Truy xuất nguồn gốc nông sản ứng dụng Blockchain

Bài viết này tập trung trình bày giải pháp tăng cường độ tin cậy của hệ thống ezCheck bằng cách ứng dụng công nghệ Blockchain thông qua một số kịch bản thử nghiệm.

Hoàng Mạnh Thắng, Hoàng Thị Thu TRUY XUẤT NGUỒN GỐC NƠNG SẢN ỨNG DỤNG BLOCKCHAIN Hồng Mạnh Thắng, Hồng Thị Thu Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Tóm tắt:1Hiện vấn nạn hàng giả, hàng nhái, hàng lưu thơng khơng có nguồn gốc xuất xứ, sản phẩm chứa chất cấm, độc hại ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe người tiêu dùng, truy xuất nguồn gốc xem giải pháp để giải vấn nạn thực truy xuất nguồn gốc trở thành vấn đề nóng quan tâm tồn cầu Giải pháp truy xuất kiểm tra nguồn gốc sản phẩm ezCheck [1] phát triển nhằm giải vấn đề nêu Tuy nhiên, liệu ezCheck lưu trữ tập trung nhóm server Các thơng tin bị sửa xóa người quản trị, hacker; dẫn tới độ tin cậy liệu chưa cao Bài báo tập trung trình bày giải pháp tăng cường độ tin cậy hệ thống ezCheck cách ứng dụng công nghệ Blockchain thơng qua số kịch thử nghiệm Từ khóa: Blockchain, ezCheck, QRcode, chống giả, truy xuất nguồn gốc I MỞ ĐẦU Các hệ thống truy xuất nguồn gốc hạn chế định, chưa đáp ứng mong muốn người tiêu dùng Hệ thống ezCheck giải pháp xác thực nguồn gốc (XTNG) sản phẩm, hàng hóa phát triển Viện cơng nghệ Thơng tin Truyền thông CDIT [1], chống hàng giả gắn kết người tiêu dùng với doanh nghiệp thời đại số cách tạo kênh thông tin chiều thông suốt, minh bạch doanh nghiệp người tiêu dùng (NTD) với chế xác thực thông minh Giải pháp sử dụng công nghệ bảo mật tiên tiến thông minh nhằm tạo thuận lợi tối đa cho người sử dụng sản phẩm (NSD) Ngồi việc XTNG sản phẩm hàng hóa, ezCheck cịn cung cấp thêm thông tin mà người tiêu dùng (NTD) cần biết khác thông tin lô hàng, sản phẩm, nhà sản xuất (NSX) NTD cảnh báo gói hàng/lơ hàng có nguy bị làm giả hay khuyến cáo hạn sử dụng hết Với thao tác tải ứng dụng ezCheck smartphone đăng ký tài khoản hệ thống, ta dễ dàng kiểm tra nguồn gốc hàng hóa định mua Một khách hàng thường xuyên, thân thiết tiếp cận nhanh tới sách khuyến thời NSX Việc áp dụng công nghệ ghi số hóa (Digital Ledger Technologies –DLT) cải thiện đáng kể quy trình cung ứng sản phẩm, hàng hóa với yêu cầu bảo đảm an toàn thực phẩm, chất lượng sản phẩm [2] Cơng nghệ số hóa DLT phát triển ứng dụng rộng rãi, đặc biệt lĩnh vực nông nghiệp Tuy nhiên, vấn nạn hàng giả, hành vi làm sai lệch sản phẩm, đặc biệt mặt hàng nông sản có nguy gia tăng, dẫn đến thiệt hại lớn sản xuất kinh doanh, đồng thời làm sói mịn lịng tin người sử dụng Đây vấn đề thách thức lớn đặt nhà sản xuất, nhà nghiên cứu giải pháp công nghệ, với quan quản lý, với người tiêu dùng bên liên quan Việc theo vết xác thực sản phẩm trở thành nhu cầu thực tế cấp thiết, địi hỏi có giải pháp để định danh, xác định xác thực nguồn gốc xuất xứ Một giải pháp giải vấn đề theo vết xác thực sản phẩm sử dụng cơng nghệ blockchain để lưu trữ liệu theo trình tự thời gian, chống việc thay đổi giả mạo tồn quy trình sản xuất, cung ứng, phân phối sản phẩm tới tay người tiêu dùng [2,3,4] Bài báo trình bày giải pháp tăng cường độ tin cậy hệ thống ezCheck cách ứng dụng công nghệ Blockchain Phần báo sau Phần tổng quan giải pháp ezCheck vấn đề tồn giải pháp Phần trình bày giải pháp tích hợp Blockchain với hệ thống ezCheck để tăng cường độ tin cậy Phần kết thử nghiệm thực tế II TỔNG QUAN EZCHECK VÀ VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI A ezCheck ezCheck giải pháp truy xuất nguồn gốc hàng hóa, chống hàng giả gắn kết Người tiêu dùng (NTD) với Doanh nghiệp (DN)/Nhà sản xuất (NSX) [1] Hệ thống ezCheck thực thi cách tạo kênh thông tin hai chiều thông suốt, minh bạch DN NTD với chế xác thực thông minh Tác giả liên hệ: Hồng Mạnh Thắng, Email: thanghm@ptit.edu.vn Đến tịa soạn: 06/2019, chỉnh sửa: 7/2019, chấp nhận đăng: 8/2019 SỐ 02 (CS.01) 2019 TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 42 TRUY XUẤT NGUỒN GỐC NÔNG SẢN ỨNG DỤNG BLOCKCHAIN B Vấn đề tồn Các thành phần hệ thống tập trung một nhóm nhỏ server, một nhóm người quản trị, điều dẫn tới nguy như: - Thơng tin lưu trữ server bị chỉnh sửa cách đơn giản, dễ dàng Hacker người quản trị hệ thống; - Dữ liệu lưu trữ tập trung, có backup dự phịng dễ bị xóa với cơng có chủ đích; - Thơng tin sản phẩm, hàng hoá tập trung phận, chưa có mối liên hệ khâu chuỗi cung ứng với Hình Mơ hình hệ thống ezCheck Hai chức ezCheck là: Truy xuất nguồn gốc sản phẩm; Kênh thông tin hai chiều DN NTD Khi DN sử dụng Tem/Nhãn có chứa mã ezCheck, NTD quét mã sản phẩm để xác thực nguồn gốc sản phẩm hàng hóa Mỗi đơn vị sản phẩm gán mã nhất, thể dạng QR code Nhà sản xuất thu thập cung cấp thông tin ban đầu hệ thống thông qua giao diện Web (CMS module) Người sử dụng dùng smartphone quét QR code để truy xuất xác thực thông tin sản phẩm (Client module) Như vậy, tính chất tập trung, phụ thuộc vào người mà giải pháp có độ tin cậy, tính minh bạch chưa cao Để khắc phục vấn đề này, giải pháp chuyển mơ hình hệ thống sang mơ hình phân tán Dữ liệu phân tán server vật lý khác nhau, thêm, bớt, sửa, xóa liệu chưa có đồng thuận bên tham gia Đây đặc tính công nghệ Blockchain Trong phần tiếp theo, báo trình bày giải pháp tích hợp cơng nghệ Blockchain vào hệ thống ezCheck để khắc phục vấn đề hạn chế nêu III GIẢI PHÁP TÍCH HỢP BLOCKCHAIN VÀO HỆ THỐNG EZCHECK ĐỂ TĂNG CƯỜNG ĐỘ TIN CẬY Hình Quy trình nghiệp vụ hệ thống Hệ thống ezCheck thiết kế thành module con, module triển khai máy tính với mơ hình nhỏ triển khai nhiều máy tính với mơ hình lớn Hình Mơ hình kết nối hệ thống ezCheck SỐ 02 (CS.01) 2019 A Giới thiệu công nghệ Blockchain Công nghệ Blockchain bắt đầu lên từ năm 2008, ban đầu coi thành phần tảng tiền ảo Bitcoin [5,6] Blockchain cung cấp tính sổ dùng cho phân phối chuyển giao liệu tin cậy, hoạt động khơng cần trợ giúp hệ thống xác thực trung tâm Các ghi sổ cập nhật đánh nhãn mã hóa theo thời gian phù hợp với tiến trình ghi liệu Tính phân tán, tin cậy Blockchain tỏ đặc biệt hữu ích sử dụng cho hệ thống tài lớn, đồng thời hứa hẹn áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác phạm vi rộng Kể từ năm 2017, công nghệ Blockchain nghiên cứu áp dụng cho lĩnh vực cung ứng thực phẩm [7] Nó cho phép NTD truy xuất nguồn gốc xuất xứ thực phẩm thông qua ứng dụng điện thoại di động Đã có số giải pháp áp dụng công nghệ Blockchain cho nông nghiệp nêu [7] Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ Blockchain phụ thuộc vào hệ thống sử dụng B Sự phù hợp Blockchain việc tăng cường độ tin cậy Blockchain công nghệ lưu trữ liệu theo chuỗi Mỗi khối liệu móc nối với thơng qua thuật tốn phức tạp nhằm đảm bảo khối liệu thêm vào chuỗi khơng thể sửa, xóa, thay đổi thứ tự với cơng nghệ tính tốn khoảng thời gian cho phép Với kỹ thuật này, công nghệ Blockchain mang đặc điểm như: TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG 43 Hồng Mạnh Thắng, Hồng Thị Thu Không thể làm giả, phá hủy chuỗi Blockchain: có máy tính lượng tử can thiệp vào giải mã chuỗi Blockchain bị phá hủy hồn tồn khơng có internet tồn cầu Tính minh bạch: Blockchain cung cấp nhiều bước tiến to lớn việc cải tiến tính minh bạch so sánh với cách thức ghi chép hồ sơ sổ hành ngành công nghiệp Loại bỏ đơn vị trung gian: hệ thống xây dựng dựa công nghệ Blockchain cho phép loại bỏ đơn vị trung gian liên quan đến hoạt động lập hồ sơ chuyển giao tài sản Tính bất biến: giao dịch liệu ghi người nắm giữ khóa bí mật, riêng người khởi tạo Blockchain có, liệu khơng thể sửa chữa, lưu lại mãi Tính phi tập trung: hệ thống xây dựng dựa cơng nghệ Blockchain hoạt động mạng lưới máy tính phi tập trung, nhằm giảm thiểu rủi ro bị công, thời gian chết máy chủ thất thoát liệu Độ tin cậy: hệ thống xây dựng dựa công nghệ Blockchain gia tăng độ tin cậy bên giao dịch nhờ tính minh bạch cải thiện mạng lưới phi tập trung Đồng thời loại bỏ đơn vị trung gian quốc gia nơi người khó có lòng tin vào đơn vị trung gian giao dịch Hình Mơ hình ứng dụng Blockchain Khi tích hợp Blockchain vào hệ thống ezCheck, liệu hệ thống coi liệu off-chain, liệu on-chain liệu sử dụng để xác thực thông tin hay sai, có bị chỉnh sửa khơng như: Mã băm liệu offchain (Text, hình ảnh, âm thanh, video sản phẩm) Lịch sử giao dịch hệ thống ezCheck kích hoạt mã, thêm/sửa/xóa thơng tin sản phẩm,… Như vậy, ứng dụng dựa cơng nghệ Blockchain kế thừa thuộc tính, đặc điểm Blockchain, đặc biệt độ tin Thực tế, nghiên cứu giới Việt Nam rằng, công nghệ Blockchain ứng cử viên hàng đầu cho giải pháp xác thực C Mơ hình ứng dụng cơng nghệ Blockchain vào sản phẩm ezCheck Blockchain hoạt động theo mơ hình mạng phân tán, khối liệu thêm vào chuỗi cần phải có đồng thuận tất node mạng, đồng thời khối liệu thêm vào tất node, số lượng node mạng lớn, độ tin cậy cao, liệu nhân nhiều hơn, số lượng cần đồng thuận cao Như vậy, để tăng cường độ tin cậy, Blockchain đánh đổi với không gian lưu trữ tốc độ xử lý Đó lý mà Blockchain phù hợp với tiền điện tử phát triển mạnh với tiền điện tử Do đó, để phát huy ưu điểm Blockchain ứng dụng cơng nghệ Blockchain thường có hai loại liệu liệu on-chain liệu off-chain: Dữ liệu on-chain: liệu lưu mạng Blockchain, thường liệu ngắn gọn, ý nghĩa mã băm, kiện sinh q trình thêm, bớt, sửa, xóa thơng tin thực quy trình nghiệp vụ dịch vụ/ứng dụng Dữ liệu off-chain: liệu multimedia có kích thước lớn, thay đổi sinh trình thực quy trình nghiệp vụ dịch vụ/ứng dụng SỐ 02 (CS.01) 2019 Hình Kiến trúc hệ thống xác thực nguồn gốc ứng dụng Blockchain Các đối tượng (actor) hệ thống: - Nhà sản xuất/đóng gói, - Nhà trung gian (vận chuyển, đóng gói lại, siêu thị, bán lẻ), - Người tiêu dùng Các đối tượng tham gia giao dịch hệ thống cấp địa Blockchain, địa cấp đăng ký sử dụng hệ thống Các đối tượng tham gia hệ TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 44 TRUY XUẤT NGUỒN GỐC NÔNG SẢN ỨNG DỤNG BLOCKCHAIN thống có quyền thêm thơng tin hệ thống, hành động giao dịch Thông tin tạo giao dịch hình ảnh, mơ tả, ngày giờ,… băm gửi lên hệ thống Blockchain với FromID địa Blockchain đối tượng tạo thông tin IV THỬ NGHIỆM TRONG THỰC TẾ A Mơ hình triển khai thử nghiệm Xét độ tin cậy, Public Blockchain coi có độ tin cậy cao liệu on-chain public lưu trữ phân tán toàn mạng, việc gửi liệu lên chuỗi bị tính phí Việc phù hợp với sản phẩm có giá trị cao, cịn sản phẩm khác có giải pháp khác phù hợp tảng Private Blockchain chẳng hạn Trong phạm vi nghiên cứu, hướng tới một giải pháp có độ tin cậy cao sẵn sàng làm chủ tảng Blockchain, nhóm thực dựng hệ thống Blockchain nội dựa tảng opensource Ethereum Đây tảng Public Blockchain V2.0 phổ biến Sơ đồ mơ hình hệ thống thử nghiệm biểu thị Hình Với ý tưởng coi giống đối tượng với thuộc tính riêng với thơng số cần theo dõi (vị trí trồng, điều kiện mơi trường, kích thước cây, chế độ chăm sóc, hoạt động người chăm sóc tác động lên ) Dữ liệu đối tượng lưu tập trung server Mỗi đối tượng (cây) định danh ID (dưới dạng đường link web) thể dạng QR code, QR code gắn vị trí trồng Người chăm sóc hàng ngày sử dụng smarphone với phần mềm SCAN QR code để cập nhật thông tin thông số (dạng trạng thái, số đo hay hình ảnh) thời điểm kiểm tra lên server Phía server tự động phân tích liệu tạo báo cáo, cảnh báo hay kiện nhắc lịch cho người chăm sóc Ngồi ra, hệ thống cung cấp chức XTNG giống bán thị trường đồng thời tạo kênh hai chiều người tạo giống NSD B Case study: Trong q trình thực hiện, nhóm nghiên cứu tiến hành thử nghiệm hệ thống xác thực nguồn gốc ứng dụng công nghệ Blockchain vào quản lý chuỗi hành trình truy xuất nguồn gốc giống trồng viện Sinh thái rừng môi trường thành lập theo Quyết định số 1583/QĐ/BNN-TCCB, ngày 01/06/2006 Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, trực thuộc Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam Địa chỉ: Thị trấn Xuân Mai, huyện Chương Mỹ, Hà Nội Hình Mơ hình triển khai thử nghiệm hệ thống SỐ 02 (CS.01) 2019 TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG 45 Hồng Mạnh Thắng, Hồng Thị Thu Hệ thống triển khai thử nghiệm mô tả chi tiết hình đây: [4] [5] [6] [7] [8] [9] International Conference on Management Science and Management Innovation (MSMI 2017) Advances in Economics, Business and Management Research, volume 31 A.Ashiq, S.Manu, S.Alan Blockchain standards for compliance and trust Report of Texas Tech University 2017 M.Tripoli, J.Schmidhuber Emerging Opportunities for the Application of Blockchain in the Agri-food Industry Journal of Agriculture, 2018 FAO and ICTSD: Rome and Geneva Licence: CC BY-NC-SA 3.0 IGO J.F.Galvez, J.C Mejuto, J.S Gandara Future challenges on the use of blockchain for food traceability analysis Trends in Analytical Chemistry (2018), doi: 10.1016/j.trac.2018.08.011 G.Sylvester (Editor) E-Agriculture in Action: Blockchain for Agriculture, Opportunities and Challenges UN ITU Bangkok 2019 Website: ezcheck.vn Website: vnptcheck.vn TRACING ORIGINAL AGRICULTURAL RESOURCES APPLICATION BLOCKCHAIN Hình Giao diện sản phẩm trước bị sửa xóa thơng tin V KẾT LUẬN Bài báo trình bày ứng dụng Blockchain việc tăng cường độ tin cậy giải pháp xác thực nguồn gốc hàng hóa ezCheck Việc sử dụng tem ezCheck dịch vụ xác thực nguồn gốc ezCheck giúp đảm bảo sản phẩm DN thị trường xác thực nguồn gốc rõ ràng có kênh kết nối trực tiếp tới NTD Hiện sản phẩm chuyển giao cơng nghệ cho Tập đồn Bưu Viễn thơng Việt nam VNPT để cung cấp dịch vụ nước với thương hiệu VNPT Check TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Báo cáo khoa học đề tài cấp Bộ Thông tin Truyền thông “Nghiên cứu, xây dựng thử nghiệm hệ thống xác thực nguồn gốc sản phẩm, hàng hóa ứng dụng blockchain.” Mã số 022.18 [2] C Po-Chen, H.Shiang, C.Yang, A Blockchain-Based Traceable Certification System Interntl Conference on Security with Intelligent Computing and Big-data Services SICBS 2017: Security with Intelligent Computing and Bigdata Services, pp 363-369 [3] P.S Faye Use of Blockchain Technology in Agribusiness: Transparency and Monitoring in Agricultural Trade 4th SỐ 02 (CS.01) 2019 Abstract: At present, the problem of counterfeit goods, pirated goods, circulating goods of non-origin origin, products containing banned and toxic substances that are negatively affecting consumer is health, traceability is considered a solution To solve this problem and actually traceability is becoming a hot issue of global concern Solution of traceability inspection of ezCheck products [1] has been developed to address the above problem However, currently the data of ezCheck is stored centrally on a group of server This information can be deleted by the administrator, by the hacker, leading to low data reliability This paper focuses on presenting solutions to enhance the reliability of ezCheck system by applying Blockchian technology through a number of test scenarios Keywords: Blockchain, ezCheck, QRcode, anticounterfeiting, tranceability Hoàng Mạnh Thắng, ThS (2012) Hiện công tác Viện Công nghệ thông tin truyền thông CDIT Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng Lĩnh vực nghiên cứu: Mật mã hạng nhẹ, An toàn bảo mật hệ thống, Blockchain, AI Hồng Thị Thu, ThS (2019) Hiện cơng tác Viện Công nghệ thông tin truyền thông CDIT Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Lĩnh vực nghiên cứu: IoT, WSN, Mạng di động, Blockchain, AI TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 46 ... thống cấp địa Blockchain, địa cấp đăng ký sử dụng hệ thống Các đối tượng tham gia hệ TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUY? ??N THÔNG 44 TRUY XUẤT NGUỒN GỐC NÔNG SẢN ỨNG DỤNG BLOCKCHAIN thống... lĩnh vực cung ứng thực phẩm [7] Nó cho phép NTD truy xuất nguồn gốc xuất xứ thực phẩm thông qua ứng dụng điện thoại di động Đã có số giải pháp áp dụng cơng nghệ Blockchain cho nông nghiệp nêu.. .TRUY XUẤT NGUỒN GỐC NÔNG SẢN ỨNG DỤNG BLOCKCHAIN B Vấn đề tồn Các thành phần hệ thống tập trung một nhóm nhỏ server,