我國鐵路貨運(yùn)規(guī)模龐大，2019 年，中歐班列全年開行 8225 列，同比增長 29%，發(fā)送貨物 72.5 萬標(biāo)箱，同比增長 34%[1]。在“公轉(zhuǎn)鐵”、“一帶一路” 的大背景下，鐵路貨運(yùn)加快多樣化轉(zhuǎn)型，提升服務(wù)質(zhì)量，但仍存在數(shù)字業(yè)務(wù)效率低、貨蹤不透明、物流企業(yè)融資困難、缺乏信息服務(wù)等問題。

　　區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、開放、可追溯、不可篡改等特點(diǎn)，能夠加強(qiáng)多系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)融合，促進(jìn)協(xié)作。在鐵路貨運(yùn)領(lǐng)域，李平等人分析區(qū)塊鏈技術(shù)國內(nèi)外應(yīng)用情況，提出了鐵路大數(shù)據(jù)共享、“一帶一路”鐵路貨運(yùn)物流等場景[2]。本文討論了鐵路貨運(yùn)中區(qū)塊鏈應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)和主要應(yīng)用場景，以供參考。

　　1 區(qū)塊鏈技術(shù)概述

　　區(qū)塊鏈可以看作一種不可篡改的分布式數(shù)據(jù)庫。利用分布式技術(shù)，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)成員存儲著一致的賬本，賬本的信息打包儲存在數(shù)據(jù)區(qū)塊中。如圖 1 所示，區(qū)塊和區(qū)塊間以時(shí)間為序，組成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，利用密碼學(xué)技術(shù)首尾連接在一起，每個(gè)區(qū)塊中包含的信息可以是事件的細(xì)節(jié)、價(jià)值交易、自動(dòng)化操作或其他信息。

　　區(qū)塊鏈適合于內(nèi)在分散、孤立的行業(yè)。鐵路貨運(yùn)涉及多方密切協(xié)作，是區(qū)塊鏈典型的應(yīng)用場景。區(qū)塊鏈應(yīng)用在貨運(yùn)領(lǐng)域的探索可以追溯至 2015 年前后，目前應(yīng)用研究較少，主要針對流程優(yōu)化、物流追蹤、物流金融等方向，具體包括結(jié)算對賬、商品溯源、冷鏈運(yùn)輸、電子發(fā)票等領(lǐng)域。

　　2 鐵路貨運(yùn)中區(qū)塊鏈應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1 聯(lián)盟鏈網(wǎng)絡(luò)按照網(wǎng)絡(luò)部署方式的不同，區(qū)塊鏈可以分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈。公有鏈?zhǔn)峭耆�去中心化的結(jié)構(gòu)，通常用于開放的共享記賬系統(tǒng);聯(lián)盟鏈?zhǔn)遣糠种行幕�的分布式結(jié)構(gòu)，由參與聯(lián)盟的多個(gè)機(jī)構(gòu)形成多中心，通常用于行業(yè)間地位相對對等的組織團(tuán)體共享數(shù)據(jù);私有鏈?zhǔn)菣C(jī)構(gòu)內(nèi)部形成的中心化結(jié)構(gòu)，通常用于企業(yè)內(nèi)部的控制和審計(jì)[3]。3 種區(qū)塊鏈的對比如表 1 所示。

　　鐵路貨運(yùn)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)出于業(yè)務(wù)和監(jiān)管的考量，需要一定程度的中心化。因此，鐵路貨運(yùn)區(qū)塊鏈架構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)選擇架構(gòu)更為靈活的聯(lián)盟鏈，并采取部分私有的方式。比如區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)以鐵路貨運(yùn)公司為主，相關(guān)業(yè)務(wù)方可以選擇加入?yún)^(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)，如圖 2(a)所示，或者通過網(wǎng)絡(luò)訪問區(qū)塊鏈中的節(jié)點(diǎn)，如圖 2(b)所示。

　　2.2 跨鏈技術(shù)因?yàn)檎麄�(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)是分區(qū)的，數(shù)據(jù)集成時(shí)必然面臨兩個(gè)問題：信息孤島和區(qū)塊鏈異構(gòu)。異構(gòu)區(qū)塊鏈間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、接口協(xié)議的不同會導(dǎo)致交易合法性證明各不相同，加劇信息孤島。跨鏈技術(shù)通過連接互相獨(dú)立的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同鏈上資產(chǎn)和數(shù)據(jù)的互操作，從而解決孤島問題。

　　常見的跨鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式包括公證人機(jī)制、哈希鎖定和側(cè)鏈/中繼技術(shù)[4]。公證人機(jī)制需要一個(gè)或一組節(jié)點(diǎn)在兩條鏈間作為公證人，進(jìn)行雙方交易的收集和驗(yàn)證，架構(gòu)簡單，但引入了一定的中心化;哈希鎖定利用了哈希鎖和時(shí)間鎖，能夠確保交換的原子性和真實(shí)性，但哈希鎖定只能用于交換，且增加了交易次數(shù)，目前只適合資產(chǎn)交易場景;側(cè)鏈/中繼鏈技術(shù)通過雙向錨定的方式實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)在不同鏈之間的轉(zhuǎn)移，中繼鏈可以看作去中心的公證人機(jī)制，不同的鏈之間都可以在中繼鏈上進(jìn)行跨鏈交互。

　　2.3 物聯(lián)網(wǎng)終端接入物聯(lián)網(wǎng)終端是鐵路貨運(yùn)里的重要一環(huán)。在區(qū)塊鏈中，必須保證數(shù)據(jù)源頭可信。在貨運(yùn)過程中，可基于智能設(shè)施和物聯(lián)網(wǎng)完成數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、存儲和傳遞，盡可能排除人為干擾。物聯(lián)網(wǎng)的智能識別技術(shù)主要包括條形碼/二維碼識別技術(shù)、射頻識別技術(shù)、GPS 技術(shù)、信息物理系統(tǒng)(CPS，Cyber-Physical Systems)技術(shù)等。

　　3 鐵路貨運(yùn)中區(qū)塊鏈的應(yīng)用場景

　　3.1 物流追蹤終端消費(fèi)者需要了解鐵路貨運(yùn)的產(chǎn)品物流信息，從而加強(qiáng)對此次消費(fèi)的信任;上游供應(yīng)方由于鐵路運(yùn)輸時(shí)延較長，掌握物流信息能更好地預(yù)測市場;承運(yùn)方掌握詳細(xì)的信息更有助于了解運(yùn)輸中上下游的情況。

　　3.2 流程優(yōu)化與公路和飛機(jī)相比，鐵路運(yùn)輸周期較長，流程復(fù)雜，涉及相關(guān)方較多。如果能實(shí)現(xiàn)單證電子化，提高作業(yè)過程信息化程度，就能減少信息孤島，提高信息時(shí)效，有利于解決各方痛點(diǎn)，提升鐵路貨運(yùn)整體運(yùn)作效率，降低運(yùn)營成本。

　　3.3 抵押融資鐵路貨運(yùn)周期一般為 7~14 天，貨物價(jià)值高，資金回收可靠，較適合做抵押貸款。但傳統(tǒng)的倉單質(zhì)押業(yè)務(wù)存在銀行對倉單信息獲取不及時(shí)的問題，使得銀行難以對貸款風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估，導(dǎo)致企業(yè)融資困難。

　　4 結(jié)束語

　　本文分析了區(qū)塊鏈技術(shù)在鐵路貨運(yùn)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用場景。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)在鐵路貨運(yùn)中的研究尚處在起步階段，應(yīng)用的過程中還存在一些難題，距離產(chǎn)業(yè)化還有較大距離。區(qū)塊鏈技術(shù)在鐵路貨運(yùn)領(lǐng)域的落地不僅僅是技術(shù)問題，而是如何在鐵路內(nèi)外的眾多企業(yè)、組織中克服協(xié)作壁壘，構(gòu)建信任網(wǎng)絡(luò)的問題。

　　下一步，還需努力推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)在鐵路集裝箱運(yùn)輸、鐵路快運(yùn)對賬、鐵路物流金融、海關(guān)存證、物流企業(yè)征信等場景的示范項(xiàng)目。針對不同場景，尋求共識協(xié)議、跨鏈通信、加密算法等關(guān)鍵技術(shù)的適配和改進(jìn)，提高區(qū)塊鏈系統(tǒng)在鐵路貨運(yùn)業(yè)務(wù)中的可用性、可擴(kuò)展性、吞吐量、安全性，探索更有前景和活力的應(yīng)用模式。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 李　平，張曉棟，郭　悅，等. 區(qū)塊鏈技術(shù)及其在鐵路行業(yè)的典型應(yīng)用研究 [J]. 鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2020，29(1)： 9-15.

　　[2] 于　戈，聶鐵錚，李曉華，等. 區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的分布式數(shù)據(jù)管理技術(shù)-挑戰(zhàn)與展望[J/OL]. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，[2020-04-10].

　　[3] 李　芳，李卓然，趙　赫. 區(qū)塊鏈跨鏈技術(shù)進(jìn)展研究 [J]. 軟件學(xué)報(bào)，2019，30(6)：1649-1660.

　　《區(qū)塊鏈技術(shù)在鐵路貨運(yùn)中的應(yīng)用》來源：《鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用》，作者：馬春琦，任　爽