呂曉艷，張 霞，唐 鑫，孔德越，單杏花

（中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081）

區(qū)塊鏈技術(shù)起源于中本聰在2008年發(fā)表的論文《比特幣：一種點對點電子現(xiàn)金系統(tǒng)》[1]。它是一種通過結(jié)合多項技術(shù)而形成的綜合分布式記賬技術(shù)，采用數(shù)學算法與計算機學科技術(shù)為多方協(xié)作提供信任機制。我國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)的發(fā)展由金融行業(yè)興起，實體工業(yè)集團以及IT領軍企業(yè)紛紛加入，實現(xiàn)了許多項目的成功落地，如：京東物流、阿里相互寶、騰訊游戲、版權(quán)保護、司法舉證等[2]。隨著《區(qū)塊鏈信息管理服務規(guī)定》[3]出臺，區(qū)塊鏈信息服務的配套監(jiān)管流程逐漸完善，區(qū)塊鏈技術(shù)在我國的應用已經(jīng)逐漸成熟，也為開展區(qū)塊鏈技術(shù)在鐵路行業(yè)中的應用提供了參考。

鐵路行業(yè)中，趙澤宇等人論述了區(qū)塊鏈技術(shù)在鐵路建設、運營養(yǎng)護、機車檢修等業(yè)務場景中的應用價值[4]。周亮瑾研究了基于客運業(yè)務特點的客運私有鏈共識機制方法[5]。目前，涉及鐵路客運的應用場景研究不多。

團體票銷售是一種面向鐵路團體客戶的銷售方式[6]。鐵路客運團體票類型分為旅游團體票、務工人員團體票和預訂學生團體票3種[7-8]，團體票辦理工作包括：團體客戶信用管理和團體票額申請兌現(xiàn)管理兩部分，需要鐵路局集團公司（簡稱：鐵路局）、車站和團體客戶進行多方的協(xié)商[9]。其中，基于鐵路運輸?shù)墓嫘砸?，務工人員團體票和預訂學生團體票是優(yōu)先供給的團體。旅游團體客戶則是通過信用認證實現(xiàn)團體票額供給。旅游團體客戶的信用狀況一般只留存在管理鐵路局，不為其他鐵路局共享。旅游團體的出行通常具有往返、環(huán)線等出行特點，除管理鐵路局，其他途經(jīng)局不能準確獲取旅游團體客戶的信用狀態(tài)，從而引起旅游團體票后續(xù)行程辦理的困難。為此，本文針對旅游團體客戶信用信息不透明、互通性較低的問題，基于區(qū)塊鏈技術(shù)，建立面向各鐵路局、車站和旅游團體客戶（主要是旅行社）的信用管理聯(lián)盟鏈（即：團管鏈），實現(xiàn)旅游團體客戶信用管理的去中心性、公開性、不可抵賴性和防篡改性，優(yōu)化鐵路團體票業(yè)務管理。

1 團體管理

目前，鐵路客票系統(tǒng)實現(xiàn)的團體管理流程是由車站向管理鐵路局發(fā)出申請，本局的在本局內(nèi)解決，非本局的通過局間協(xié)商解決。辦理流程如圖1所示。

圖1 客票系統(tǒng)的團體申請消息流程

圖1 為鐵路客票系統(tǒng)團體管理的消息傳輸流程圖。流程描述如下：在車站提出申請后，管理鐵路局判斷信用，本局可解決的，本局兌現(xiàn)團體票；本局不可解決的，由申請方向消息中心提出申請，向協(xié)助方（外局）提出團體申請，各方按照約定的流程協(xié)同完成團體票的管理。圖1中：

①表示把申請方的消息發(fā)至消息中心；

②表示接收方輪詢消息中心；

③表示接收方接收消息，確定是否同意辦理并回復消息中心；

④表示申請方通過輪詢消息中心的消息，獲取協(xié)助方是否同意協(xié)同辦理的消息；

⑤表示接收方對于批準的申請進行辦理，辦理完成后，結(jié)果發(fā)回執(zhí)消息給信息中心；

⑥表示申請方輪詢回執(zhí)消息并處理；

⑦表示申請方發(fā)收到回執(zhí)消息給協(xié)助方；

⑧表示協(xié)助方收到申請方接收回執(zhí)消息，完成團體申請流程。

這種團體管理模式消息多次交換和反復審核，團體信用為申請方確認，而協(xié)助方收集的團體信用證明無舉證途徑，不利于旅游團體客戶的管理，存在改進空間。

2 鐵路客運團體管理鏈

2.1 區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈技術(shù)采用將若干筆交易組合形成區(qū)塊，將區(qū)塊按照交易順序鏈接形成數(shù)據(jù)鏈條的方式，分布式存儲在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中，可以被視為是一種分布式記賬系統(tǒng)。由于每個區(qū)塊的產(chǎn)生是以上一個區(qū)塊為基礎，因此，保證了歷史區(qū)塊的不可篡改性和可追溯的特性，可以為上鏈數(shù)據(jù)提供真實可靠的保障，與鐵路客運團體客戶信用管理中的信任管理業(yè)務十分契合。

根據(jù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡所有節(jié)點中心化程度的不同，可以將區(qū)塊鏈的鏈型分為3類。

（1） 公有鏈。公有鏈的特征是所有節(jié)點全網(wǎng)公開，所有用戶可以申請和注冊成為節(jié)點，具有完全去中心化的特點，無需進行用戶授權(quán)。例如比特幣、以太坊。

（2） 聯(lián)盟鏈。聯(lián)盟鏈的特征是上鏈信息僅在部分經(jīng)過授權(quán)的節(jié)點內(nèi)公開，具有部分中心化的特點，新節(jié)點加入網(wǎng)絡首先需要通過授權(quán)，適用于行業(yè)間、部門間的協(xié)作。

（3） 私有鏈。私有鏈的特征是所有網(wǎng)絡節(jié)點都掌握在一家機構(gòu)手中，仍具有中心化的特點，通常適用于企業(yè)內(nèi)部的管理與協(xié)作任務。

K.Wüst和A.Gervais針對區(qū)塊鏈的特征提出了區(qū)塊鏈應用決策樹模型[10]，如圖2所示，可以協(xié)助企業(yè)判斷應用場景中是否需要采用區(qū)塊鏈技術(shù)的必要性與可行性，并輔助決策適用的區(qū)塊鏈型。在鐵路客運旅游團體客戶信用管理中，各團體客戶的信用信息需要公開透明地存證和流轉(zhuǎn)于各鐵路局、團體客戶間，并且存在亟待解決的信用問題，根據(jù)決策樹的建議，圍繞鐵路局和各團體客戶間構(gòu)建聯(lián)盟鏈將是解決團體客戶信用管理難題的有效手段。

圖2 區(qū)塊鏈應用決策樹

聯(lián)盟鏈的記賬方式與公有鏈節(jié)點均可參與記賬不同，其記賬節(jié)點僅限于通過授權(quán)的聯(lián)盟節(jié)點中，因此，聯(lián)盟鏈的記賬與共識效率極大地提升，可以有效支持團體客戶管理效率[11]。由于部分去中心化的特性，保證了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定與適當?shù)墓_透明，能夠與鐵路旅游團體客戶信用管理業(yè)務完美契合。

2.2 團管鏈

基于區(qū)塊鏈技術(shù)公開透明、安全可信等技術(shù)特性，構(gòu)建鐵路客運團管鏈，實現(xiàn)對旅游團體客戶信用管理，能夠切實提升團體客戶信用管理公開性、透明性與智能化水平，對未來實現(xiàn)鐵路旅游團體客戶的高效、透明管理，提升團體客戶體驗，提高鐵路經(jīng)濟與社會效益，具有重要的現(xiàn)實意義。團管鏈存儲的是鐵路旅游團體客戶的信用數(shù)據(jù)。信用數(shù)據(jù)建立在旅游團體客戶交易的基礎上，通過團管鏈的智能合約實現(xiàn)。信用數(shù)據(jù)產(chǎn)生的基礎是旅游團體旅客對鐵路的貢獻度和票額的利用率，信用數(shù)據(jù)的計算規(guī)則是鐵路局、旅游團體客戶共同洽商的規(guī)則[12]，以程序的方式落實在區(qū)塊鏈的智能合約中。智能合約分布在區(qū)塊鏈的各個節(jié)點上，執(zhí)行公正、無傾向、不可篡改，從而保證鐵路客運部門和旅游團體客戶共同建立的團管鏈是一個信任網(wǎng)絡。

鐵路客運團管鏈的邏輯設計如圖3所示，主要包括：節(jié)點類型，身份設計，服務設計，智能合約和交易流程5個部分。

圖3 團管鏈邏輯圖

（1） 節(jié)點類型

團管鏈節(jié)點包括身份服務/驗證節(jié)點、非驗證節(jié)點和應用節(jié)點。身份服務節(jié)點負責發(fā)放和管理團管鏈的用戶及組織的身份；驗證節(jié)點負責創(chuàng)建和校驗交易，并維護智能合約的版本與狀態(tài)；非驗證節(jié)點負責接受客戶端的請求，組裝交易，并發(fā)往驗證節(jié)點處理，同時，負責智能合約的執(zhí)行；應用節(jié)點提供客戶端后臺服務，收到交易請求后發(fā)往驗證節(jié)點處理或經(jīng)由非驗證節(jié)點處理。此處的交易是指團體客戶的信用交易。

（2） 身份設計

團管鏈參與者為：鐵路管理部門（鐵路局、車站等）、旅游團體客戶（主要以旅行社為主）。鐵路部門節(jié)點功能包含身份服務，驗證等節(jié)點全功能；旅游團體客戶視其規(guī)?？煞謩e具備非驗證節(jié)點或應用節(jié)點等功能。

（3） 服務設計

通過獨立的服務提供團管鏈的配置和管理，包括訪問控制、授權(quán)管理、成員加入和退出策略、共識策略等。

（4） 智能合約

團管鏈的智能合約是一種約定程序，在驗證節(jié)點上運行，執(zhí)行兩類業(yè)務規(guī)則（信用的更新與查詢），更新信用狀態(tài)，分為公開、保密、授權(quán)訪問3種類型。此環(huán)節(jié)為業(yè)務核心，基于旅游團體客戶的交易編制團體客戶的信用與自治的更新與查詢邏輯，智能合約程序在區(qū)塊鏈上運行，完全自主、自治地進行交易和計算，不需要人工干預，是實現(xiàn)團管鏈價值的關(guān)鍵。

（5） 交易流程

交易分為部署智能合約和執(zhí)行智能合約。智能合約部署過程通過應用程序接口（API）提交應用代碼到驗證節(jié)點，驗證節(jié)點確認代碼有效后，將該代碼同步分發(fā)到其他驗證節(jié)點。執(zhí)行智能合約由團體客戶的票務交易觸發(fā)。

3 團管鏈功能

區(qū)塊鏈憑借其獨有的信任建立機制，為跨主體建立信任網(wǎng)絡提供技術(shù)基礎，有助于提升社會多主體之間的協(xié)作效率，減少商業(yè)摩擦成本，優(yōu)化社會資源要素配置，實現(xiàn)多方信息共享，旨在達到資源充分、公開、可信、合理地使用。

以此為基礎設計鐵路客運團管鏈，將旅游團體客戶與鐵路運營主體鏈接在一起，構(gòu)建鐵路客運團體客戶的信用網(wǎng)絡、共識網(wǎng)絡?？蛻粝蚵糜螆F體客戶發(fā)出鐵路出行購票申請時，按照智能合約約定的信用管理，旅游團體客戶依據(jù)歷史交易貢獻率的交易信用（成功率、退票率、改簽率等）獲取本次團體票額交易的信用資質(zhì)，用于本次鐵路客運部門兌現(xiàn)其請求票額的考量依據(jù)。本次交易信用，將作為上鏈信息，分發(fā)各節(jié)點，以此維持團管鏈各組織的信用與自治，實現(xiàn)信用的自治與管理。

團管鏈圍繞鐵路旅游團體客戶客運交易信息，傳遞旅游團體客戶的信用，實現(xiàn)可穿透性認證和共享，從技術(shù)上支持信用植入和風險預警，使得交易各方以及任何一個中間參與方都能快速獲取真實信息，具有數(shù)據(jù)交叉驗證、數(shù)據(jù)不可篡改、業(yè)務全流程生命管控的特征，實現(xiàn)包容性對接、可控性共享和對等性互聯(lián)的3大能力。團管鏈加速了將鐵路客運交易信息轉(zhuǎn)型為激發(fā)旅游團體客戶信用的體系，對鐵路客運數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展具有積極意義。

4 結(jié)束語

鐵路客運團管鏈是區(qū)塊鏈技術(shù)在鐵路旅游團體客戶信用管理領域的初步應用嘗試。區(qū)塊鏈技術(shù)本身的不可篡改、透明化、自動化智能合約及多方共識基礎為鐵路旅游團體客戶的自動化信用管理、各旅游團體客戶信用交叉驗證、需求申請透明管理提供有效的技術(shù)支撐，它可以有效解決旅游團體客戶管理長期以來存在的問題，對于完善鐵路行業(yè)的客運業(yè)務管理的公開性、透明性具有重要的現(xiàn)實意義。隨著鐵路客運業(yè)務的發(fā)展，團管鏈智能合約的自動升級與版本管理將是未來一個重要研究方向。團管鏈作為鐵路客運區(qū)塊鏈生態(tài)的一部分，為客運其他延伸服務提供旅游團體用戶信用資質(zhì)、跨鏈對接、生態(tài)建設等都將是進一步的研究方向。