基于区块链的疫苗冷链车数据不可篡改档案管理系统构建与应用研究

疫苗作为传染病防控的重点工具，疫苗的安全性与有效性非常重要 [1]。疫苗冷链运输对保证疫苗质量至关重要，而冷链车数据精确记录和可靠管理则是保证疫苗运输时达到规定温度条件的根本。传统疫苗冷链车数据档案管理方式具有中心化存储，易篡改，数据共享难等特点，很难适应疫苗监管与追溯这一高度需求。区块链技术具有去中心化，不可篡改，可追溯的特点，为破解疫苗冷链车数据档案管理困境提供了一种新思路与新途径。建设一个基于区块链、不可篡改档案管理系统用于管理疫苗冷链车相关数据，可以提升数据安全性与可信度、加强疫苗冷链运输监管能力、维护公众健康与安全。所以，研究这一体系的建设和应用是有实际意义的。

一、区块链技术在数据档案管理中的应用基础

1.1 区块链的核心特性与优势

区块链的实质就是一种分布式账本，利用密码学技术把数据按时序连接到链式结构中，分布储存于若干节点。它的去中心化特点摆脱了单一中心机构依赖性，避免单点故障与数据垄断。不可篡改的特性得益于密码学中的哈希函数和共识机制，当数据被录入到区块链时，恶意修改的可能性大大降低，从而确保了数据的真实性和完整性 [2]。可追溯性使数据在生成至使用整个过程中可进行跟踪与查询，方便对数据进行审计与监督。这些特点使区块链技术有很大潜力应用于数据档案管理方面，可以有效地解决传统档案管理过程中数据容易被篡改，信任成本较高以及难以分享的问题。

1.2 区块链与数据档案管理的契合点

数据档案管理以保证数据真实，完整，可用，安全为中心目标。区块链技术所具有的特点和上述目标是高度一致的[3]。从真实性角度来看，区块链不可篡改的特点保证数据一经记录即不能伪造或者篡改，从而保证档案数据原始性与真实性。从完整性角度来看，区块链链式结构将数据每次更改都记录在案，可以将数据历史状态完整展现出来，避免数据丢失与破坏。从可用性角度来看，区块链分布式存储使数据备份并接入到多个节点中，增强其可用性与容错性。从安全性角度来看，区块链密码学技术与共识机制对数据进行多层次安全保护，避免数据受到非法访问与攻击。所以，区块链技术在数据档案管理领域中的运用可以给数据档案管理提供全新的解决方案与发展契机。

1.3 区块链在医疗数据管理中的初步探索

当前区块链技术已在医疗数据管理领域有了初步探索与应用。以电子病历管理为例，区块链能够实现病人病历数据分布式存储与安全共享，增强医疗数据安全性与可访问性。在医疗供应链管理中，利用区块链对药品、医疗器械进行溯源，保证产品质量、来源可寻。这些应用对于将区块链技术运用于疫苗冷链车数据档案管理工作，具有有益的参考与借鉴意义。但疫苗冷链车数据档案管理工作有自身特殊性，比如对数据实时性要求较高，参与主体较多，因此有必要深入研究探索合适的区块链解决方法。

二、疫苗冷链车数据档案管理的现状与挑战

2.1 传统疫苗冷链车数据档案管理模式

传统疫苗冷链车资料档案管理以中心化管理模式为主，一般由疫苗生产商，物流企业或者监管部门单一机构对资料进行采集，储存与管理。数据通过纸质或者电子文档等方式保存于中心数据库，对其存取与分享有严格限制。这样的管理模式有很多缺点，比如数据容易篡改，难以共享，监管效率不高等。当中心数据库发生故障或者受到攻击时，就会造成数据丢失与破坏，对疫苗冷链运输安全造成严重威胁 [4]。

2.2 疫苗冷链车数据档案管理的关键需求

疫苗冷链车的数据档案管理需满足系列重点需求。首先是资料的真实性与完整性是根本，要保证所记载的疫苗冷链车的气温，地点，运输时间资料准确，不得篡改。其次是数据可追溯性非常重要，可以对疫苗自生产至使用整个过程中的冷链数据进行溯源，从而在发生问题时能及时发现原因并承担责任。另外，必须对数据进行实时共享与协同管理，使得疫苗生产商，物流企业，监管部门以及其他各方面都能及时地对冷链数据进行采集与共享，从而提升疫苗冷链运输监管效率与质量。

2.3 现有管理模式面临的挑战

既有的疫苗冷链车数据档案管理模式受到了很多的挑战。一方面威胁着数据的安全性与可信度，中心化保存的数据易被内部人员或者外部黑客所篡改，造成数据失真而影响疫苗质量与安全。另一方面数据共享与协同难度大，各参与主体间数据格式与标准不一致，数据孤岛严重，妨碍疫苗冷链运输全过程监管与协同运行。另外，监管部门对于疫苗冷链车数据监管较为困难，很难实时获取数据并核实其真伪，也不能及时发现并应对违规情况。

三、基于区块链的疫苗冷链车数据不可篡改档案管理系统构建

3.1 系统架构设计

以区块链为核心的不可篡改疫苗冷链车辆数据档案管理系统一般采用分层架构设计方式，主要由数据采集层，区块链网络层，数据存储层，应用服务层以及用户界面层组成。数据采集层，负责对疫苗冷链车上传感器及装置内的温度，位置，运输时间进行实时采集。区块链网络层作为系统核心，包含若干节点，构成分布式网络对数据进行存储，验证以及共识。数据存储层可利用分布式文件系统或者数据库并结合区块链网络进行高效的数据存储及管理。应用服务层提供数据查询，分析和追溯，以适应不同的用户需求。用户界面层提供了友好的操作界面以便于用户对系统进行操作 [5]。

3.2 关键技术实现

系统构建的过程中要解决一系列的关键技术问题。一是区块链共识机制选择问题，不同共识机制有不同特性及适用场景，需结合系统性能，安全性及可扩展性等需求来选择。比如工作量证明（PoW）机制具有很高的安全性，但是能耗却很高；权益证明（PoS）机制耗能较少，但是可能会出现富者更富。二是设计开发了智能合约，该智能合约能够自动完成数据记录，验证及共享功能，提升了系统自动化及智能化程度。另外，还要解决数据加密，隐私保护，节点管理等关键技术，保证系统安全可靠。

四、小结

文章就区块链基础上疫苗冷链车数据不可篡改档案库建设及应用情况作一概述。首先对区块链技术应用于数据档案管理基础进行阐述，主要包括区块链技术的核心属性，与数据档案管理契合点和对医疗数据管理进行初步探究。然后对疫苗冷链车数据档案管理现状及挑战进行分析，并指出传统管理模式中存在的问题以及当前管理模式所受到的挑战。最后，论述基于区块链建立疫苗冷链车不可篡改数据档案管理系统，主要包括系统架构设计，关键技术实现和数据安全隐私保护。

以区块链为基础，开发疫苗冷链车数据不可篡改档案库管理系统，优势显着，应用前景广泛。本实用新型可有效解决目前传统疫苗冷链车资料档案管理过程中资料容易被篡改，难以分享的问题，提升资料安全性与可信度，加强疫苗冷链运输监管能力。但系统在建设与应用过程中仍存在区块链技术性能瓶颈，智能合约安全问题以及法律法规完善问题等挑战。未来研究可进一步探讨提升区块链系统性能、强化智能合约安全审计与检测、促进相关法规发展与完善等途径，以期推动基于区块链疫苗冷链车数据不可篡改档案管理系统得到广泛推广与开发。

参考文献

[1] 张海瑞 . 基于区块链技术的医药冷链物流应用 [J]. 物流工程与管理 ,2023, 45(1):71-73.

[2] 物流工程与管理 . 基于区块链的疫苗冷链物流管理系统设计与实现 [D].山东财经大学 ,2022.

[3] 张平 . 基于前沿技术视角的疫苗安全协同管理机制研究 [J]. 现代信息科技 , 2021, 5(10):4.