涂玉麟，劉武陽

（湘潭大學(xué)，湖南 湘潭 411100）

0 引言

伴隨著電子商務(wù)與大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，中國快遞物流業(yè)近幾年得到了噴井式發(fā)展。據(jù)《2017年中國快遞行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢預(yù)測白皮書》［1］統(tǒng)計(jì)，2016年快遞業(yè)務(wù)量突破300億件，將近4 000億元的收入規(guī)模，2011—2016年快遞物流業(yè)收入基本保持年均50%以上的增速在發(fā)展，處于繁榮期。面對如此迅速的發(fā)展，隨之而來的是更多的需求和挑戰(zhàn)。智慧物流受到了眾多專家學(xué)者和企業(yè)政府的關(guān)注與研究，而時(shí)下最熱門的區(qū)塊鏈技術(shù)，其自身的特性為智慧物流提供了一些新的方法和解決思路。

1 區(qū)塊鏈概述

區(qū)塊鏈技術(shù)具有匿名性、去中心化、無法篡改、無需信任的共識機(jī)制等特征，去除了各類系統(tǒng)應(yīng)用中的諸多約束條件，為很多想法的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)可能。狹義上，區(qū)塊鏈技術(shù)簡單來說是一種特殊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以鏈表的形式將數(shù)據(jù)區(qū)塊按照時(shí)間順序進(jìn)行排列，并且以密碼學(xué)算法來保證它的不可篡改性和不可偽造性，與此同時(shí)，以這種方式儲存的數(shù)據(jù)更加方便驗(yàn)證。廣義上的區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N分布式的賬本數(shù)據(jù)庫，由全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)集體維護(hù)，具有去中心化、安全可信、溯源性、防止篡改等特性。

每個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊一般包括兩個(gè)部分：區(qū)塊頭和區(qū)塊體。區(qū)塊頭封裝當(dāng)前版本號、前一區(qū)塊地址、當(dāng)前區(qū)塊目標(biāo)哈希值、當(dāng)前區(qū)塊工作量證明（Proof of Work，PoW）共識過程的解隨機(jī)數(shù)、默克爾根以及時(shí)間戳等信息；區(qū)塊體是由交易記錄哈希后構(gòu)造的默克爾樹，區(qū)塊基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 區(qū)塊基本結(jié)構(gòu)

其中，區(qū)塊鏈中的區(qū)塊可視為鏈表中的節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)區(qū)塊記錄多次交易操作。形成的區(qū)塊一經(jīng)確認(rèn)便無法被篡改，以此來保證區(qū)塊鏈的不可篡改和不可偽造等，而鏈表結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格順序關(guān)系可以保證區(qū)塊中的交易可溯源。每一個(gè)區(qū)塊的區(qū)塊頭都包含時(shí)間戳，明確標(biāo)識區(qū)塊的產(chǎn)生時(shí)間。區(qū)塊體中的每筆交易都以哈希的方式存儲保證交易的隱私性和安全性，將原始數(shù)據(jù)通過哈希函數(shù)產(chǎn)生特定長度的哈希值，哈希值具有單向性的特點(diǎn)，幾乎不能根據(jù)輸出值反推輸入值。默克爾樹結(jié)構(gòu)的交易記錄形式可以快速校驗(yàn)區(qū)塊數(shù)據(jù)的完整性和存在性。默克爾樹最下面的葉子節(jié)點(diǎn)包含存儲數(shù)據(jù)或其哈希值；非葉子節(jié)點(diǎn)（包括中間節(jié)點(diǎn)和根節(jié)點(diǎn)）都是其直接子節(jié)點(diǎn)內(nèi)容的哈希值。默克爾逐層記錄哈希值的特點(diǎn)，可以快速將任何修改變動傳遞到父節(jié)點(diǎn)，一層一層沿著路徑直到樹根。一個(gè)完整的區(qū)塊鏈應(yīng)用系統(tǒng)具有分層架構(gòu)［2］，如圖2所示。

圖2 區(qū)塊鏈的分層架構(gòu)

區(qū)塊鏈涉及的信息技術(shù)包括對等網(wǎng)絡(luò)（Peer to Peer，P2P）技術(shù)［3］、非對稱加密算法、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)字貨幣［4］，也包括Mekle樹、Hash算法、時(shí)間戳技術(shù)、多種共識機(jī)制（Consensus Mechanism）等［5］。

2 “區(qū)塊鏈+快遞物流”的機(jī)遇

我國快遞物流內(nèi)部存在的散、亂、小的問題一直未有改變。從快遞行業(yè)所依托的大環(huán)境來看，國內(nèi)快遞物流企業(yè)較為分散，區(qū)域性較強(qiáng)，制約了快遞物流業(yè)的整體網(wǎng)絡(luò)連接。配送效率低、用戶隱私泄露、過程不透明、賠償機(jī)制不透明等問題制約了行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也損害了消費(fèi)者的權(quán)益。

區(qū)塊鏈技術(shù)可以較好地解決快遞物流行業(yè)中所存在的問題，具體如下：

（1）通過區(qū)塊鏈的分布式賬本技術(shù)，構(gòu)建聯(lián)盟鏈，建立區(qū)塊鏈聯(lián)盟鏈技術(shù)下的信息資源共享平臺，每一個(gè)快遞物流企業(yè)都是聯(lián)盟鏈上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每一筆交易、每一次操作都會被詳細(xì)地記錄在鏈上，保證過程的公開、透明且安全不可篡改。傳統(tǒng)的快遞企業(yè)之間存在惡性競爭，很難相互信任，更難形成戰(zhàn)略同盟。通過區(qū)塊鏈技術(shù)，可以讓企業(yè)之間建立一種相互信任的關(guān)系，提高了效率，極大地降低了合作成本，促進(jìn)行業(yè)內(nèi)部的互利共贏。

基于區(qū)塊鏈聯(lián)盟鏈技術(shù)的信息資源共享流程可以分為以下5步：

①每個(gè)快遞物流企業(yè)作為單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)加入聯(lián)盟鏈中，每個(gè)企業(yè)都有一對公鑰和私鑰，保障企業(yè)在聯(lián)盟鏈中的權(quán)限。企業(yè)與企業(yè)之間共同商定一份合約，規(guī)定雙方的權(quán)利和義務(wù)，對合約進(jìn)行編程，每個(gè)企業(yè)用自己的私鑰進(jìn)行簽名確保合約的有效性。最后共同選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)為共識節(jié)點(diǎn)，由這個(gè)共識節(jié)點(diǎn)將這份合約傳入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中。

②當(dāng)某個(gè)企業(yè)需要進(jìn)行業(yè)務(wù)處理時(shí)，通過自身的公鑰進(jìn)行身份信用核實(shí)，同時(shí)將企業(yè)所需的業(yè)務(wù)處理信息通過私鑰加密傳遞到聯(lián)盟鏈中，聯(lián)盟鏈將全網(wǎng)廣播此信息。

③信息在全網(wǎng)發(fā)布后，每個(gè)企業(yè)節(jié)點(diǎn)都會收到表單并且暫存在區(qū)塊中，只要有一個(gè)企業(yè)查詢到以前的共享表單，就會將該表單發(fā)布全網(wǎng)、并由其他企業(yè)節(jié)點(diǎn)核對，最后生成共享總表單。

④在其他企業(yè)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證后，通過數(shù)字簽名反饋給請求企業(yè)。

⑤聯(lián)盟鏈上的每個(gè)企業(yè)節(jié)點(diǎn)對該共享表單簽名，通過P2P網(wǎng)絡(luò)廣播，匯成總表單，由共識節(jié)點(diǎn)傳至聯(lián)盟鏈，最后聯(lián)盟鏈通過智能合約備份，使其不可篡改且方便下次共享。

（2）區(qū)塊鏈技術(shù)的溯源性在供應(yīng)鏈領(lǐng)域可以得到完美的應(yīng)用。從供應(yīng)鏈的源頭開始，利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的物品身份標(biāo)識以及傳感器、P2P無線組網(wǎng)、無線射頻服務(wù)等技術(shù)，生產(chǎn)商可以將與一件商品有關(guān)的生產(chǎn)信息以及運(yùn)輸過程都實(shí)時(shí)地記錄在區(qū)塊鏈上，透明安全且不可篡改。消費(fèi)者可以通過智能設(shè)備通過掃碼或者編碼錄入等方式獲取商品的所有信息，這不僅解決了快遞丟包爆倉的問題，而且能有效地進(jìn)行物品防偽，保障了消費(fèi)者的權(quán)益，提升了消費(fèi)者的服務(wù)滿意度，也提高了生產(chǎn)供應(yīng)商的市場競爭力。

（3）區(qū)塊鏈的智能合約技術(shù)可以解決保價(jià)賠償?shù)确?wù)。傳統(tǒng)快遞物流行業(yè)的索賠服務(wù)一直很繁瑣且漫長，通過區(qū)塊鏈技術(shù)，將物流公司、用戶、保險(xiǎn)公司放在聯(lián)盟鏈中，用戶在使用時(shí)將自動觸發(fā)保險(xiǎn)合同，同時(shí)也將自動執(zhí)行。當(dāng)商品損毀或者用戶需要理賠時(shí)，將會對應(yīng)地觸發(fā)聯(lián)盟鏈上的智能合約，智能合約自動執(zhí)行整個(gè)理賠過程，沒有復(fù)雜的上報(bào)審批過程，可以達(dá)到大面積、快速理賠效果，智能合約的動作機(jī)理如圖3所示。

圖3 智能合約的運(yùn)作機(jī)理

3 “區(qū)塊鏈+快遞物流”的誤區(qū)與挑戰(zhàn)

“區(qū)塊鏈+快遞物流”的挑戰(zhàn)和誤區(qū)主要集中在4個(gè)方面：

（1）效率問題。在基于區(qū)塊鏈聯(lián)盟鏈技術(shù)下的信息共享平臺中，區(qū)塊鏈將承載龐大的快遞物流信息。在區(qū)塊鏈中，每生成一個(gè)新的區(qū)塊都會將上一個(gè)區(qū)塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。面對日益增長的海量數(shù)據(jù)，區(qū)塊膨脹問題現(xiàn)在暫時(shí)無法得到有效的解決?，F(xiàn)有技術(shù)下的區(qū)塊存在效率低、容量小的問題。以經(jīng)典的比特幣為例，每10 min只能產(chǎn)生一次交易，也就是說1 h只能產(chǎn)生6次交易。龐大的快遞物流數(shù)據(jù)存儲到聯(lián)盟鏈的區(qū)塊中需要較多的時(shí)間，效率低下。（2）資源浪費(fèi)問題。以PoW共識為例，在PoW共識過程中，主要是解決SHA256哈希和隨機(jī)數(shù)X的求解，除此之外并不產(chǎn)生其他價(jià)值，因?yàn)樾枰嫶蟮乃懔?，這將會浪費(fèi)大量的電力資源。隨著比特幣的熱潮興起，“挖礦”一詞誕生，專業(yè)的挖礦設(shè)備和大量的電力資源需求，使得區(qū)塊鏈成為高耗能的資本密集型行業(yè)。（3）不可更改。由于區(qū)塊鏈具有不可篡改性，記錄在區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)只能查看、分享，卻無法更改刪除，即使是數(shù)據(jù)被證明是錯(cuò)誤非法的，這給區(qū)塊鏈下的信息共享監(jiān)管帶來了挑戰(zhàn)。（4）在快遞物流物品防偽應(yīng)用中，密碼學(xué)原理只是存在于區(qū)塊鏈內(nèi)部，而不存在于外部，目前所有的數(shù)據(jù)都是由人為操作錄取的，如果人為操作失誤或者故意錄用虛假信息，且不可篡改，那將無法確定其真實(shí)性，物品防偽也將是個(gè)偽命題。

4 結(jié)語

當(dāng)下，區(qū)塊鏈的主要應(yīng)用范圍在金融領(lǐng)域，其正逐漸向金融領(lǐng)域之外的其他領(lǐng)域發(fā)展。我國快遞物流業(yè)具備應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的必要土壤，具有廣闊的應(yīng)用前景，但是，“區(qū)塊鏈+快遞物流”的發(fā)展并不能一蹴而就，需要整個(gè)大環(huán)境的變革，自2008年中本聰提出區(qū)塊鏈概念以來，區(qū)塊鏈技術(shù)還在不斷成熟發(fā)展，無論效率問題、資源問題，都還需要一個(gè)漫長的解決過程。