·综述·基于区块链技术的疫苗追溯架构
邵长年
（济南市第三人民医院，山东济南250132）
摘要：疫苗安全一直备受人们关注，它从一个人的出生开始就一直影响着人们的生活。然而现在的疫苗市场仍存在较多问题，致使疫苗安全事件时有发生，因此，对于疫苗整个生命周期的监管和流向追溯是十分必要的。本文提出一种基于区块链的疫苗追踪溯源架构，重点解决疫苗从生产到用于临床整个过程中真实的信息追溯，实现疫苗生产使用过程对医生和患者透明、可追溯、安全可信，从而避免问题疫苗的出现。
关键词：区块链；疫苗；医疗安全；医药监管
中图分类号：R186；TP399
Vaccine tracing framework bad on blockchain technology
SHAO Changnian
(The Third People's Hospital of Jinan,Jinan,Shandong250132,China)
Abstract:Vaccine safety has always been an important concern as it affects people's health since their birth.However,current vaccine market suffers from many problems that lead to frequent vaccine safety incidents.Therefore,it is necessary to enforce better censorship and traceability of vaccines throughout their life cycle.This paper propos a vaccine tracing framework bad on blockchain that allows vaccine information traceability during production and clinical u.It realizes the transparency of vaccine life cycle and provide traceable,authentic vaccine information to doctors and patients to prevent questionable vaccines.
Keywords:blockchain;vaccines;medical curity;medical regulatory
2018年7月15日，因对冻干人用狂犬病疫苗的生产记录造假，国家药品监督管理局针对长春长生生物科技有限公司的违法行为进行了通告，问题一经公布便在网络上造成巨大反响，人们纷纷要求相关部门对该事件严肃查处。大多数情况下，人们都愿意相信医疗部门和机构，相信国家对药品质量的监督和管理，但是面对不止一次的疫苗安全事件，人们不禁要问，随着科技的发展和管理水平的提高，是否能够避免疫苗安全事件的发生？
1疫苗追溯背景
疫苗的生产使用是一项高技术含量的产业，是医药产业发展的重要组成部分［1］。现阶段疫苗市场
面临诸多问题，例如生产商投机取巧，药品质量以次充好、以假充真；疫苗质量管理机构能力有限、疫苗生产经营的信息化网络建设滞后、生产销售途径不透明等［2］。2019年6月，《中华人民共和国疫苗管理法》颁布，为疫苗市场建立了规范和法律，但许多问题的解决除了依靠法律的保护，还同时需要技术层面、管理层面等多方面支持，任重而道远。疫苗管理需要建立覆盖疫苗研发、申报、生产、运输、存储、使用的整个生命周期的溯源体系，实现疫苗来源、去向清晰可追，一旦出现疫苗安全问题可追责到人，从而有效保障疫苗的用药安全［3］。
致力于建立医药追踪系统的技术研究很多，例如，许多研究关注物联网和药品监管的结合，采用传感器和传感网络收集数据，以保证药品生产和销售过程中的数据真实性［4］。针对疫苗追踪溯源，基于大数据、计算机网络的疫苗平台［5-7］实现了疫苗从制冷、控制、出库、去向等信息的采集和平台化管理。
2区块链技术介绍steve smith
2008年比特币的概念首次出现［8］。它采用了创新性的区块链作为底层技术并凭借该技术的安全性得以在世界范围内推广。区块链是一项有创
DOI:10.19338/j.issn.1672-2019.2021.01.010收稿日期:2020-03-06
造性的技术。它是一个建立在分布式的网络中，数据向每个参与者公开的分布式数据库。它通过数字签名、哈希和共识机制来确保链上数据的正确性、不可伪造性、不可篡改性，并且在网络间保持数据高度的同步性。区块链比较重要的性质包括分布式存储、共识机制、点对点传输、密码封装等。这些性质使得区块链成为追踪溯源、鉴证证明和防伪等应用场景最好的技术选择［9］。
区块链可以在不与特定人员建立直接联系的条件下直接向疫苗生产者和药品监管者提供准确的数据，为医生患者提供更多的可控性。区块链可以在疫苗追踪溯源中扮演重要的角色，可以帮助维护永久交易数据，提供每一支疫苗详细的信息，同时保证记录的真实性［10］。本文不具体讨论技术的内在细节，而将重点放在如何利用区块链性质解决疫苗追溯中的诸多问题。
family是什么意思
3疫苗追踪溯源系统设计
本文提出基于区块链的疫苗追踪溯源架构，包括网络结构设计、系统总体设计和系统架构设计三个部分。
3.1网络结构设计
疫苗追踪溯源平台基于区块链技术，采用点对点的网络架构，疫苗生产方、中间商、防疫站、医院和国家药监部门都可以作为节点在网络中进行交互。患者通过手机或Web客户端作为前端接入网络。网络中包括的节点有：
3.1.1身份认证节点各个节点首先需要和身份认证节点通信，向认证节点请求验证身份以获得交易证书。身份认证节点的认证规则和运营由管理者来决定，可为药监部门控制的大型服务器\客户端。它是网络中相对独立的一个或多个节点，并且不参与智能合约的执行和区块链的读写。身份认证节点接收用户的加入请求，对其身份进行验证，根据用户提供的身份信息、经营者类型等为用户分配接入区块链网络的权限，为其发放证书。证书为节点赋予身份标志。
3.1.2普通节点这类节点的权限仅为发起交易请求和验证区块，对区块链只读不写。疫苗生产方、中间商、防疫站医院和患者均可作为此类节点加入网络。
初三英语阅读理解3.1.3共识节点共识节点为疫苗公司和市场监管者指定或控制，用来处理和验证用户所发送的合约和交易。它们为网络提前预设的节点，一旦确定很难更改。其主要工作在于接受普通节点的交易请求，验证交易的合法性。只有经过共识节点认证的交易才被认定是合法的，可以作为交易被记录在区块链上。
3.2系统设计
系统设计如图1所示。生产者、中间商、防疫站、医院和患者均作为系统的使用者，与基于区块链的疫苗溯源系统交互。其中生产者的数据来源应为疫苗生产过程的传感器或经人工认证过的关键疫苗数据，例如药品质量、存储冷库温度、各药品成分的有效日期等［6］。中间商主要负责的是疫苗从出
厂到卖出所经历的物流信息、时间等。防疫站和医院主要记录疫苗使用情况。区块链的每类节点，包括患者，都有访问链上所有数据的权限。
instrumentation系统中，每一只疫苗都有一个唯一的标志，经过生产和质量检测后便可销售给防疫站医院和患者。疫苗的生命周期用区块链交易全程记录，对系统参与者公开、透明，信息一旦记录不会被篡改，确保信息真实，而疫苗溯源很容易通过访问区块完成。
3.3系统架构设计
基于区块链的疫苗追踪溯源系统架构分为：
为生产的疫苗产生唯一的标志。
对生产信息计算摘要，向区块链提交交易记录疫苗信息。中间商读取区块链，
验证疫苗生产信息，
确认质量问题。
对销售、冷链信息计
算摘要，提交区块链
交易。
防疫站、医生读取区magna carta
块链，验证商品质量、
来源。
将接种、医疗人员信
marlboro是什么意思
息存储到区块链。
消费者读取区块链验
证疫苗全生命周期信
息，了解疫苗来源和
质量参数。
疫苗生产者中间商防疫站、医院消费者
基于区块链的疫苗追踪溯源平台
图1基于区块链的疫苗药追踪溯源系统设计图
应用层、业务层、服务层和数据层，如图2所示。
3.3.1业务层业务层是疫苗追踪溯源系统与其生产公司业务系统的连接，体现疫苗生产商和各方对于疫苗管理的业务需求。
3.3.2应用层应用层为区块链平台用户APP和Web客户端。对于用户而言，他们仅需要与应用层进行交互。应用层采用用户友好型的界面设计和安全的封装，提高用户使用体验，使得系统的
使用安全、高效、简捷、易被用户接受。
3.3.3服务层服务层主要以区块链为载体来实现，包括通过身份认证节点提供的身份服务；通过区块链建立的共识和不可更改的账簿；节点间的交易信息有数字签名保证完整性等。
3.3.4数据层数据层体现区块链网络的世界状态，存储在RocksDB数据库当中。交易数据采用“链上哈希，链下存储”的方式记录。
4总结
本文提出了基于区块链的疫苗追踪溯源系统，可有效提高疫苗管理相关部门对疫苗质量管理的效率和效果。使用区块链技术的主要优势在于它安全、高效、公平、透明的技术原则，在本来鱼龙混杂的疫苗市场中建立信任，既可以实现患者线上对所用疫苗信息的全面了解，又可方便疫苗市场监管、减少管理资源消耗。
基于区块链的疫苗追踪溯源架构中，本方案以共识机制保证疫苗信息的不可篡改性；以身份准入和管理机制保障系统的稳定和安全；以数字签名等密码学方案保证数据的安全。基于区块链的疫苗追踪溯源系统能兼顾各方利益，为我国疫苗市场带来诸多效益，促进互利共赢，实现良性循环。
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（张咏编辑）
speakers业务层ERP1···ERPn
应用层
疫苗追踪
移动端
疫苗追踪
Web客户端
身份服务
注册
成员管理
承认错误审计机制
服务层数据层
区块链
共识机制
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P2P协议
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