基于區(qū)塊鏈的公路貨運(yùn)交易平臺(tái)研究與設(shè)計(jì)

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(湖南財(cái)政經(jīng)濟(jì)學(xué)院 信息技術(shù)與管理學(xué)院，長(zhǎng)沙 410205)

0 前 言

經(jīng)過改革開放40多年的持續(xù)發(fā)展，中國(guó)公路通車總里程達(dá)到500×104km，居世界第一。2020年公路貨物周轉(zhuǎn)量達(dá)60 171.8×108t·km[1]，中國(guó)已經(jīng)成為全球最大的物流市場(chǎng)。中國(guó)公路貨運(yùn)規(guī)模很大，但是績(jī)效并不理想[2]。隨著中國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入推進(jìn)，物流業(yè)發(fā)展的需求、技術(shù)供給等會(huì)發(fā)生重大變化，這些都要求中國(guó)物流業(yè)朝著更安全、高效、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展[2]。解決公路貨運(yùn)物流問題具有實(shí)際意義。

目前，各物流企業(yè)、各省市交通運(yùn)管部門都建立了各自的信息平臺(tái)，但是各個(gè)平臺(tái)之間互不相通，形成一個(gè)個(gè)信息“孤島”，這會(huì)造成整個(gè)社會(huì)物流信息不暢通，整體物流效率低下。另外，廣大個(gè)體車主一般通過加盟或掛靠某物流企業(yè)獲得運(yùn)輸業(yè)務(wù)，貨主往往通過某平臺(tái)發(fā)布需求信息，車主和貨主都增加了成本，而且價(jià)格不透明。如果有一個(gè)開放共享式物流信息平臺(tái)，它可以在無需信任的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使供需雙方直接交易，那么將大大減少物流管理成本，真正做到“信息流”驅(qū)動(dòng)“貨品流”，從而提升整個(gè)社會(huì)的物流績(jī)效。

本次研究在提高公路物流績(jī)效的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了在互聯(lián)網(wǎng)不安全的環(huán)境下，進(jìn)行安全的公路貨運(yùn)交易，在保障供需雙方利益的同時(shí)構(gòu)建開放式共享信息平臺(tái)，節(jié)約了供需雙方的運(yùn)營(yíng)成本。

1 前期調(diào)研

1.1 傳統(tǒng)的公路貨運(yùn)交易模式

目前，公路交易模式主要有兩種：第1種是直接交易模式。此模式是車主或運(yùn)輸企業(yè)在網(wǎng)上公益平臺(tái)查找貨源，然后直接與貨主發(fā)生交易；或是貨主在公益平臺(tái)直接與車主或運(yùn)輸企業(yè)發(fā)生交易(見圖1)。

圖1 直接交易模式

第2種是平臺(tái)交易模式。貨主將貨源交與平臺(tái)，直接與平臺(tái)發(fā)生交易，車主或運(yùn)輸企業(yè)在平臺(tái)注冊(cè)，平臺(tái)把接收到的貨源分配給車主或運(yùn)輸企業(yè)，車主或運(yùn)輸企業(yè)與平臺(tái)結(jié)算，貨主不與車主直接發(fā)生交易(見圖2)。

圖2 平臺(tái)交易模式

平臺(tái)交易模式原則上比直接交易模式更加高效和安全，貨主和車主通過平臺(tái)的聚集功能，達(dá)到交易目的，因?yàn)橛衅脚_(tái)擔(dān)保，故其交易比較規(guī)范，供需雙方利益容易得到保障。但是，平臺(tái)出于自身利益的考慮，可能會(huì)收取車主和貨主的管理費(fèi)，同時(shí)，平臺(tái)之間信息互不相通，各平臺(tái)運(yùn)營(yíng)能力不同可能會(huì)造成車主等貨、回程空載、貨主庫(kù)存積壓等問題，從而影響整個(gè)物流業(yè)績(jī)效。信息不通暢是制約公路貨運(yùn)物流提升績(jī)效的主要障礙之一。

1.2 區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)伴隨著比特幣的成功而受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注[3-4]，并獲得高速發(fā)展。區(qū)塊鏈可以簡(jiǎn)單理解為在P2P網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)分布式共享賬本。它集成了P2P網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)加密、編程、分布式存儲(chǔ)等計(jì)算機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用模式，可以方便構(gòu)建去信任化的價(jià)值傳播網(wǎng)絡(luò)。區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)在轉(zhuǎn)賬支付、資金結(jié)算、身份認(rèn)證、版權(quán)保護(hù)、電子商務(wù)、智能合約等場(chǎng)景得到了廣泛應(yīng)用[3]。區(qū)塊鏈主要特征：一是分布式存儲(chǔ)。在P2P網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都存儲(chǔ)全網(wǎng)認(rèn)可的同一份賬本，并在共識(shí)協(xié)議下維護(hù)各節(jié)點(diǎn)賬本的一致性。二是去中心化。網(wǎng)絡(luò)中沒有所謂的“中心”特權(quán)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有記賬權(quán)，但是，每一次記賬權(quán)的獲得均由共識(shí)協(xié)議選舉產(chǎn)生，保證參與節(jié)點(diǎn)的公平性。三是數(shù)據(jù)不可篡改。區(qū)塊鏈采用了哈希換算、對(duì)稱和非對(duì)稱加密、數(shù)字簽名、群簽名等加密技術(shù)，使得單個(gè)區(qū)塊的交易無法被修改，并且可以保證除創(chuàng)世區(qū)塊外的每個(gè)區(qū)塊都有唯一的父區(qū)塊。

1.3 區(qū)塊鏈在物流業(yè)的研究

隨著區(qū)塊鏈3.0的到來，區(qū)塊鏈在物流業(yè)的應(yīng)用得到了人們的關(guān)注。Kuhi等人對(duì)比了目前主流區(qū)塊鏈系統(tǒng)的各方面性能和它們應(yīng)用于物流行業(yè)的優(yōu)勢(shì)與不足，并展望了其在物流行業(yè)的應(yīng)用方向[5]。周杰等人提出了一種基于云計(jì)算的物流區(qū)塊鏈模型和共識(shí)算法，并對(duì)所提出的共識(shí)算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了其在理論上存在的性能優(yōu)勢(shì)[6]。王思靜在理論上探討了區(qū)塊鏈技術(shù)在醫(yī)藥冷鏈物流領(lǐng)域的應(yīng)用，給出了概念性構(gòu)想，但并沒有給出具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)[7]。李軍祥等人通過借助Stackelberg博弈模型分析了采用區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)防范第三方物流服務(wù)商道德風(fēng)險(xiǎn)的策略，分析了區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用前后供應(yīng)鏈利潤(rùn)與技術(shù)成本投入的關(guān)聯(lián)性，證明了應(yīng)用區(qū)塊鏈可以有效降低第三方物流服務(wù)商存在的道德風(fēng)險(xiǎn)[8]。張志等人通過對(duì)比采用區(qū)塊鏈技術(shù)前后的最優(yōu)收益，提出區(qū)塊鏈技術(shù)在供應(yīng)鏈中的應(yīng)用策略和條件[9]。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)區(qū)塊鏈在物流業(yè)的研究與應(yīng)用仍處于初級(jí)階段，還沒有形成有價(jià)值的區(qū)塊鏈應(yīng)用于公路貨運(yùn)交易的架構(gòu)體系。大部分研究集中在區(qū)塊鏈在物流領(lǐng)域的應(yīng)用前景、聯(lián)盟鏈共識(shí)算法、應(yīng)用方案的概念設(shè)計(jì)等方面的探索，基本都是理論闡述，并沒有給出具體的架構(gòu)和設(shè)計(jì)方案。本次研究從公路貨運(yùn)物流的現(xiàn)狀出發(fā)，結(jié)合區(qū)塊鏈思想和技術(shù)特點(diǎn)，提出一種物流模型，可以解決傳統(tǒng)公路貨運(yùn)交易過程中出現(xiàn)的誠(chéng)信缺失、交易成本高等問題，具有現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。

2 公路貨運(yùn)交易架構(gòu)及共識(shí)協(xié)議設(shè)計(jì)

開放可共享公共信息平臺(tái)是提升整個(gè)公路貨運(yùn)績(jī)效的重要前提之一。區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)分布式價(jià)值傳輸網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)在不安全網(wǎng)絡(luò)、缺少信任的前提下達(dá)成交易，可以認(rèn)為區(qū)塊鏈?zhǔn)枪坟涍\(yùn)開發(fā)共享信息平臺(tái)的理想基礎(chǔ)設(shè)施。本次研究運(yùn)用CAP(Consistency，Availability，Partition-Tolerance)布魯爾定理[10]，提出一種基于區(qū)塊鏈的公路貨運(yùn)交易架構(gòu)。

2.1 基于區(qū)塊鏈公路貨運(yùn)交易的架構(gòu)

公路貨運(yùn)交易架構(gòu)分為應(yīng)用層、擴(kuò)展層、網(wǎng)絡(luò)層和存儲(chǔ)層等4層。如圖3所示。

圖3 公路貨運(yùn)交易總體架構(gòu)

(1)應(yīng)用層。應(yīng)用層類似電腦中的各種應(yīng)用軟件，是個(gè)體貨主/車主、貨主企業(yè)、運(yùn)輸企業(yè)、各級(jí)交通運(yùn)管部門、金融機(jī)構(gòu)、工商稅務(wù)等普通用戶可以直接使用的軟件產(chǎn)品，也是各類企業(yè)、管理部門、服務(wù)機(jī)構(gòu)的現(xiàn)有管理信息系統(tǒng)的接口。將應(yīng)用層設(shè)想為各省部級(jí)交通運(yùn)輸開放平臺(tái)所提供的接口，目的是減少開發(fā)工作量、更好對(duì)接交通運(yùn)輸行業(yè)信息化成果、降低用戶使用難度。

(2)擴(kuò)展層。擴(kuò)展層類似電腦驅(qū)動(dòng)程序，使公路貨運(yùn)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)更加實(shí)用。擴(kuò)展層主要包括交易類、貨源信息發(fā)布、信用畫像等智能合約，查詢和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)類組件、貨源信息推送、競(jìng)價(jià)競(jìng)拍功能類組件等。為了方便與各省部級(jí)交通運(yùn)輸平臺(tái)集成，擬采用Web Server服務(wù)方式提供各類組件。

(3)網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層類似個(gè)人電腦的操作系統(tǒng)，用以維護(hù)P2P網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的安全性。網(wǎng)絡(luò)層提供各種API以供調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)公路貨運(yùn)區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)編程、分布式算法、密碼學(xué)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能等核心功能。

(4)存儲(chǔ)層。存儲(chǔ)層負(fù)責(zé)以區(qū)塊鏈方式存儲(chǔ)公路貨運(yùn)業(yè)務(wù)所涉及的運(yùn)單、車輛、貨源、各主體信用等各類數(shù)據(jù)，只有網(wǎng)絡(luò)層有權(quán)生成區(qū)塊、維護(hù)區(qū)塊鏈的一致性和合法性，只有委員會(huì)節(jié)點(diǎn)才有權(quán)存儲(chǔ)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)層采用交易、貨源發(fā)布和信用畫像等3條區(qū)塊鏈進(jìn)行分類記載。

2.2 公路貨運(yùn)交易共識(shí)協(xié)議設(shè)計(jì)

共識(shí)協(xié)議是區(qū)塊鏈的核心，可以從聯(lián)盟鏈的構(gòu)成機(jī)制、出塊節(jié)點(diǎn)的選舉算法、區(qū)塊隨機(jī)數(shù)和主鏈共識(shí)等4個(gè)方面進(jìn)行闡述。

(1)聯(lián)盟鏈的構(gòu)成機(jī)制。在《交通運(yùn)輸物流公共信息平臺(tái)建設(shè)綱要》的指導(dǎo)下形成公路貨運(yùn)交易網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成機(jī)制，交通運(yùn)輸部和32個(gè)省級(jí)行政區(qū)(不包括港澳臺(tái))均建立了各自的交通運(yùn)輸公共信息平臺(tái)，這些平臺(tái)為本地交通運(yùn)輸?shù)墓芾砗头?wù)發(fā)揮著很大作用，但是這些平臺(tái)“各自為政”，互不相通，要實(shí)現(xiàn)各省之間的互聯(lián)互通還有很長(zhǎng)一段時(shí)間。

本著“行業(yè)管理部門主導(dǎo)和政府可控”的思想，將交通運(yùn)輸部和32個(gè)省級(jí)交通運(yùn)管部門設(shè)為P2P網(wǎng)絡(luò)的33個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn)，組成聯(lián)盟鏈。各省級(jí)交通運(yùn)管部門可以授權(quán)社會(huì)力量組建監(jiān)督節(jié)點(diǎn)，只有委員會(huì)節(jié)點(diǎn)才有權(quán)生成區(qū)塊、監(jiān)督節(jié)點(diǎn)、負(fù)責(zé)用戶和交易認(rèn)證等輔助業(yè)務(wù)，只有通過認(rèn)證的數(shù)據(jù)才能被打包進(jìn)區(qū)塊。這樣做的目的：一是方便各省交通物流信息平臺(tái)的集成，有利于形成全國(guó)性的公路物流生成圈；二是方便政府部門執(zhí)行政策、法規(guī)和使用現(xiàn)有交通信息平臺(tái)的服務(wù)功能，減少應(yīng)用層的重復(fù)開發(fā)；三是確保委員會(huì)節(jié)點(diǎn)當(dāng)值時(shí)間，保證區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)安全；四是吸引社會(huì)參與，提高交易速度。

(2)出塊節(jié)點(diǎn)的選舉算法。出塊節(jié)點(diǎn)也稱為當(dāng)值節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)在某個(gè)時(shí)間間隔生成區(qū)塊。當(dāng)值節(jié)點(diǎn)只能在33個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn)中產(chǎn)生，具體在某個(gè)時(shí)間間隔、誰(shuí)來充當(dāng)當(dāng)值節(jié)點(diǎn)，是通過特征值而不是算力競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生的，這樣就不會(huì)出現(xiàn)電力消耗過大的問題。具體算法如圖4所示。

系統(tǒng)每33 min制定一輪當(dāng)值委員會(huì)節(jié)點(diǎn)安排表(見圖4)。以當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)時(shí)間作為隨機(jī)種子，隨機(jī)生成33個(gè)整數(shù)([1，33])，將其依次分配給各個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn)作為排序依據(jù)。根據(jù)各委員會(huì)節(jié)點(diǎn)分配的隨機(jī)值按從小到大的排序產(chǎn)生本輪當(dāng)值安排表。如果多個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)值相同，則按照初始排名表的先后順序確定這幾個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)值順序。

圖4 委員會(huì)節(jié)點(diǎn)當(dāng)值安排表算法

采用這種函數(shù)生成隨機(jī)數(shù)的選舉方式，使得每輪(每個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn)當(dāng)值一次稱為一輪)各個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn)都當(dāng)值一次且當(dāng)值順序是隨機(jī)的。這樣可以避免當(dāng)值節(jié)點(diǎn)的人為干擾，為縮短區(qū)塊周期、提高交易吞吐量提供算法理論保障。擬定貨運(yùn)交易區(qū)塊的出塊周期為1 min，區(qū)塊大小的上限為2 Mib，交易記錄的大小是固定的170 B，理論上每分鐘可以確認(rèn)12 335筆貨運(yùn)交易。

(3)區(qū)塊的隨機(jī)數(shù)。區(qū)塊的隨機(jī)數(shù)是委員會(huì)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證最新區(qū)塊的重要數(shù)據(jù)項(xiàng)。區(qū)塊頭={上一個(gè)區(qū)塊哈希，梅克爾根，隨機(jī)數(shù)，出塊節(jié)點(diǎn)，時(shí)間戳}。隨機(jī)數(shù)由出塊節(jié)點(diǎn)的公鑰哈希與最近N個(gè)區(qū)塊進(jìn)行多個(gè)哈希換代計(jì)算得到(見圖5)。

圖5 隨機(jī)數(shù)生成算法

首先，當(dāng)值委員會(huì)節(jié)點(diǎn)獲得本地最近區(qū)塊的高度用來確定哈希計(jì)算次數(shù)，如果最近區(qū)塊高度低于33(即系統(tǒng)沒有完成第一輪區(qū)塊生成的情況)，哈希計(jì)算次數(shù)為實(shí)際區(qū)塊數(shù)，否則，哈希計(jì)算次數(shù)為33；然后，用當(dāng)值節(jié)點(diǎn)的公鑰進(jìn)行哈希計(jì)算，產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)P的初始值；最后，根據(jù)哈希計(jì)算次數(shù)把最近區(qū)塊頭與P進(jìn)行哈希迭代計(jì)算，得到最新區(qū)塊的隨機(jī)數(shù)。這樣設(shè)計(jì)的目的：一是方便其他委員會(huì)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證新區(qū)塊；二是每一個(gè)新區(qū)塊都需要最近N(N<34)個(gè)區(qū)塊作前向證明，這樣進(jìn)一步保障了區(qū)塊鏈的不可篡改性。

(4)主鏈共識(shí)。主鏈共識(shí)是指出塊節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的新區(qū)塊如何取得全網(wǎng)認(rèn)可。目前，主鏈共識(shí)有弱共識(shí)和強(qiáng)共識(shí)兩類[11]。弱共識(shí)的效率低，交易確認(rèn)所需時(shí)間長(zhǎng)、交易吞吐量低、區(qū)塊鏈容易產(chǎn)生分叉。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的區(qū)塊鏈特點(diǎn)，擬采用強(qiáng)共識(shí)，提高共識(shí)效率。下面提出一種改進(jìn)的PBFT 算法。分為歸約和認(rèn)可兩個(gè)階段(見圖6)。

圖6 區(qū)塊鏈共識(shí)算法

歸約階段是一個(gè)無限循環(huán)。首先，進(jìn)行主鏈高度歸約：當(dāng)值委員會(huì)節(jié)點(diǎn)發(fā)起區(qū)塊鏈最高高度投票，其他委員會(huì)節(jié)點(diǎn)對(duì)當(dāng)值委員會(huì)節(jié)點(diǎn)的高度提議投票。如果某委員會(huì)節(jié)點(diǎn)的本地區(qū)塊高度與提議的高度不一致，投反對(duì)票并通過當(dāng)值委員會(huì)節(jié)點(diǎn)同步至本地區(qū)塊鏈。當(dāng)值委員會(huì)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)所有高度提議投票結(jié)果，如果有反對(duì)票，則再進(jìn)行區(qū)塊鏈高度提議投票，直到?jīng)]有反對(duì)票為止。其次，進(jìn)行最近區(qū)塊歸約：當(dāng)值委員會(huì)節(jié)點(diǎn)廣播本地最近區(qū)塊的哈希，發(fā)起最近區(qū)塊投票，其他委員會(huì)節(jié)點(diǎn)哈希各自本地最近區(qū)塊，并與提議區(qū)塊哈希對(duì)比。如果對(duì)比結(jié)果不同，投反對(duì)票并廣播投票結(jié)果，如果反對(duì)票超過或等于所有委員會(huì)節(jié)點(diǎn)半數(shù)，則當(dāng)值委員會(huì)節(jié)點(diǎn)同步至本地區(qū)塊鏈；否則，投反對(duì)票的委員會(huì)節(jié)點(diǎn)同步至本地區(qū)塊鏈，再次進(jìn)行高度歸約，直到最近區(qū)塊沒有反對(duì)票為止。最后，各節(jié)點(diǎn)歸約值設(shè)置為true，歸約階段結(jié)束。

認(rèn)可階段是對(duì)最新區(qū)塊二進(jìn)制的認(rèn)可。當(dāng)值委員會(huì)的歸約值如果不為true，本次共識(shí)結(jié)束；否則，廣播最新區(qū)塊至其他委員會(huì)節(jié)點(diǎn)。各委員會(huì)節(jié)點(diǎn)生成最新區(qū)塊隨機(jī)數(shù)與收到的最新區(qū)塊中的隨機(jī)數(shù)作對(duì)比，并且檢查收到的最新區(qū)塊梅克爾根等區(qū)塊頭字段是否正確，只要其中一項(xiàng)不正確，投反對(duì)票并廣播投票結(jié)果。如果各委員會(huì)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)沒有反對(duì)票，則把收到的最新區(qū)塊存儲(chǔ)至本地區(qū)塊鏈中；否則，存儲(chǔ)一個(gè)空區(qū)塊(沒有交易記錄的區(qū)塊)至本地區(qū)塊鏈中，本次區(qū)塊鏈共識(shí)結(jié)束。

如果某當(dāng)值委員會(huì)節(jié)點(diǎn)存在2次區(qū)塊鏈共識(shí)不成功的情況，該節(jié)點(diǎn)會(huì)被視為拜占庭節(jié)點(diǎn)，將被強(qiáng)行取消。

3 實(shí)驗(yàn)與分析

3.1 區(qū)塊鏈安全性分析

區(qū)塊鏈共識(shí)協(xié)議的安全性一般圍繞區(qū)塊鏈的持久性和活性[11]。

(1)持久性。新的區(qū)塊在取得強(qiáng)共識(shí)之前需要進(jìn)行歸約處理，即每個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn)所存儲(chǔ)的區(qū)塊鏈高度一致。例如，某區(qū)塊在某委員會(huì)節(jié)點(diǎn)的本地區(qū)塊鏈擁有h個(gè)區(qū)塊的高度，那么該區(qū)塊在其他節(jié)點(diǎn)的本地區(qū)塊鏈中也擁有h個(gè)區(qū)塊的高度。網(wǎng)絡(luò)傳播延時(shí)問題可能造成各個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn)區(qū)塊高度暫時(shí)不一致，但是通過歸約處理，33個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn)的區(qū)塊高度大概率是一致的。同時(shí)，根據(jù)主鏈共識(shí)算法，主鏈上任意高度K對(duì)應(yīng)的區(qū)塊在各個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn)的區(qū)塊鏈上對(duì)應(yīng)的區(qū)塊都將是相同的。

(2)活性?；钚灾阜前菡纪ス?jié)點(diǎn)發(fā)起的交易最終被打包進(jìn)區(qū)塊鏈中，并滿足持久性[10]。本案例中，貨運(yùn)交易首先通過公路貨運(yùn)開放平臺(tái)發(fā)起并傳輸至某監(jiān)督節(jié)點(diǎn)；該監(jiān)督節(jié)點(diǎn)對(duì)此交易進(jìn)行認(rèn)證、簽名并傳輸至某個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn)(認(rèn)證后的交易會(huì)考慮各委員會(huì)節(jié)點(diǎn)本地交易緩沖池的交易數(shù)量平衡而選擇傳輸至哪個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn))；最后，各委員會(huì)節(jié)點(diǎn)采取先進(jìn)先出的策略打包交易進(jìn)區(qū)塊鏈。雖然交易可能受交易吞吐量等限制而不能立即被打包處理，但是最終都會(huì)被處理，從而滿足區(qū)塊的一致性。

本次研究采用的混合共識(shí)協(xié)議可以杜絕“雙花”“女巫”“自私挖礦”攻擊，滿足貨運(yùn)交易安全性要求。

3.2 區(qū)塊鏈性能測(cè)試

為了探研區(qū)塊鏈性能，本次研究采用Node.js(v5.4.0)平臺(tái)，引入Express框架，操作系統(tǒng)為Ubuntu(v0.29.0)，處理器為Intel(R)Core(TM)i7-9750H CPU @ 2.60 GHz，內(nèi)存16 GiB，模擬網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為33個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn)，對(duì)交易確認(rèn)時(shí)間進(jìn)行測(cè)試。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)區(qū)塊周期為1 min、區(qū)塊大小為2 MiB、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為33個(gè)委員會(huì)節(jié)點(diǎn)時(shí)，通過10輪區(qū)塊打包確認(rèn)，交易平均確認(rèn)時(shí)延小于1.25 s，絕大多數(shù)網(wǎng)上交易的用戶是可以接受的。當(dāng)然，這個(gè)數(shù)據(jù)只是在虛擬環(huán)境下的仿真結(jié)果，其與真實(shí)環(huán)境可能存在差異。

4 結(jié) 語(yǔ)

本次研究提出了一種基于區(qū)塊鏈的公路貨運(yùn)交易平臺(tái)的架構(gòu)和共識(shí)協(xié)議，通過實(shí)驗(yàn)分析，該架構(gòu)和共識(shí)協(xié)議可以在一定程度上解決公路貨運(yùn)物流的誠(chéng)信交易和隱私保護(hù)等問題。

從網(wǎng)絡(luò)拓樸的結(jié)構(gòu)來看，設(shè)計(jì)的公路貨運(yùn)交易平臺(tái)可以滿足我國(guó)《交通運(yùn)輸物流公共信息平臺(tái)建設(shè)綱要》中信息化建設(shè)的要求，利用區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)可以很好地把各級(jí)交通運(yùn)輸物流公共信息平臺(tái)連接起來，構(gòu)建一個(gè)政府主導(dǎo)、可監(jiān)管、可測(cè)量、全行業(yè)誠(chéng)信的公路貨運(yùn)物流生態(tài)環(huán)境。