區(qū)塊鏈技術(shù)在民航領(lǐng)域的應(yīng)用*

王天山，楊 健，王 堯

(中國民航信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司 研發(fā)中心，北京 100010)

0 引言

區(qū)塊鏈技術(shù)起源于比特幣，于2014年前后作為將多種技術(shù)整合的創(chuàng)新應(yīng)用模式發(fā)展至今[1-3]。尤其是近兩年，區(qū)塊鏈技術(shù)持續(xù)受到各界高度關(guān)注：2016年，工信部信息化和軟件服務(wù)業(yè)司為推動(dòng)國內(nèi)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)布了中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書[3]；年底，區(qū)塊鏈作為戰(zhàn)略性前沿技術(shù)寫入《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十三五”國家信息化規(guī)劃的通知》；2017年Gartner發(fā)布的新興科技技術(shù)成熟度曲線表明，區(qū)塊鏈在未來十年內(nèi)有望成為擁有高度競爭優(yōu)勢的技術(shù)；2018年3月工信部發(fā)布的《2018年信息化和軟件服務(wù)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)》提出推動(dòng)建設(shè)全國區(qū)塊鏈和分布式記賬技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)。

截止到目前，國內(nèi)外已有上百家組織涉足區(qū)塊鏈技術(shù)，多個(gè)區(qū)塊鏈聯(lián)盟應(yīng)運(yùn)而生，其中以金融業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)、政府機(jī)構(gòu)為代表。民航領(lǐng)域作為高度信息化的行業(yè)，已開始進(jìn)行基于區(qū)塊鏈技術(shù)的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用，其中最具代表性的是國際航空電信協(xié)會(huì)(SITA)。

然而過快的發(fā)展速度和盲目地跟從技術(shù)創(chuàng)新必將帶來潛在的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在深入調(diào)研區(qū)塊鏈技術(shù)特點(diǎn)及典型應(yīng)用場景的前提下，結(jié)合民航領(lǐng)域業(yè)務(wù)，探討如何科學(xué)合理地將區(qū)塊鏈技術(shù)融入民航領(lǐng)域是該技術(shù)應(yīng)用于行業(yè)的必要前提。

1 區(qū)塊鏈理論依據(jù)及技術(shù)基礎(chǔ)

區(qū)塊鏈技術(shù)可以概括為一種去中心化、不可篡改、可追溯的分布式數(shù)據(jù)庫[4]。與傳統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫不同，數(shù)據(jù)由鏈中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)，嚴(yán)格按照制定好的共識(shí)插入和更新，任何節(jié)點(diǎn)、個(gè)人和機(jī)構(gòu)都無法篡改[5]，故而實(shí)現(xiàn)了無第三方場景下的相互信任，解決了由單方管理數(shù)據(jù)的可信問題。

區(qū)塊鏈技術(shù)的固有優(yōu)勢在節(jié)約運(yùn)營成本、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、開拓業(yè)務(wù)市場和改變經(jīng)營模式等方面都具有很大潛力。尤其是其不可篡改性加強(qiáng)了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的信任關(guān)系，因此受到金融和政府機(jī)構(gòu)的高度關(guān)注。

但成功應(yīng)用的前提是技術(shù)成熟，區(qū)塊鏈目前還面臨著諸多缺點(diǎn)：吞吐量低、缺乏高并發(fā)設(shè)計(jì)、查詢統(tǒng)計(jì)能力弱等[4]。區(qū)塊鏈技術(shù)想要在各領(lǐng)域完全代替現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫還為時(shí)過早。

作為交通運(yùn)輸大國，我國的交通運(yùn)輸業(yè)不斷發(fā)展創(chuàng)新，交通運(yùn)輸部對新技術(shù)新模式的研發(fā)與應(yīng)用也高度重視。目前，我國公路、鐵路及海運(yùn)業(yè)已開始探索私有鏈的建設(shè)和應(yīng)用[6-10]，而作為一直保持高度信息化的民航領(lǐng)域，無論從技術(shù)儲(chǔ)備還是行業(yè)特點(diǎn)，都有足夠的能力來探索和應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)。

2 國內(nèi)外同領(lǐng)域發(fā)展歷程及應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 國外民航業(yè)

國外民航領(lǐng)域?qū)^(qū)塊鏈技術(shù)的關(guān)注及實(shí)踐明顯早于國內(nèi)。2016年，SITA率先提出了含有區(qū)塊鏈技術(shù)的智能通路(Smart Path)概念[11]。2017年，法國航空探索利用區(qū)塊鏈技術(shù)追蹤飛機(jī)維修工作流程[12]；俄羅斯航空公司S7提出使用區(qū)塊鏈技術(shù)解決機(jī)票問題；美國空運(yùn)物流巨頭UPS宣布加入空運(yùn)物流貨運(yùn)區(qū)塊鏈聯(lián)盟[13]；SITA利用航班數(shù)據(jù)進(jìn)行了探索區(qū)塊鏈影響的實(shí)驗(yàn)[14]；中東地區(qū)的航空和旅行服務(wù)供應(yīng)商Dnata聯(lián)合IBM等進(jìn)行空運(yùn)區(qū)塊鏈試點(diǎn)[15]；Winding Tree預(yù)售其基于航班+酒店模式的旅游業(yè)區(qū)塊鏈Líf幣[16]。2018年，谷歌、國際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)(IATA)等公布基于區(qū)塊鏈技術(shù)的“已知旅客數(shù)字身份概念”，并計(jì)劃開啟加拿大與荷蘭間的概念驗(yàn)證試點(diǎn)項(xiàng)目；新加坡航空計(jì)劃推出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的用戶忠誠度手機(jī)應(yīng)用。

由此看來，國外民航領(lǐng)域?qū)^(qū)塊鏈技術(shù)態(tài)度較為積極。2017年是行業(yè)內(nèi)對區(qū)塊鏈關(guān)注度最高的時(shí)期，多家機(jī)場、航空公司、技術(shù)公司及組織機(jī)構(gòu)都參與到了區(qū)塊鏈的討論、研究與實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。截止到2018年上半年，已有數(shù)個(gè)相關(guān)實(shí)踐項(xiàng)目落地。

2.2 國內(nèi)民航業(yè)

國內(nèi)民航業(yè)對區(qū)塊鏈的討論與研究比國外同行落后約一年，2017年開始才陸續(xù)有民航業(yè)人士公開討論區(qū)塊鏈的行業(yè)應(yīng)用方式。2017年8月，中國航空報(bào)上刊載的一篇鑒別假冒航空組件的文章中提到了可以嘗試采用區(qū)塊鏈技術(shù)的解決方案[17]。2018年1月，鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)人員對區(qū)塊鏈在航空金融中的應(yīng)用場景進(jìn)行了分析[18]。同年3月，中國民航報(bào)上刊載了一篇區(qū)塊鏈應(yīng)用于機(jī)場運(yùn)行的簡要描述[19]。同年6月，周文剛基于區(qū)塊鏈技術(shù)對通航維護(hù)信息系統(tǒng)展開了研究[20]。

目前國內(nèi)針對民航業(yè)的區(qū)塊鏈研究和實(shí)驗(yàn)尚處于萌芽期，但受國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)、金融業(yè)對區(qū)塊鏈技術(shù)的驅(qū)動(dòng)，未來兩年內(nèi)很可能會(huì)涌現(xiàn)出大量基于區(qū)塊鏈技術(shù)的試點(diǎn)項(xiàng)目，但真正大規(guī)模投入實(shí)踐還為時(shí)過早。

3 典型應(yīng)用場景與實(shí)踐案例

截止到目前，區(qū)塊鏈在民航業(yè)的應(yīng)用場景主要集中在數(shù)字身份認(rèn)證、行李管理、數(shù)據(jù)管理、乘客會(huì)員制管理、電子客票系統(tǒng)和航空旅游平臺(tái)幾個(gè)方向。

3.1 數(shù)字身份認(rèn)證

機(jī)場中的各類身份認(rèn)證關(guān)卡均詢問旅客相同或相似的問題，既降低了乘客的出行體驗(yàn)，也拖慢了機(jī)場的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

谷歌、IATA、Amadeus、國際刑警組織、美國國土安全部、加拿大交通部等在世界經(jīng)濟(jì)論壇關(guān)于“未來交通”的系統(tǒng)倡議中公布了一項(xiàng)名為“已知旅客數(shù)字身份概念”的基于分布式賬本技術(shù)的數(shù)字身份證明解決方案。為驗(yàn)證該方案的可行性，加拿大政府在2018年初宣布將設(shè)計(jì)一個(gè)用于加拿大與荷蘭間的概念驗(yàn)證試點(diǎn)項(xiàng)目。

3.2 行李管理

由于行李的丟失和記錄錯(cuò)誤，航空公司需投入大量精力和資金處理賠償事項(xiàng)，同時(shí)導(dǎo)致旅客的忠誠度嚴(yán)重降低。區(qū)塊鏈技術(shù)為解決該問題提供了可能。

區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式存儲(chǔ)、不可篡改性、可追溯性可以消除行李記錄的錯(cuò)誤和不一致。在機(jī)場、地面處理部和航空公司間構(gòu)建一個(gè)私有鏈以記錄每一處行李處理點(diǎn)的信息，航空公司可以實(shí)時(shí)跟蹤行李狀態(tài)，并授權(quán)讓指定旅客查看。一旦行李丟失，區(qū)塊鏈存儲(chǔ)的記錄可為查找和理賠提供依據(jù)，從而解決行李管理中的信任問題。

3.3 數(shù)據(jù)管理

每個(gè)航班信息的創(chuàng)建、記錄和修改都由多方參與者各自處理，包括眾多機(jī)場和航空公司，只有做到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享才能保障業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確一致。但實(shí)際運(yùn)營過程中，信息分布于上述實(shí)體各自的數(shù)據(jù)中心，無論是服務(wù)器的軟件、硬件或網(wǎng)絡(luò)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)影響數(shù)據(jù)的同步。

2017年，英國航空、希思羅機(jī)場、日內(nèi)瓦機(jī)場和邁阿密國際機(jī)場為SITA提供了航班數(shù)據(jù)以進(jìn)行一個(gè)探索區(qū)塊鏈影響的項(xiàng)目——航班鏈(Flight Chain)。SITA認(rèn)為區(qū)塊鏈有能力作為航班數(shù)據(jù)的單一來源，以解決行業(yè)數(shù)據(jù)記錄于不同孤島導(dǎo)致的航班狀態(tài)沖突現(xiàn)象。

此外，某些航空公司在電子客票系統(tǒng)和乘客會(huì)員制管理方面進(jìn)行了探索與實(shí)踐，如新加坡航空將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于其常旅客計(jì)劃KrisFlyer的數(shù)字錢包中。在航空旅游平臺(tái)的應(yīng)用場景中，無論是國外的Winding Tree還是國內(nèi)的優(yōu)旅鏈均涉及了虛擬代幣發(fā)售內(nèi)容，該手段本質(zhì)上是一種與傳統(tǒng)行業(yè)市場不同的去中心化商業(yè)模式，且世界各國對虛擬代幣市場的監(jiān)管愈發(fā)嚴(yán)格，對該種應(yīng)用模式亦存在質(zhì)疑，目前只有初創(chuàng)企業(yè)涉足其中。

4 應(yīng)用發(fā)展趨勢

由于區(qū)塊鏈技術(shù)尚未成熟，且缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，市場上出現(xiàn)了眾多標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范各異的區(qū)塊鏈應(yīng)用項(xiàng)目，隨著技術(shù)的不斷成熟，現(xiàn)存的大部分區(qū)塊鏈項(xiàng)目可能會(huì)在未來消失，最終留下少數(shù)幾個(gè)應(yīng)用最廣泛的大型區(qū)塊鏈項(xiàng)目，其標(biāo)準(zhǔn)可能成為未來區(qū)塊鏈技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)。因此，在整體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未明確的前提下，民航領(lǐng)域應(yīng)選取國際上最主流的區(qū)塊鏈項(xiàng)目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為參考，從特定場景為切入點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有業(yè)務(wù)展開小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)和試點(diǎn)項(xiàng)目，直到區(qū)塊鏈技術(shù)基本成熟后，再展開大規(guī)模的行業(yè)應(yīng)用。

現(xiàn)階段民航領(lǐng)域主要從如下三種場景將區(qū)塊鏈技術(shù)融于現(xiàn)有業(yè)務(wù)更加合理(見表1)。

表1 國內(nèi)區(qū)塊鏈技術(shù)在民航業(yè)的發(fā)展方向

行李管理的影響范圍較小，且現(xiàn)有解決方案可基本滿足大部分航空公司與機(jī)場的需求，因此該方向應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的動(dòng)力較弱，現(xiàn)有落地項(xiàng)目也多為單個(gè)機(jī)場的實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)。大規(guī)模應(yīng)用區(qū)塊鏈行李管理解決方案在短期內(nèi)需求不大，但適合用作民航領(lǐng)域與區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合的試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。

數(shù)據(jù)管理，根據(jù)SITA的航班鏈實(shí)驗(yàn)表明區(qū)塊鏈有能力解決民航業(yè)數(shù)據(jù)共享的問題，但截至目前，SITA并未推廣該類項(xiàng)目的應(yīng)用，且將多家機(jī)場和航空公司的數(shù)據(jù)進(jìn)行共享不只需要解決技術(shù)問題，更要處理不同國家和地區(qū)的數(shù)據(jù)政策。因此，短期內(nèi)該場景應(yīng)難有大規(guī)模應(yīng)用。

數(shù)字身份認(rèn)證是國內(nèi)諸多領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，銀行、公司管理乃至政府部門的某些業(yè)務(wù)均在不斷應(yīng)用，而區(qū)塊鏈的不可篡改性、匿名性、安全性等特點(diǎn)正符合了身份認(rèn)證的內(nèi)在特點(diǎn)與需求。目前，人臉識(shí)別認(rèn)證技術(shù)已日趨成熟，從實(shí)驗(yàn)室向機(jī)場落地歷經(jīng)了10余年的時(shí)間，臺(tái)灣桃園、廣州白云、上海浦東等幾十個(gè)機(jī)場均實(shí)行了該技術(shù)，利用區(qū)塊鏈技術(shù)和這些認(rèn)證終端設(shè)備融合，相信在未來3年內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)全國民航領(lǐng)域統(tǒng)一的智能數(shù)字身份認(rèn)證系統(tǒng)。

另外，區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用還受各國政策的影響。比如歐盟出臺(tái)的《通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例》(General Data Protection Regulation，GDPR)中就提出了“被遺忘權(quán)”，即用戶可要求企業(yè)刪除與自己有關(guān)的被保護(hù)數(shù)據(jù)。而“數(shù)據(jù)可刪除”恰恰與區(qū)塊鏈技術(shù)的不可篡改性相沖突。而民航領(lǐng)域的諸多業(yè)務(wù)涉及了跨國家、跨地區(qū)的問題，同時(shí)滿足多地區(qū)法律要求將會(huì)是制約區(qū)塊鏈項(xiàng)目發(fā)展的關(guān)鍵因素。

5 結(jié)束語

區(qū)塊鏈技術(shù)在國外民航業(yè)已經(jīng)走過了萌芽期，步入了發(fā)展期，伴隨著行業(yè)技術(shù)先驅(qū)企業(yè)與多家航空公司、機(jī)場的積極加入，不斷有實(shí)驗(yàn)和試點(diǎn)項(xiàng)目成功。相比之下，國內(nèi)民航業(yè)對區(qū)塊鏈的研究尚處萌芽階段，相關(guān)機(jī)構(gòu)、企業(yè)多表現(xiàn)為觀望態(tài)度，目前尚無大型企業(yè)宣布實(shí)行區(qū)塊鏈技術(shù)的實(shí)驗(yàn)或試點(diǎn)項(xiàng)目。但相關(guān)機(jī)構(gòu)和企業(yè)已開始對區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行探索與研究。

本文認(rèn)為民航領(lǐng)域可以從小規(guī)模的行李管理入手，初步探索和實(shí)踐區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目；進(jìn)而結(jié)合現(xiàn)有的生物識(shí)別技術(shù)建立全國行業(yè)范圍內(nèi)的數(shù)字身份認(rèn)證體系；最終基于多個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，建立國內(nèi)甚至國際范圍內(nèi)的民航領(lǐng)域區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)民航信息領(lǐng)域的技術(shù)變革。