石永強(qiáng) 黃天智 張智勇 楊磊

摘? 要：從配送行業(yè)的現(xiàn)狀，不難發(fā)現(xiàn)在配送市場上，區(qū)域配送資源數(shù)據(jù)共享困難。因為配送資源數(shù)據(jù)種類多，體量大，集中困難，數(shù)據(jù)共享一直是個難點。數(shù)據(jù)不公開，配送企業(yè)間盲目競爭，損害了企業(yè)的自身利益，也降低了社會總效益。本文提出一個基于區(qū)塊鏈的區(qū)域配送資源數(shù)據(jù)共享模型，具有去中心化、集體維護(hù)、安全可信、不可篡改等特點，適用于解決區(qū)域配送資源數(shù)據(jù)共享的難題。文中從區(qū)塊鏈的一般原理出發(fā)，針對配送資源數(shù)據(jù)的復(fù)雜性設(shè)計了獨特的存儲結(jié)構(gòu)，詳細(xì)說明了模型的架構(gòu)。通過模型與現(xiàn)存方案的對比，分析了本模型的優(yōu)勢以及帶來的影響。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;配送資源數(shù)據(jù);共享模型;區(qū)域配送

一、引言

在目前的區(qū)域配送的市場上，配送資源及數(shù)據(jù)主要掌握在兩種角色手中，一是物流公司（Logistics Company，LC），擁有較多配送資源，掌握大部分的配送資源數(shù)據(jù)。單一物流公司擁有的人力資源與設(shè)備資源較少，其一方面承擔(dān)配送關(guān)系中資源提供方角色，一方面承擔(dān)信息提供者角色。作為資源提供方，能夠利益最大化地利用自己的資源，然而作為信息提供方，考慮相對較少，不加整理地將需求信息提供給外者，信息的準(zhǔn)確性難以保證，無法說服他人信任，容易導(dǎo)致資源的不合理配置與利用。二是物流信息中介（Logistics information intermediary，LII），有自己的信息平臺，在平臺上發(fā)布整合過的配送供需雙方的資源數(shù)據(jù)。雙方各取所需，但是盲目地選擇，沒有算法作支撐，配送資源的合理利用很難實現(xiàn)，加之平臺提供者有可能對平臺數(shù)據(jù)進(jìn)行篡改，無法保證信息的安全可靠。

數(shù)據(jù)可被篡改，傳輸不安全等嚴(yán)重阻礙了區(qū)域流通業(yè)的發(fā)展。然而區(qū)塊鏈的誕生，將改變這種配送資源數(shù)據(jù)不均勻分布于相關(guān)企業(yè)的現(xiàn)狀。

區(qū)塊鏈技術(shù)可以幫助配送供需雙方快速安全地認(rèn)證權(quán)限，實現(xiàn)自由的數(shù)據(jù)訪問和分享。因此將區(qū)塊鏈技術(shù)引入配送領(lǐng)域，會使區(qū)域配送資源數(shù)據(jù)得到極大程度地公開，配送資源流動合理性得到極大提升，“區(qū)塊鏈+”配送將是未來區(qū)域配送領(lǐng)域發(fā)展的一大方向。

從區(qū)塊鏈技術(shù)在各行各業(yè)近兩年的發(fā)展看，金融與供應(yīng)鏈領(lǐng)域應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)較多，也有醫(yī)療，能源等相關(guān)領(lǐng)域有所應(yīng)用。薛騰飛等利用改進(jìn)的DPoS機(jī)制構(gòu)建了一個基于區(qū)塊鏈的醫(yī)療數(shù)據(jù)共享模型。蔡金棋等設(shè)計了一種基于區(qū)塊鏈的3層能源交易架構(gòu)，并對區(qū)塊鏈在能源交易中應(yīng)用需要解決的問題和面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析。郭珊珊利用區(qū)塊鏈上區(qū)塊信息不可篡改的特性，實現(xiàn)了供應(yīng)鏈上的可信溯源查詢。朱建明等在分析了區(qū)塊鏈的特點、局限性以及其鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)散列原理的基礎(chǔ)上，提出了基于區(qū)塊鏈的B2B+B2C供應(yīng)鏈各交易主體結(jié)構(gòu)簡圖及動態(tài)多中心協(xié)同認(rèn)證模型。張曉玫等提出了區(qū)塊鏈金融模式，并指出區(qū)塊鏈能在根本上改變?nèi)谫Y雙方的信息結(jié)構(gòu)，從根本上緩解小微企業(yè)的信貸配給。

可以看出，區(qū)塊鏈結(jié)合配送領(lǐng)域的應(yīng)用較少，主要由于配送領(lǐng)域的數(shù)據(jù)種類多，體量大，集中困難，使區(qū)塊鏈在配送領(lǐng)域的發(fā)展舉步維艱。本文提出了基于區(qū)塊鏈的區(qū)域配送資源數(shù)據(jù)共享的一種模型（Distribution data share model ，DDSM），幫助解決區(qū)域配送資源數(shù)據(jù)存儲集中、安全共享難、數(shù)據(jù)可信度過度依賴于少數(shù)中心化組織機(jī)構(gòu)等問題，實現(xiàn)去中心化，可信任的配送資源數(shù)據(jù)共享。

二、區(qū)塊鏈基礎(chǔ)知識

數(shù)據(jù)層與網(wǎng)絡(luò)層為區(qū)塊鏈提供硬件基礎(chǔ)與技術(shù)條件，哈希函數(shù)將不同大小的數(shù)據(jù)塊映射成固定長度的地址碼，方便數(shù)據(jù)的查找，非對稱加密確保某筆交易只有參與人知道交易詳細(xì)情況，外界只了解交易的發(fā)生與否，既公布了交易信息，又保護(hù)了交易雙方的隱私;共識層是去信任的關(guān)鍵，是以算法作支撐，在一定的規(guī)則下，各節(jié)點絕對信任當(dāng)值節(jié)點（負(fù)責(zé)下個區(qū)塊的寫入工作）的操作;激勵層解釋了各節(jié)點爭相做記賬員的驅(qū)動力，例如在比特幣區(qū)塊鏈中各節(jié)點的驅(qū)動力是比特幣;合約層是交易雙方簽定的契約，由算法實現(xiàn)，交易在此契約下自動完成，具有同步性，交易內(nèi)容難以更改;應(yīng)用層是面向各行各業(yè)的接口，各領(lǐng)域都可以根據(jù)自己領(lǐng)域內(nèi)的業(yè)務(wù)流程特點，將區(qū)塊鏈引用進(jìn)本行業(yè)發(fā)展。

區(qū)塊鏈的特性就是去中心化、去信任、集體維護(hù)、可靠數(shù)據(jù)庫。區(qū)塊鏈出現(xiàn)之前數(shù)據(jù)庫都集中在中心化的機(jī)構(gòu)，交易雙方的數(shù)據(jù)要經(jīng)過中心機(jī)構(gòu)的流轉(zhuǎn)，中心機(jī)構(gòu)是雙方信任的基礎(chǔ)，交易產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)都存在中心機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫中，由數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一保管處理。區(qū)塊鏈的出現(xiàn)帶來了新的數(shù)據(jù)存儲的方式，它沒有中心化的機(jī)構(gòu)，而是人人維護(hù)數(shù)據(jù)庫，而且維護(hù)建立在某種規(guī)則之上，可以使所有參與方信服，且一旦記錄存入數(shù)據(jù)庫中將無法更改，確保了數(shù)據(jù)的安全性。

三、區(qū)域配送資源數(shù)據(jù)共享模型

（1）節(jié)點間共識機(jī)制

DPoS與PoS不同的是，DPoS機(jī)制中每個節(jié)點都有權(quán)參與到選舉本輪記賬的節(jié)點，每個節(jié)點投出手中的股份權(quán)益給一個代表，獲得權(quán)益最多的代表節(jié)點將負(fù)責(zé)本輪記賬。本模型中各節(jié)點的算力有差別，可以將算力較高的物流中介節(jié)點當(dāng)作候選節(jié)點，少部分的物流公司如果其算力夠強(qiáng)也可以加入到候選節(jié)點中。各個節(jié)點都有股份權(quán)益，股份權(quán)益的大小將與兩部分內(nèi)容相關(guān)，一是本節(jié)點的算力，算力越強(qiáng)其股份權(quán)益越大;二是服務(wù)接收方對節(jié)點提供的服務(wù)的評價，評價越高，其股份權(quán)益越大。如此可避免高算力節(jié)點一直有高話語權(quán)，導(dǎo)致各節(jié)點努力提高算力而忽視客戶服務(wù)。算力相當(dāng)于各節(jié)點的服務(wù)硬件水平，高算力意味著高的硬件水平，可提供更完善的服務(wù);股份權(quán)益相當(dāng)于比特幣區(qū)塊鏈激勵層中的比特幣，是各節(jié)點爭相記賬的驅(qū)動力，可以把它看成LIIS和LCRS中各節(jié)點的信用積分，與各節(jié)點的利益掛鉤，信用積分越高者越能吸引需求量，積分較低者對需求量沒什么吸引力，且長期如此的話可能會倒閉，退出LIIS和LCRS節(jié)點群。共識層的DPoS，不僅使大家對記賬權(quán)達(dá)成共識，也解釋了激勵層中的激勵因素。

（2）配送資源數(shù)據(jù)Item塊

本文將配送資源分為兩類，一類可以稱之為靜態(tài)數(shù)據(jù)，如配送場所包括的配送中心的地址數(shù)據(jù)，配送設(shè)備包括的叉車的規(guī)格參數(shù)，存儲設(shè)備包括的貨架托盤的型號參數(shù)，運輸設(shè)備包括的各種貨運車輛的型號參數(shù)，裝載量參數(shù)等短時間內(nèi)不會發(fā)生變化的數(shù)據(jù);一類稱之為動態(tài)數(shù)據(jù)，如配送供需雙方交易包括的時間，地點，特殊需求，當(dāng)前市場上的配送能力，需求量等實時發(fā)生變化的數(shù)據(jù)。

靜態(tài)數(shù)據(jù)短時間內(nèi)不發(fā)生變化，可以將存儲在數(shù)據(jù)庫中一片獨立的空間，用哈希函數(shù)計算哈希值存儲于Item塊中，避免頻繁的調(diào)取與存儲導(dǎo)致的高處理成本。動態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)別于靜態(tài)數(shù)據(jù)的存儲空間，因為其數(shù)據(jù)量較少，而且對于交易比較重要，可以直接錨定在Item上，便于事后追蹤查詢。

每隔一段時間，就會有一個節(jié)點會滿足各種條件，且獲得其他節(jié)點的認(rèn)可，產(chǎn)生一個區(qū)塊，記錄該段時間內(nèi)的所有成功的交易。每筆交易都會產(chǎn)生一個Item塊，一個區(qū)塊（Block）里有多個Item塊，由算法產(chǎn)生特定的頭部，鏈接在上個區(qū)塊后。

（3）分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

分布式數(shù)據(jù)庫的基本思想是將原來集中式數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)分散存儲到多個通過網(wǎng)絡(luò)連接的數(shù)據(jù)存儲節(jié)點上，以獲取更大的存儲容量和更高的并發(fā)訪問量。本模型中，各節(jié)點都能平等地訪問物流公司或物流信息中介數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，分布式數(shù)據(jù)庫可以進(jìn)行線性擴(kuò)展，便于時時記錄配送市場上產(chǎn)生的少量交易數(shù)據(jù)。海量用戶可以通過應(yīng)用程序接口訪問交易數(shù)據(jù)，而不會產(chǎn)生并發(fā)用戶量較多，系統(tǒng)反映遲鈍的情況。

四、工作流程

模型中，用戶通過網(wǎng)頁，手機(jī)終端等交互界面向DDMS查詢當(dāng)前市場上的配送資源，得到反饋，并選擇供應(yīng)方，DDMS收到請求后，開始一系列的運作，批量交易完成后會錨定到配送區(qū)塊鏈上，具體的工作流程如下：

步驟1.單筆交易中，需求方通過終端查詢目前市場上存有的配送資源，并與供方溝通后達(dá)成協(xié)議，交易等待處理并產(chǎn)生交易數(shù)據(jù)。

步驟2.某段時間內(nèi)發(fā)生了n場交易，交易信息等待被寫入數(shù)據(jù)庫。

步驟3.在同段時間內(nèi)，LIIS與LCRS根據(jù)LIIS中各節(jié)點的股票權(quán)益，投票產(chǎn)生本輪可以生產(chǎn)區(qū)塊的節(jié)點。

步驟4.投票產(chǎn)生的節(jié)點生成區(qū)塊，包括相應(yīng)的區(qū)塊頭與區(qū)塊體，區(qū)塊頭中有區(qū)塊產(chǎn)生的當(dāng)前時間，上一區(qū)塊的Hash值，本區(qū)塊的Hash值等頭信息，區(qū)塊體中每筆交易有雙方交易的公鑰，且單筆交易的存儲形式為靜態(tài)數(shù)據(jù)加動態(tài)數(shù)據(jù)共同存儲，區(qū)塊體會記錄這一段時間內(nèi)發(fā)生的所有合法交易。

步驟5.區(qū)塊頭與區(qū)塊體生成完畢之后，在LIIS與LCRS里廣播，LCRS聽到廣播后對其進(jìn)行合法性審查，符合格式才承認(rèn)該區(qū)塊合法，并鏈入到上一區(qū)塊尾部，一旦發(fā)生錯誤就必須重新投票產(chǎn)生記錄節(jié)點，引起延遲，造成效率低下，但出錯的概率較低，這種影響可忽略不計。

步驟6.各個節(jié)點依據(jù)新添加的區(qū)塊更新自己的數(shù)據(jù)庫。

步驟7.返回步驟1。

五、模型構(gòu)成特點

針對配送行業(yè)，本模型構(gòu)成元素有以下特點：

一是物流信息中介節(jié)點服務(wù)器群（Logistics information intermediary node servers ，LIIS）和物流公司審查服務(wù)器群（Logistics companies reviewing servers ，LCRS）：從區(qū)域配送資源數(shù)據(jù)的分布情況可以看出，主要的配送資源數(shù)據(jù)集中在物流信息中介與物流公司，由于物流信息中介較之于物流公司而言有更完善的信息平臺，所以在工作量上，可以將更多的數(shù)據(jù)存儲操作交給物流信息中介服務(wù)器群，將數(shù)據(jù)合法性審查交給物流公司服務(wù)器群，節(jié)點之間的共識采用授權(quán)股權(quán)證明機(jī)制（Delegated Proof of Stake），用一小群節(jié)點做為代表進(jìn)行POS記賬（主要是LIINS與LCRS），比工作量機(jī)制共識速度更快，且耗費的計算資源更少。二是配送資源數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)：結(jié)合配送資源數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，設(shè)計適合應(yīng)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，方便區(qū)域內(nèi)配送供需雙方存取應(yīng)用。三是分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Distributed database system ，DDBS）：數(shù)據(jù)同時存儲于物流信息中介與物流公司的服務(wù)器，解決雙方數(shù)據(jù)不共享問題，避免盲目競爭，方便各節(jié)點的查詢，也給用戶的查詢帶來便利。

六、模型評估

采用對照分析法來評估提出的區(qū)域資源數(shù)據(jù)共享模型，一方面，通過模型與現(xiàn)有方案之間的對比，找出模型較之與現(xiàn)存方案的優(yōu)勢;另一方面就模型解決的具體問題進(jìn)行展開分析。表1從五個角度對模型與現(xiàn)存方案進(jìn)行了比對，發(fā)現(xiàn)模型比現(xiàn)有解決方案更具優(yōu)勢。

模型中尚存在一些不足，比如在區(qū)域配送資源區(qū)塊鏈創(chuàng)建初期，由于鏈中區(qū)塊較少，存在較大的信任風(fēng)險，數(shù)據(jù)可能會被篡改，容易出現(xiàn)交易糾紛。

七、結(jié)束語

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的不斷發(fā)展，其對各行各業(yè)的滲透也將越來越深，區(qū)塊鏈結(jié)合配送領(lǐng)域的研究在學(xué)術(shù)界也開始有初步的研究，本文提出的區(qū)域資源配送數(shù)據(jù)共享模型可以實現(xiàn)區(qū)域配送資源合理配置，交易過程公開透明，交易數(shù)據(jù)可溯源，LIIS與LCRS的有效配合將改變以往中心機(jī)構(gòu)之間的零和博弈，實現(xiàn)企業(yè)效益，社會效益的雙贏。為構(gòu)建這一平臺，還有一些問題尚可討論，比如有無必要鏈接到比特幣公有鏈中，配送資源的配置是否可以使用人工智能等。模型中的一些設(shè)計細(xì)節(jié)還有待進(jìn)一步完善，這些都有待在以后的工作中不斷摸索。

參考文獻(xiàn)

[1]薛騰飛，傅群超，王樅，王新宴.基于區(qū)塊鏈的醫(yī)療數(shù)據(jù)共享模型研究[J].自動化學(xué)報，2017.43（09）：1555-1562

[2]蔡金棋，李淑賢，樊冰，唐良瑞.能源互聯(lián)網(wǎng)中基于區(qū)塊鏈的能源交易[J].電力建設(shè)，2017.38（09）：24-31

[3]郭珊珊.供應(yīng)鏈的可信溯源查詢在區(qū)塊鏈上的實現(xiàn)[D].大連海事大學(xué)，2017

[4]朱建明，付永貴.基于區(qū)塊鏈的供應(yīng)鏈動態(tài)多中心協(xié)同認(rèn)證模型.[J].網(wǎng)絡(luò)與信息安全學(xué)報，2016.2（01）：27-33

[5]張曉玫，梁洪，蔣昊然.區(qū)塊鏈金融模式與小微企業(yè)信貸配給[J].上海金融，2016（07）：35-40

[6]袁勇，王飛躍.區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].自動化學(xué)報，2016.42（04）：481-494

[7]沈鑫，裴慶祺，劉雪峰.區(qū)塊鏈技術(shù)綜述[J].網(wǎng)絡(luò)與信息安全學(xué)報，2016.2（11）：11-20

[8]李政道，任曉聰.區(qū)塊鏈對互聯(lián)網(wǎng)金融的影響探析及未來展望[J].技術(shù)經(jīng)濟(jì)與管理研究，2016（10）：75-78

[9]Johan Pouwelse，André de Kok，Joost Fleuren，Peter Hoogendoorn，Raynor Vliegendhart，Martijn de Vos.Laws for Creating Trust in the Blockchain Age[J].European Property Law Journal，2017.6（03）

[10]Nir Kshetri.Blockchain's roles in strengthening cybersecurity and protecting privacy[J].Telecommunications Policy，2017

[11]Nir Kshetri.1 Blockchains roles in meeting key supply chain management objectives[J].International Journal of Information Management，2018.39

[12]Guillermo Jesús Larios-Hernández.Blockchain entrepreneurship opportunity in the practices of the unbanked[J].Business Horizons，2017

[13]Daniel Conte de Leon，Antonius Q.Stalick，Ananth A.Jillepalli，Michael A.Haney，F(xiàn)rederick T.Sheldon.Blockchain： properties and misconceptions[J].Asia Pacific Journal of Innovation and Entrepreneur ship，2017.11（03）

作者簡介：石永強(qiáng)（1975-），男，副教授，研究方向：物流經(jīng)濟(jì)，物流戰(zhàn)略管理;

張智勇（1970-），男，博士生導(dǎo)師，研究方向：區(qū)域物流與區(qū)域經(jīng)濟(jì)，物流與供應(yīng)鏈管理。