓储运输到终端销售这一过程中，涉及的环节过多，如何把控药品质量安全成为药品追溯的首要问题。
现阶段药品质量安全追溯的解决方案主要是通过二维码、RFID、短信或者物联网等技术，将药品从原材料采购、生产制作和加工、流通销售等产业链相关数据进行记录，追踪药品的来源和去向，保证了药品信息的可追溯，从而保证病患的用药安全[1][2][3]。目前，大多数的药品追溯系统采用的是中心式的存储模式，追溯数据容易受到人为攻击和篡改，系统的可靠性和数据的完整性也就无法得到保证[4]。
2 区块链技术概况及其在药品追溯的应用可行性分析
2.1 区块链技术原理
区块链是一种数据以区块为单位产生和存储，并按照时间顺序首尾相连形成链式结构，同时通过密码学保证不可篡改、不可伪造及数据传输访问安全的去中心化分布式网络系统[5]。
2.2 区块链技术特性
区块链具有去中心化、集体维护和信息不可篡改等基本特性。区块链没有一个统一的中心，数据分布式存储，并且每个节点是对等的。数据存储按照特定的时序组织并且采用密码学原理加密，使得数据不可篡改并且可以追溯。数据的创建和维护有所有参与方共同参与，任何一方都不能在不经过其他参与方允许的情况下独立对数据进行维护[6]。
2.3 区块链技术应用在药品质量安全追溯系统的优势
（1） 去中心化的分布式存储保证数据的一致性
区块链使用了协议规定的密码机制进行认证，保证不会被篡改和伪造，因此任何记录在区块链上的信息都是可以被追踪和查询到的。如果有人想修改区块链中的数据，需要把整个链条上的加密数据进行破解和修改，其难度和代价极大，几乎不可能完成[6]。同时，区块链构建了一个分布式结构的网络系统来保证数据库的严谨性。数据库中的所有数据都实时更新并存放于所有参与记录的网络节点中。这样即使药品质量安全追溯系统中的部分节点损坏或被攻击，也不会影响整个数据库的数据记录与信息更新。
（2） 非对称加密实现了身份验证，解决信任问题
区块链用密码学方法解决了信任问题，并实现了安全和不可更改的特性。在区块链的分布式网络里，节点之间进行通信并达成信任，通过数字签名实现身份的确认以及信息真实性、完整性的验证[6]。在区块链中，非对称加密的重要应用就是数字签名，保证数据的真实性和合法性，保证区块里的任何数据都没有经过篡改。药品质量安全追溯系统是复杂的网络系统，存在多个利益相关者，他们在信息系统中有非常复杂的交互动作。具有隐私最大化算法的分布式区块链网络可以解决数据共享和隐私之间的矛盾，最大化确保数据处理的安全性和机密性。
2.4 区块链技术实现药品质量安全追溯的基本思路
通过将区块链技术应用到药品质量安全追溯的过程中，其独有的链状结构、时间戳、散列算法和非对称加密等核心要素，使得录入到区块链上的数据难以被篡改，保证了数据的可靠性。
药品质量安全追溯体系中的相关参与方共同负责将数据记录到区块链上的各自节点，他们同时也是所有链上节点和分布式数据库的维护者。药品监管部门、独立的第三方质量检验检测机构和用户也同时进驻区块链系统，在链上充当监督节点的角色，杜绝了由一家企业或机构管理整个数据的情况，防止数据造假和篡改。如果发生药品质量安全的问题，药品监管部门可以在第一时间发现并启动有效的追责机制。用户通过参与到区块链系统中，可以方便和准确地了解药品质量安全追溯的信息，从而辨别药品真伪，也能够和药品监管部门形成联动的监督机制。
3 基于区块链技术的药品质量安全追溯系统的构建
3.1 架构设计
利用区块链技术作为底层架构，搭建药品质量安全追溯系统，能有效解决信息溯源的各自问题。在区块链上，每个参与方的数据都可以共享，解决了传统追溯系统中的数据冗余问题。区块链技术还具有不可篡改、隐私性和安全性的特点，能够保障用户数据的隐私安全。
基于区块链技术的药品质量安全追溯系统采用五层架构，分为基础层、平台层、API层、外部交互层和用户层，如图1所示。基础层包括数据区块、链式结构、分布式存储、加密计算、对等网络和验证机制。平台层包括智能合约、账本记录、事务系统、成员管理、状态管理、共识机制、事件分发、加密服务和安全的点对点通信机制。API层包括外部接口、用户API和管理API。外部交互层包括链外数据和非原生应用。用户层包括用户应用和管理应用。
3.2 药品质量安全追溯系统的流程设计
基于上述药品质量安全追溯系统的架构设计，具体流程包括：
（1） 将追溯系统的参与方，包括供应商、制造商、物流承运商、末端派送方和终端客户，组成一个联盟，利用区块链平台，通过适当的机制激励各个参与节点记录数据。多方对产生的数据同时进行确认，保证数据记录不可篡改。
（2） 运用区块链技术，定义各方需要上传到区块链上的信息，并指定要通过区块链共享的信息。追溯系统的各个参与方将定义的信息及时上传到区块链，并通过账号授权管理和应该程序，进行数据信息的确认和接收。
（3） 追溯系统的各个参与方将追溯信息和追踪记录存储在区块链上，保证区块链上的数据真实有效、不可篡改，以便精准追溯和责任界定。
（4） 通过管理应用和验证机制，对追溯系统的各个参与方进行身份识别和管理，并对其进行相应的评估。区块链加密算法与授权访问机制，确保了数据的安全性和隐私性。
4 结论
本文主要分析了区块链技术在药品追溯的应用可行性，对现阶段的药品质量安全追溯体系的解决方案进行了设计和优化，解决之前存在的數据伪造、数据篡改、身份验证和信任机制等问题。本文提供了基于区块链技术的药品质量追溯系统的架构设计，构建了一个基于区块链技术的药品质量安全追溯系统。
参考文献：
[1] 奚燕，洪军，吴旌.基于二维码技术构建中药饮片质量追溯系统[J].药学服务与研究，2019，19（02）：156-158.
[2] 孙莉. 基于RFID和ZigBee的道地中药材质量追溯系统的分析及实现[D].宁夏大学，2017.
[3] 唐瑞弦，施明毅，温川飙，赵姝婷，杨超.基于物联网技术的中药饮片生产质量追溯系统设计与实现[J].科技创新导报，2018，15（20）：144-146+148.
[4] 张朝栋，王宝生，邓文平.基于侧链技术的供应链溯源系统设计与实现[J/OL].计算机工程：1-9[2019-09-21].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/31.1289.TP.20190826.0942.003.html.
[5] 黄俊飞，刘杰.区块链技术研究综述[J].北京邮电大学学报，2018，41（02）：1-8.
[6] 中本聪.比特币： 点到点的电子现金系统[EB/OL].https：//bitcoin.org/bitcoin.pdf， 2008-10-31.
【通联编辑：王力】
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15128047.htm
