淺談區(qū)塊鏈技術(shù)在港口的應(yīng)用和挑戰(zhàn)

宮志奇

摘 要：區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機(jī)制、加密算法等計算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式，具有去中心化、開放性、自治性、信息不可篡改、匿名性等特點，本文解析區(qū)塊鏈技術(shù)的內(nèi)涵、特性、架構(gòu)模型、核心技術(shù)，以傳統(tǒng)航運發(fā)展概況為導(dǎo)向，淺談區(qū)塊鏈技術(shù)在港口應(yīng)用過程中面臨的挑戰(zhàn)。

區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機(jī)制、加密算法等計算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式。[1] 區(qū)塊鏈（Blockchain），是比特幣的一個重要概念，它本質(zhì)上是一個去中心化的數(shù)據(jù)庫，同時作為比特幣的底層技術(shù)，是一串使用密碼學(xué)方法相關(guān)聯(lián)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊，每一個數(shù)據(jù)塊中包含了一批次比特幣網(wǎng)絡(luò)交易的信息，用于驗證其信息的有效性（防偽）和生成下一個區(qū)塊。[2]比特幣白皮書英文原版[3]其實并未出現(xiàn) blockchain 一詞，而是使用的 chain of blocks。最早的比特幣白皮書中文翻譯版[4]中，將 chain of blocks 翻譯成了區(qū)塊鏈。這是“區(qū)塊鏈”這一中文詞最早的出現(xiàn)時間。國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室2019年1月10日發(fā)布《區(qū)塊鏈信息服務(wù)管理規(guī)定》，自2019年2月15日起施行。[5]

1 區(qū)塊鏈的內(nèi)涵

狹義來講，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N按照時間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學(xué)方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。

廣義來講，區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來驗證與存儲數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點共識算法來生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計算方式[6]。

2 區(qū)塊鏈的特點有以下五個

2.1 去中心化

由于使用分布式核算和存儲，體系不存在中心化的硬件或管理機(jī)構(gòu)，任意節(jié)點的權(quán)利和義務(wù)都是均等的，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)塊由整個系統(tǒng)中具有維護(hù)功能的節(jié)點來共同維護(hù)。

2.2 開放性

系統(tǒng)是開放的，除了交易各方的私有信息被加密外，區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)對所有人公開，任何人都可以通過公開的接口查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)和開發(fā)相關(guān)應(yīng)用，因此整個系統(tǒng)信息高度透明。

2.3 自治性

區(qū)塊鏈采用基于協(xié)商一致的規(guī)范和協(xié)議（比如一套公開透明的算法）使得整個系統(tǒng)中的所有節(jié)點能夠在去信任的環(huán)境自由安全的交換數(shù)據(jù)，使得對“人”的信任改成了對機(jī)器的信任，任何人為的干預(yù)不起作用。

2.4 信息不可篡改

一旦信息經(jīng)過驗證并添加至區(qū)塊鏈，就會永久的存儲起來，除非能夠同時控制住系統(tǒng)中超過51%的節(jié)點，否則單個節(jié)點上對數(shù)據(jù)庫的修改是無效的，因此區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和可靠性極高。

2.5 匿名性

由于節(jié)點之間的交換遵循固定的算法，其數(shù)據(jù)交互是無需信任的（區(qū)塊鏈中的程序規(guī)則會自行判斷活動是否有效），因此交易對手無須通過公開身份的方式讓對方對自己產(chǎn)生信任，對信用的累積非常有幫助。[1]

3 架構(gòu)模型

區(qū)塊鏈系統(tǒng)由數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、激勵層、合約層和應(yīng)用層組成。數(shù)據(jù)層封裝了底層數(shù)據(jù)區(qū)塊以及相關(guān)的數(shù)據(jù)加密和時間戳等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和基本算法;網(wǎng)絡(luò)層則包括分布式組網(wǎng)機(jī)制、數(shù)據(jù)傳播機(jī)制和數(shù)據(jù)驗證機(jī)制等;共識層主要封裝網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的各類共識算法;激勵層將經(jīng)濟(jì)因素集成到區(qū)塊鏈技術(shù)體系中來，主要包括經(jīng)濟(jì)激勵的發(fā)行機(jī)制和分配機(jī)制等;合約層主要封裝各類腳本、算法和智能合約，是區(qū)塊鏈可編程特性的基礎(chǔ);應(yīng)用層則封裝了區(qū)塊鏈的各種應(yīng)用場景和案例。該模型中，基于時間戳的鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)、分布式節(jié)點的共識機(jī)制、基于共識算力的經(jīng)濟(jì)激勵和靈活可編程的智能合約是區(qū)塊鏈技術(shù)最具代表性的創(chuàng)新點[6]。

4 核心技術(shù)

區(qū)塊鏈主要解決交易的信任和安全問題，有四個技術(shù)創(chuàng)新：

第一個叫分布式賬本，就是交易記賬由分布在不同地方的多個節(jié)點共同完成，而且每一個節(jié)點都記錄的是完整的賬目，因此它們都可以參與監(jiān)督交易合法性，同時也可以共同為其作證。

第二個叫做非對稱加密和授權(quán)技術(shù)，存儲在區(qū)塊鏈上的交易信息是公開的，但是賬戶身份信息是高度加密的，只有在數(shù)據(jù)擁有者授權(quán)的情況下才能訪問到，從而保證了數(shù)據(jù)的安全和個人的隱私。

第三個叫做共識機(jī)制，就是所有記賬節(jié)點之間怎么達(dá)成共識，去認(rèn)定一個記錄的有效性，這既是認(rèn)定的手段，也是防止篡改的手段。

第四個叫做智能合約，智能合約是基于這些可信的不可篡改的數(shù)據(jù)，可以自動化的執(zhí)行一些預(yù)先定義好的規(guī)則和條款。

5 區(qū)塊鏈技術(shù)在港口的應(yīng)用

5.1 智能單證

智能單證的核心是區(qū)塊鏈智能合約技術(shù)，單證相關(guān)人員系統(tǒng)生成的汽運進(jìn)港作業(yè)憑證上傳到區(qū)塊鏈各節(jié)點，系統(tǒng)自動對數(shù)據(jù)進(jìn)行推演，運費及運輸環(huán)節(jié)構(gòu)成是透明的，貨主可方便地查看費用詳情。

5.2 智能監(jiān)管

港口業(yè)務(wù)的核心是貨物，上游客戶通過商務(wù)合同將貨物運輸?shù)礁劭谶M(jìn)行裝卸作業(yè)，隨后運輸?shù)较掠慰蛻艉炇?。在這個流程中，下游客戶比較關(guān)注貨物在運輸途中以及港口的裝卸情況，客戶貸款時銀行也比較關(guān)注是否有足夠的貨物進(jìn)行質(zhì)押，口岸查驗單位比較關(guān)注貨物在港口的情況。將貨物在運輸途中、港口裝卸及確權(quán)信息進(jìn)行上傳到供應(yīng)鏈的各個節(jié)點，可以滿足各個貨物相關(guān)人的需要，下游客戶隨時掌握貨物的動態(tài)，銀行實施關(guān)注質(zhì)押貨物及發(fā)運動態(tài)，口岸查驗單位實現(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)管。由于區(qū)塊鏈上的信息不可篡改，也有助于了解企業(yè)的經(jīng)營狀況。

6 區(qū)塊鏈技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

區(qū)塊鏈更廣泛的應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域，雖然區(qū)塊鏈被認(rèn)為具有顛覆航運業(yè)的潛力，由于航運業(yè)具有節(jié)點多、流程復(fù)雜、原有運作模式較成熟且被廣泛應(yīng)用等特點，區(qū)塊鏈現(xiàn)階段還很難介入航運業(yè)，要讓區(qū)塊鏈更適合航運應(yīng)用場景，以下幾個問題需要得到解決。

（1）社會認(rèn)可程度不高。區(qū)塊鏈技術(shù)的痛點在于缺乏有權(quán)威的第三方監(jiān)管的前提下，讓區(qū)塊鏈各相關(guān)人解決信任的問題。區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于航運業(yè)除了提高社會公信力，還要加強(qiáng)國家、區(qū)塊鏈企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的深入合作。

（2）缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。目前區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)被運用于藝術(shù)行業(yè)、法律行業(yè)、開發(fā)行業(yè)、房地產(chǎn)行業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、保險行業(yè)等多個領(lǐng)域。在各個領(lǐng)域的應(yīng)用過程中，都是自行搭建節(jié)點，自行開發(fā)，自行測試，并未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個領(lǐng)域各自為戰(zhàn)，除了在規(guī)范性存在問題外，在數(shù)據(jù)的通用性方面存在。

（3）國際、國內(nèi)航運業(yè)數(shù)據(jù)壁壘嚴(yán)重。說到航運業(yè)不得不提到口岸查驗單位，國內(nèi)的海事、海關(guān)、邊檢都是各自建立軟件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)壁壘很難打通，國際方面的數(shù)據(jù)打通更是難上加難。因此，將航運領(lǐng)取的所有數(shù)據(jù)存放在區(qū)塊鏈，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，需要較長的時間，尤其是要改變政府的服務(wù)方式。

（4）航運業(yè)面臨艱難和不可預(yù)測的未來。產(chǎn)能過剩、信托問題、利潤下降、競爭日益激烈，這些挑戰(zhàn)以及社會對物流供應(yīng)鏈的透明度、問責(zé)機(jī)制和責(zé)任感的更高要求，將推動行業(yè)探索新的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]5分鐘保證能看懂的區(qū)塊鏈簡史：解讀這場技術(shù)革命的前世今生.新浪網(wǎng).2018-1-12[引用日期2018-1-12]

[2]區(qū)塊鏈：定義未來金融與經(jīng)濟(jì)新格局.百度百科[引用日期2017-01-19]

[3]Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System ?.Bitcoin.org[引用日期2019-01-05]