摘要：区块链是由多个独立节点参与的分布式数据库系统, 具有不易修改、不易伪造、可追溯的特点, 区块链能够对所发生过的各种信息进行记录。针对农产品电商劣币驱逐良币阻碍农产品经营可持续发展问题, 将区块链应用其中能够解决这些问题, 实现农业可持续发展。基于此, 在阐述区块链的基础上, 分析区块链在农业领域中的应用前景与挑战。

2016年1月, 中国人民银行数字货币研讨会在北京召开, 会议上充分肯定了数字货币在降低货币发行、减少流通成本、促进经济活动发展等方面的作用, 同时提出央行要尽早推行数字货币的政策。截至2016年9月, 市场上流动的数字货币中, 比特币占据最大比重, 达79%。在以比特币为代表加密数字货币的普及和发展下, 越来越多的学者开始

1 区块链的内涵和特点

1.1 内涵

区块链是在比特币的基础上发展起来的一种技术, 也被人们称作分布式总账技术, 主要是指以去中心化和去信任的方式来集体维护一个可靠数据库的技术操作方案。区块链能够实现多方在系统操作中的参与, 通过一连串密码学来形成数据块, 在所形成的数据块中包含了一定时间范围内系统内部的全部数据信息, 并生成数据指纹。

在不需要第三方机构监管的情况下, 应用这种数字货币能够有效解决电子货币交易双方身份确认问题, 实现了交易双方的直接支付, 提高了交易效率、降低了交易成本[1]。

在比特币的快速发展下, 关于区块链技术的研究和应用范围也不断扩展, 总体发展态势良好, 被人们认为计算机操作领域的第五次技术创新, 同时, 区块链也代表了下一代云计算技术发展的基本雏形。

1.2 特点

传统的数据库操作一般包括增加、删减、更改、查询四种操作, 被简称为CRUD (4个字母分别代表创建、读取、更新、删除) 。经过净化发展的区块链分布式数据库抛弃了传统数据库更新和删除操作, 重新赋予了数据库新的应用特点, 即不可更改和不可抵赖 (CROSS) 。在常规应用中, 区块链会被严格按照时间的顺序进行组合, 数据之间的关联性决定了数据库的可追溯性, 区域之间的逻辑关系代表了数据库的可追溯性。区域链数据在去中心化的P2P网络能够实现对所有网络点的开放, 减少了对网站访问的限制。

区块链的特点具体可以概括为以下几点。第一, 去中心化。在区块链的整个中心网络中不存在管理机构, 呈现的是一种分布式网络结构。在网络中, 各个网络节点对应的权限对等。第二, 自治性。区块链系统内部采取统一协商管理, 整个操作规范和协议操作能够在安全的环境中进行交换[2]。第三, 安全可靠性。区块链系统管理应用非对称密码学技术来对各个交易数据信息实行加密处理。第四, 公开透明性。区块链系统的所有交易记录和信息能够在网络上公开展现, 打破了原有系统信息的不对称。

2 区块链的技术原理

2.1 技术基础

2.1.1 P2P网络

在由服务器和客户端共同组成的网络结构中, P2P平台上各个节点拥有平等的地位, 各客户端之间能够进行有效的沟通交流。P2P平台发展分为结构和非结构两种, 有结构应用一致性哈希表来构建各个节点之间的路由表, 非结构的P2P网络平台各个节点之间路由采取的是广插式, 各个节点在应用操作的过程中都能够向相关节点发送相应的数据信息, 在一定的网络下实现各种信息的有效传递。

2.1.2 非对称加密和数字签名

非对称加密会使用一对公钥和私钥来对信息进行加密处理, 一个公钥加密的内容只有应用对应的私钥才能解密[3]。同时, 应用数字签名能够保证各类信息的操作安全。在发送信息时, 信息发送者会对信息进行处理, 通过数字签名来保证信息的安全。信息接收者在接收到信息之后能够应用相应的公钥解密。

2.1.3 哈希算法

这种算法也被人们称作是散列函数, 主要是将任意一组长度的值映射形成一组固定长度的值, 这些值被命名为哈希值。在现阶段, 哈希算法的特点具体表现在以下几个方面:一是单向性, 哈希算法数值的录入不能反向操作;二是定时性, 不同长度的字符输入之后会得到不同的哈希值, 所花费的时间大抵相同;三是输入长度的固定性;四是随机性, 在输入数值时如果出现了相应的变化, 最终所输出的哈希值也存在差别。

2.2 数据结构

区块链的应用以区块为基本组织单位, 每个区块具体由区块头和区块体共同组成。其中, 区块头包含了区块的版本号、前一个区块的地址位置和目标哈希值, 区块之间需要按照时间的先后顺序来组成形成的链式结构, 实现对某一个时间范围内交易的记录。区块区域中的所有交易记录会构建成二叉树结构类型, 并最终生成根节点写入区块头。

3 区块链在现代农业领域中的应用前景

3.1 物联网区块链

现阶段, 农业推广发展面临的重要问题是成本费用高和维护费用高, 同时, 一些农业维护操作性能不理想, 加上物联网的中心化管理, 在物联网应用操作设备增加的情况下无法实现对数据信息的有效处理, 在无形中也增加了物联网的发展成本。区块链和物联网的结合发展, 能够实现对农业设备的自动化维护管理, 并能在最大限度上降低农业维护费用, 实现农作物联网的规模化、统一化发展。

3.2 大数据区块链

在互联网的快速发展下, 数据库结构也发生了相应的变化, 数据库技术也实现了深入发展。在社会经济和科技的发展下, 信息技术被广泛地应用在农户发展中, 在农业生产建设领域打造了规模化的数据库信息采集系统, 在数据信息的规模化发展下如何保证各种数据信息的安全性、有效性成为该领域发展需要思考的问题[4]。区块链和大数据的结合加强了数据信息的真实性, 同时也实现了数据信息的不可伪造发展。

3.3 质量安全追溯区块链

伴随现代化农业的深入发展, 农产品生产地和消费地之间的距离较远, 农产品在生产销售过程中可能产生的各种费用将无法估计, 同时对农产品生产过程中所需要应用的各种化肥、农药数量、程度也无法估计。由此使得消费者对农产品的认可和信誉程度降低, 不利于现代农业的长远化发展。区块链和农产品质量安全的挂钩发展使得农产品数据信息一旦被记录将不会被更改, 通过先进技术形式解决了各种因素对农产品安全生产的影响。

3.4 农村金融区块链

在缺乏有效抵押物的情况下, 农民是很难获得贷款的。为此, 农业发展需要重点解决农民贷款问题, 应用区块链能够在去中心化P2P的基础上打造信用抵押机制, 在打破区域局限的情况下, 从更为广泛的金融市场中寻求农民贷款。

另外, 在新型农业经营主体申请贷款时, 需要提供完善的信用信息, 并需要牢靠银行的担保, 同时, 保险征信机构还需要对相应的数据信息进行记录分析。在这个过程中, 保险部门和征信机构所提供的信息可能存在不完整、不准确、成本费用高的问题, 区块链以其自身先进的程序算法能够记录分析这些信息, 之后将分析的信息存储在区块链网络中[5]。信息一旦被登记就很难再被篡改, 同时, 在信息的使用上也比较开放、透明, 在最大限度上发挥出信息的作用。

3.5 农业保险区块链

农业保险的种类较少、涵盖范围有限, 在争取保险的过程中经常会出现骗保的问题, 农业保险和区块链的结合能够在农业产权交易、农业知识产权维护方面得到进一步拓展发展, 并在保证保险安全的情况下简化农业保险操作流程。另外, 区块链中还有一种智能合约, 将智能合约理念应用到农业保险中能够实现农业保险赔付的智能化操作。

3.6 供应链区块链

供应链是农产品从加工到生产、从生产到销售、从原料到成品、从成品到销售等的一系列过程。随着现代农业的深化发展, 供应链涉及的范围更加广泛, 有的大型农业发展供应链环节甚至会达到上百个流程。在供应链的强大化发展下, 供应链的管理追踪则会遇到更多困难。区块链和供应链管理的结合能够以分账的形式记录供应链农产品生产全过程操作, 包括产品生产厂家、产品价格、产品日期、产品质量等内容。在这种去中心化的操作记录下, 减少了农产品生产加工延误现象的发生。

4 区块链在现代农业领域应用中存在的问题

4.1 技术需要优化

区块链在现代农业领域的应用处于初步发展阶段, 区块链的底层应用技术还存在一定的局限。现阶段, 区块链在农业领域应用的最大问题表现在吞吐量、延迟时间、容量和宽带等方面。在现代农业的不断发展下, 如何革新区块链技术, 实现区块链技术和农业发展的融合成为有关人员需要思考的问题。

4.2 技术进入门槛较高

区块链技术的应用比较复杂, 在具体操作中涉及计算机学、密码学、人工智能等多种学科, 可见, 区块链技术的应用需要跨学科。在刚开始应用这种技术时, 一般工作人员很难在较短的时间内掌握这项技术。同时, 农业信息化也是我国信息化发展的短板, 现代农业发展缺乏高素质的信息化人才, 从事农业生产人员大多不懂农业信息化知识, 因而也无法将区块链技术充分应用到现代农业发展领域。可见, 区块链技术进入到现代农业发展中的门槛较高[6]。

4.3 应用安全问题

区块链技术在较大的网络环境中发展, 在发展过程中面临网络各种威胁影响, 通过有关机制进一步证明了相关节点在掌握了区块链中能超过一般的算力就能够实现对数据信息篡改和伪造。另外, 区块链技术还选择了非对称加密技术进行信息交互, 在密码学、数学计算等技术的发展下, 非对称加密技术应用发展面临被破解的应用风险。

4.4 应用效率问题

以比特区块链为例, 比特币区块链每秒仅能支持7笔交易的处理。另外, 比特币区块生成时间控制在10分钟个, 智能交易在10分钟之后就能够被确认[7]。这样的设置对于一些小额高频或者时间明暗的交易场景来讲, 区块链本身应用会受到限制。

4.5 资源问题

区块链的Po W证明机制解决了比特币发行、交易和验证的功能问题, 在很大程度上保证了系统应用的安全、稳定性。但是将其应用到现代农业发展中, 每次只有一个农业区会获得记账权意味着其他农业区计算能力的浪费。同时, 各个节点的算力被用来解决一个没有实际意义的数学问题。另外, 区块链消息广播带来的信息风暴加大了网络安全隐患, 甚至还会带来网络瘫痪现象。

4.6 区块链在农业领域的应用场景较少

区块链常见的应用场景被划分成虚拟货币类、记录公证类、智能合约类等多种那类型, 但是这些应用场景有一些和现代农业发展不相关, 区块链的应用场景不符合现代农业发展的特点和需要。为此, 在区块链和现代农业发展关联过程中需要相关人员进一步拓展区块链的应用场景, 充分进一步发挥出区块链在农业发展的价值。

5 结语

伴随以比特币为代表的数字加密货币的快速发展, 区块链技术成为学术界和相关学者思考、研究的重点。区块链技术发展中的去中心化信用、不可篡改和可编程等特点使其在社会发展的多个领域都得到了广泛的应用。但从实际应用情况来看, 区块链技术在现代农业发展领域的应用还处于起步阶段, 应用效果和领域范围还有待提高。文章在介绍了区块链技术内涵、特点、技术基础和数据结构的基础上, 具体分析了区块链技术在现代农业领域的应用以及应用局限, 希望能让相关人员进一步了解区块链在农业领域的应用前景和挑战, 从而为更好实现区块链技术和农业发展结合而不断努力。

来源：南方农业2017年26期