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基于区块链的药品供应链系统的分析与设计

摘要：由于假药事件层出不穷，药品的安全问题成为了公众关注的重点。在传统供应链模式下，供应链各主体相对独立，没有进行信息交互，数据存储在中心数据库中，这导致了药品数据不透明、中心数据被篡改等问题。文章针对传统的供应链系统存在的问题，提出了基于区块链的药品供应链系统，采用HyperledgerFabric作为联盟链开发平台。供应链各主体作为联盟链中的节点加入区块链网络，进行药品数据的上链以及区块的共识操作；在药品运输过程中采用物联网技术，利用RFID标签对运输的数据进行双重验证，确保了数据的安全性和真实性；在数据存储方面，引入IPFS文件系统，将上链数据存入IPFS，对返回的哈希值进行上链，实现数据的“链下存储，链上索引”。

关键词：区块链；联盟链；物联网；供应链；药品溯源系统

0??引??言

随着人们生活质量不断提高，人们对健康方面的意识也在不断提高，因此，与健康息息相关的药品的市场规模不断扩大，导致了供应链的快速增长，涵盖药品的生产、流通、销售等方面。药品供应链追踪对保证药品质量有着至关重要的作用[1]，然而传统药品供应链模式也暴露了信息流通不畅、缺乏可追溯性以及数据造假等问题，因此，国家和企业也在考虑采用先进的技术来改善药品供应链的管理，以提高药品的质量和安全性。例如，引入区块链、物联网以及大数据分析等技术，这些技术经过广泛的应用，提高了药品的可追溯性和透明性，有助于减少药品假冒、欺诈和流通等问题。

在药品供应链方面，从一般供应链到运用物联网技术再到运用区块链技术，越来越多的学者针对如何加强药品的安全性以及真实性做了研究，李诗杨等[2]构建了药品双渠道供应链模型分散式与集中式决策下的理论模型。黄莉娟等[3]将第三方物流服务商引入到药品供应商链系统，并对药品供应链的博弈进行了分析。曹允春等[4]通过区块链技术的特征定性分析药品逆向供应链的可行性，并结合系统动力学方法对药品逆向供应链构建仿真模型。黄哲等[5]针对传统供应链流通环节冗余、供应链主体间信息不能共享的问题提出基于SCOR模型的药品供应链评价指标体系，并与区块链结合，解决了信息共享及资金流等问题。Alam等[6]通过区块链技术与二维码的结合来验证市场上的缺陷，增强了药品安全性。Musamih等[7]利用智能合约和去中心化的链下存储消除了对中介结构的需求，提高了产品的可追溯性。

1??相关理论介绍

1.1??区块链概述

区块链是一种去中心化的分布式账本技术，它将交易记录以及其他数据以块的形式链接在一起来实现安全、透明和不可篡改的数据存储。每个数据块都包含了前一个块的哈希值，形成了一个链式结构。区块链的应用领域非常广泛，最著名的是加密货币（比特币）的底层技术，但它还可以应用于数字交易、供应链管理、身份验证等领域。由于其具有安全性和透明性，区块链被认为具有革命性的潜力，有助于提高交易效率、降低成本，并促进可信的数据交换，因此受到企业，尤其是金融、供应链等机构的追捧[8]。

1.2??相关技术

1.2.1??HyperledgerFabric

Hyperledger是一个开源项目，由Linux基金会于2015年发起，旨在促进区块链技术的进步。它涵盖了全球各个领域，包括金融、银行、物联网、供应链、制造等行业，致力于建立一个开放的平台，以满足不同行业的需求，并简化业务流程。本文在药品供应链主体之间利用Hyperledger搭建联盟链，生产厂商、物流商以及销售商作为联盟链内的一个节点加入区块链网络。

1.2.2??IPFS

IPFS是一种点对点的分布式文件系统，其目标是建立一个全球性的、能够通过内容哈希地址访问的文件储存和传递系统。与传统的基于中心服务器的Web架构不同，IPFS采用分布式网络协议和技术，将文件分散储存在网络的多个节点上，从而提高数据的可靠性和可用性。这意味着无论文件在何处，其内容都是可验证和可访问的，而且没有单一故障点，为用户提供更加去中心化和弹性的数据存储和访问方式。本文在供应链各主体数据上链时将数据存储到IPFS中，通过返回的哈希值经过联盟链内节点共识后存储在区块链网络中。

1.2.3??RFID

RFID是一项自动识别技术，旨在追踪、识别和有效管理物品、动物或个人。它依赖射频通信原理，允许数据的传输和接收，以实现对物品的独特标识和跟踪。这一技术可以帮助实现对物品的智能管理和监控，而无需直接接触它们，从而提高效率和安全性。本文在药品出厂时贴上RFID标签，各供应链主体将要上链的数据存储至RFID标签内，收货方通过扫描RFID标签的内容与上链数据对比，实现对药品数据的双重验证。

2??供应链系统的流程分析

基于区块链的药品供应链管理系统涉及3个关键环节：生产厂商（包括加工厂）、物流商