文章目录
- 0 简介
- 1 区块链技术原理、特点与挑战
- 1.1 技术原理
- 1.2 三种区块链
- 1.3 典型特点
- 1.4 挑战
- 2 区块链应用
- 2.1 金融
- 2.2 政务
- 2.3 民生
- 2.4 其他
- 3 区块链在交通运输的应用现状
- 3.1 应用现状
- 3.1.1 交通基础设施领域区块链技术
- 3.1.2 货运物流领域区块链技术
- 3.1.3 客运出行领域
- 3.1.4 行业管理服务领域区块链技术
- 3.2 存在的问题
- 3.2.1 缺乏行业应用的顶层设计和整体规划
- 3.2.2 缺乏统一的行业应用规范和技术标准
- 3.2.3 缺乏符合行业发展特点和需求的公共底层平台作落地支撑
- 3.2.4 缺乏区块链技术核心人才储备和资本投入
- 4 区块链在交通运输的解决方案
- 4.1 区块链 + 公路自由流收费
- 4.2 区块链 + 物流供应链金融
- 4.3 区块链 + 交通综合行政执法
- 4.3.1 跨地区交通执法数据共享
- 4.3.2 交通执法公示平台
- 4.3.3 区块链+交通安全生产监管
- 4.4 区块链 + 信用交通
- 4.5 区块链 + 多式联运电子提单
- 4.6 区块链 + 物流追溯
- 4.7 区块链 + 智慧交通工地
0 简介
概念：
- 区块链是由分布式存储、点对点传输、共识机制、加密算法等多技术组合创新的全新分布式基础架构。
特点：
- 区块链具有去中心化、不可篡改、公开透明的技术特点，可有效解决传统交易模式中数据在系统内流转过程中的造假行为，从而构建可信交易环境，打造可信社会。
应用：
- 区块链在未来的促进数据共享、优化业务流程、降低运营成本、提升协同效率、建设可信体系等方面有极大的贡献作用。
交通与区块链：
- 交通运输是人流、货流、资金流、信息流、商务流“五流合一”的行业。区块链技术与交通运输深度融合对交通运输行业数据共享、降本提质增效、增强监管效力、提升服务能力、强化安全水平、构建信用体系等方面有极大的用途。在交通基础设施、货运物流、客运出行、行业管理服务等诸多领域有着广阔的应用前景。
国内现状：
- 国内交通运输领域，区块链应用整体尚处于起步阶段，主要应用局限于商品物流溯源、物流供应链金融等少数领域，缺乏行业应用的顶层设计，缺乏有效的政策引导，缺乏统一的行业应用规范和技术标准，缺乏符合行业发展特点和需求的公共底层平台作落地支撑，缺乏区块链技术核心人才储备和资本投入。
1 区块链技术原理、特点与挑战
1.1 技术原理
区块链是多种技术组合创新的全新分布式基础架构。在区块链中：1、使用块链式数据结构来存储和验证数据；2、使用共识机制来生成和更新数据，并保证多个节点间数据的一致性；3、使用 P2P 网络开展节点之间的通信；4、使用密码学相关技术来确保数据传输和访问的安全性；5、使用智能合约来处理数据。
区块链通过多方共同参与维护的去中心化账本，提升了数据存储和计算的安全可信。其主要技术具体如下：
- 块链式数据结构：区块链的基本存储单元是区块，记录着存储期间所有状态改变的过程和结果。新增的区块保留着前一区块的摘要信息，每个区块按生成顺序排列，连接组成链表，构成了块链式数据结构。
- 共识机制：共识机制是区块链节点间在数据存储、数据验证和数据维护方面达成一致的策略和方法。
- P2P 网络：P2P 网络是一种用于多个节点之间点对点组网和通信的技术。P2P 网络中没有中心化的服务器。在区块链网络中所有节点均参与账本数据的生产、维护和共享。
- 密码学：区块链中使用了多种类型的现代密码学技术，包括信息摘要算法、哈希算法、对称加密和非对称加密算法等，主要目的是确保链上数据的安全性和完整性。
- 智能合约：智能合约是部署在区块链上的可执行代码，即用代码写成的合同，在满足特定条件下可自动触发代码运行。通过降低人为干预的风险，提升执行的安全与可信程度。
1.2 三种区块链
区块链分为公有链、联盟链和私有链。公有链是完全开放的网络，所有参与者都可以参与系统维护，比特币和以太坊是公有链的典型代表。联盟链和私有链则是有限开放的网络，链中的参与方需要事先约定。典型的联盟链有 Fabric、Hyperchain、PoissonChain 区块链。私有链由个人或者私人机构所有，记账权归个人或私人机构所有，不对外开放。
- 公有链。公有链的特点是面向所有人开放，任何人均可参与到网络中共同维护区块链，新成员在加入公有链时无需进行任何形式的认证、授权或审核，具备强匿名性。
- 联盟链。联盟链的特点是限定了联盟成员的范围，系统内部进行事务确认的共识节点是事前设定或选举好的。新成员在加入联盟链时，需要经过联盟成员投票决定是否同意加入。由于联盟链模式符合监管要求，拥有更高的应用可扩展性，能够与实体经济紧密结合，因此我国目前的区块链应用模式主要以联盟链为主。
- 私有链。私有链的特点是仅限于单个机构内部使用，读写权、记账权和成员范围由组织内自由定制。与联盟链的区别在于，联盟链是机构与机构之间的区块链网络，而私有链是单个机构内部的区块链网络。私有链模式大多用于联盟链的过渡，少部分情况下在机构内部不同部门之间应用。
1.3 典型特点
多中心化：
- 区块链技术采用分布式架构，不依赖于单个中心设备或者管理机构。通过数据的多中心化记录、存储和更新，将被共识的信息记录在区块中，避免了第三方的干预和单点依赖风险，提高了数据的安全性和完整性。
不可篡改：
- 一旦信息经过共识并被添加到区块链中，所有的共识节点将存储数据的副本，少数节点对数据的篡改将无法通过共识，增强了链上数据的不可篡改性。
公开透明：
- 除了各参与方的隐私信息外，其它数据对网络的全部节点是公开透明的。
1.4 挑战
区块链性能：
- 随着区块链系统中业务量的快速增长，系统延迟增加，吞吐量低等性能问题就会凸显。目前主流联盟链单链的性能在数千至数万笔交易每秒，尽管与中心化系统的最高性能仍有差距，但已可满足大多数场景的需求。对于并发量要求高的应用场景，区块链技术的性能有待进一步提高，需要突破高性能共识机制，拓展区块链技术的适用性。
互操作性：
- 尽管区块链技术较好的实现了链内的数据共享，但由于不同区块链间采用的数据结构、共识机制、加密算法等技术路线不一致，会导致链与链间的数据难互通、信息难交互、身份难识别。需要在跨链技术与跨链协议方面进行突破，实现链与链数据共享和更广范围的价值互联。
运维管理：
- 多方参与的区块链系统在运维管理方面将会面临巨大的挑战，例如系统升级、系统维护、业务规则更新等，需要多方线下沟通才能处理链上的协同治理问题。
隐私保护：
- 区块链的特点决定存储在区块链上的数据公开可访问，每个有权限的节点都可以无差别的获取数据，这使得区块链应用面临隐私问题的挑战。需要针对实际使用场景完善隐私保护方法，规避安全风险。
可信和安全性：
- 在区块链应用中，安全性威胁与可信问题不容忽视。为提高自主可信和安全性，应采用国密加密算法，支持可信执行环境，优先选用拥有自主知识产权的关键技术。
2 区块链应用
2.1 金融
金融本质上就是对个人、企业等机构的信用管理，在信用的基础上开展金融活动。区块链技术来源于数字货币，凭借其多中心化、公开透明、不可篡改等特点，与金融具有天然的契合性。区块链作为信任工具，拥有优化金融基础架构的潜力，各类金融资产，诸如股权、债券、票据、保单等都可以上链，成为数字资产。通过区块链技术实现存储、转移、交易，能够有效降低成本和风险，使金融交易更加安全、高效、可信。
目前国内金融领域有相当数量的区块链应用已经落地运营，涉及跨境支付、供应链金融、保险等细分领域。根据已实际应用的金融场景，区块链主要应用模式体现在共享风险数据、存证交易类关键证据、进行信用传递和金融资产交换。
2.2 政务
在政务领域，依托区块链可以搭建一套完整的政务数据协同体系，有效提高政府数据开放度、透明度，促进跨部门的数据交换和共享。通过构建多层的数据治理体系，固化数据的“责权利”，并以此为依据进行后续的数据治理工作，进行更加透明的数据监管和审计。目前主要应用于政府数据共享、互联网金融监管、电子发票、一站式服务等。
2.3 民生
国家政策指出：要探索“区块链 +”在民生领域的运用，积极推动区块链技术在教育、就业、养老、精准脱贫、医疗健康、商品防伪、食品安全、公益、社会救助等领域的应用，为人民群众提供更加智能、更加便捷、更加优质的公共服务。区块链对促进跨部门数据共享，提升数据开放度和透明度，实现公共服务多元化、政府治理透明化、城市管理精细化等方面具有重大的意义。
2.4 其他
除了金融、政务、民生等领域外，区块链技术还已经开始应用于实体经济的许多领域，包括产品溯源、版权保护、电子证据、能源、医疗、公益存储等。应用领域方面，政务民生类应用项目数量显著增多，司法存证、税务、电子票据、产品溯源等其他领域稳步发展。
3 区块链在交通运输的应用现状
区块链作为信任工具，可以促进信息共享，提升协同效率，非常适合处理网状的关系。交通运输行业是人流、货流、资金流、信息流、商务流“五流合一”的行业，是典型的网状结构，非常适合区块链的场景应用。
交通运输行业参与方众多，若各参与方间难以形成一套有效的互信协作机制，就会致使信息共享与开放进程缓慢，资源共享难，互联互通难。区块链技术与交通运输深度融合对交通运输行业数据共享、降本提质增效、增强监管效力、提升服务能力、强化安全水平、构建信用体系等方面均有较好的促进作用，在交通基础设施、货运物流、客运出行、行业管理服务等诸多领域有着广阔的应用前景。
3.1 应用现状
区块链对交通运输的价值在国际上已经得到行业认可。国内交通运输领域的区块链应用也逐渐兴起，呈现良好的发展势头。
下面分别从交通基础设施、货运物流、客运出行、行业管理服务方面，介绍交通运输领域区块链的应用空间和实践案例。
3.1.1 交通基础设施领域区块链技术
不可篡改、高度安全、透明共享的特性可以在交通基础设施的全生命周期运营管理中发挥重要作用，如工程招投标、工程安全质量监管、工程养护、资产管理、路网运行管理、通行费清分结算等。以交通工程质量监管为例，存在数据透明度难以保障、原材料源头信息采集难等问题。
可以搭建联盟链，通过智能合约将基础设施建设相关数据上链，解决原材料生产、现场施工、验收检测、行业监督各方面的数据安全和信任问题，从而实现工程质量溯源。
3.1.2 货运物流领域区块链技术
在物流供应链应用中有较强优势。传统物流供应链系统是中心化的系统，链条长，环节多，市场参与方多，监管部门多，由于信任问题和全程纸质化管理，运营过程非常复杂，成本高、效率低。目前传统物流在技术和运营方面比较落后，存在高分散性、过程物流数据透明度低、缺乏信任等问题，导致各方职责划分不清晰、综合效能不高。
区块链能够记录不同环节、全流程的详细交易信息、管理信息，可以实现链上信息安全互信共享，实现掌握完整的供应链信息，为优化物流管理流程、物流信息溯源、开展供应链金融提供了基础条件。
例如，原材料生产商、制造商、分销商、配送商和零售商主体可以借助区块链技术构建的物流信息系统共享仓储信息、销售信息，优化物流管理流程，降低成本，提高效率；利用区块链不可篡改可追溯的特性，消费者可以获取准确的生产和物流信息，有利于商品的防伪、品质溯源以及重大安全问题出现时的召回与责任界定。
3.1.3 客运出行领域
客运出行领域随着社会经济发展，公众出行方式日趋多样化，交通工具数量不断增加，城市人口日益增长，交通拥堵不断发生，保障出行安全、便捷出行、高效出行成为亟待解决的难题，高效的一体化出行解决方案成为未来发展趋势。结合区块链的技术特性，将区块链技术融合到客运出行管理、服务信息化系统中，可以提升安全监管效率和服务水平，在网约车及共享汽车安全监管、交通疏堵等方面有较好的应用价值。
目前，区块链技术在城市公共交通领域、共享出行领域得到了应用。管理部门通过交通出行数据上链，实现智能交通疏导、路线调整、运力调度，缓解交通堵塞问题，加强交通管理各方之间的联系，使交通综合管理更加高效、可靠。同时，推动智慧城市演进升级，扩充城市大脑容量，提升城市交通管理智能化、服务便利水平。
3.1.4 行业管理服务领域区块链技术
有利于解决行业内部系统数据共享的诸多问题。区块链的分布式存储、不可篡改等特点，能够为数据采集、传输、存证、访问控制、交易、安全共享与监管等全生命周期提供管理服务。行业行政主管部门在管理和服务过程中，通过区块链网络可以打破各自为政、信息孤岛等难题，形成成规模、成体系的行业大数据集，还可降低运维成本，保障数据的安全性，协同部门工作，优化政务流程，降低沟通成本和信息成本，提升行业管理效率。
可以预见，区块链在交通运输政府部门信息共享、信用交通、交通综合执法以及交通管理信息化系统（如交通建设项目计划管理、预算及绩效管理、物流监管、客运出行管理服务、路网运行管理服务、交通安全应急管理等）建设中有广阔的应用空间。
3.2 存在的问题
在交通运输行业大规模推广应用还存在以下几方面问题：
3.2.1 缺乏行业应用的顶层设计和整体规划
目前，我国交通运输行业对区块链技术认知总体不足，对区块链技术本身、行业应用价值、应用前景研究尚不深入，处于市场分散化的实践状态。虽然在一些地方出台的区块链指导意见中涉及了交通运输领域的应用，但缺乏行业性的顶层设计，发展思路、应用场景、推进路线不明确，容易导致未来各地交通运输部门在推进过程中缺乏指导，发展规划和技术路线各不相同，产生技术异构、资源配置割裂、应用场景分割化、评价机制不统一等问题。
3.2.2 缺乏统一的行业应用规范和技术标准
由于区块链技术尚未在交通运输行业形成大规模的应用态势，各领域应用还处于研究和试水阶段，尚未形成系统的行业应用规范和标准。亟需从技术要素评估、性能评估和安全性评估等角度对技术应用进行规范，并在产品设计、软件开发和系统运营上给出具体的技术指标、评估方法和相应标准。
3.2.3 缺乏符合行业发展特点和需求的公共底层平台作落地支撑
区块链技术在我国交通运输领域落地应用多是在开源区块链底层平台基础上进行适用性的调整开发，在并发用户数、吞吐量、可靠性、安全性等方面进行优化，实现身份验证、隐私保护、节点管理等功能。现阶段，国内大型原生区块链公司和科技企业开发的区块链底层平台在应用场景各有侧重，鲜有符合交通运输行业特点和需求的公共底层平台，致使技术人才紧缺，技术落地效果欠佳，试错成本高昂，推广进程缓慢。亟需开发或探寻一套高性能、低成本的公共底层平台，以解决成链成本高、底层平台异构、数据无法交换、推广应用难等问题。
3.2.4 缺乏区块链技术核心人才储备和资本投入
区块链人才是复合型人才，不仅要求技术人员掌握主流区块链系统开发语言、密码学、计算机网络基础，还要有区块链开源项目开发经验，对交通行业有较为深入的了解，目前我国交通区块链技术人才储备还难以满足大规模应用需求。同时，交通区块链系统建设需要投入大量研发成本和硬件设备，需要探索政府和市场交通区块链技术研发和应用的协同创新模式，依托金融资本、产业资本和科技企业的各自优势，为交通区块链产业化发展提供投融资解决方案。
4 区块链在交通运输的解决方案
4.1 区块链 + 公路自由流收费
区块链技术可解决跨省通行费清分结算周期长、偷漏逃费检查难、联网收费稽查压力大等问题。区块链技术既能够保证数据的安全性，又能确保清分结算的实时性，从而实现跨省车辆通行信息、收费信息的公开透明，减少交易摩擦。结合区块链技术，可以提供通行费的实时清分结算，达到降本增效目的。
基于区块链的高速公路自由流收费架构整体采用多级区块链网络，管理层级逐级下分，数据逐级保存。通过智能合约将采集的车辆通行数据上链，并对通行数据进行更加高效地加工处理，产生车辆交易流水、所有车辆车牌信息、龙门架系统设备及安全状态信息、跨省通行费计算结果等加工数据，为高速公路收费业务划拨扣款与结算提供依据，还可以向个人或企业用户提供车辆行驶轨迹查询、计费结算管理、数据分析。
4.2 区块链 + 物流供应链金融
长期以来，小微企业由于自身信用不足、抵质押物相对缺乏、信息不对称等原因导致其融资难、融资贵、融资慢。随着金融科技的发展，区块链技术被业内认为是破解供应链金融当前困境的解决方案，“区块链 + 供应链金融”被越来越多地应用于实际业务中。以无车承运人货运监管服务信息平台为例 a，虽然无车承运人平台在很大程度上缓解了“货找车”、“车找货”的货源与车源不匹配的问题，但建立和维护成本较高，平台三方诚信机制不健全。信息保密度及可靠性无保障，结算复杂，阻碍了无车承运人平台的发展。
4.3 区块链 + 交通综合行政执法
全国各地的交通综合执法存在跨部门、跨地区、跨专业信息不联通，监管信息化程度低，数据时效和安全性差等问题。加快交通执法信息整合、推进智慧执法是当务之急。通过引入区块链技术，促进道路运输执法、路政航政执法、海事执法、污染防治、工程质量监督等多项业务信息互联互通，促进跨部门、跨地区一体化执法信息数据共享。将执法流程和记录、行政处罚、信用评价等信息上链，增强执法的规范性和透明度，以及运输全过程监管数据的时效性和安全性，缓解监管部门压力。
4.3.1 跨地区交通执法数据共享
传统数据共享方案缺乏标准的信息化系统，导致跨地区的数据共享难以实现。区块链技术可以克服现有技术的缺点与不足，通过跨区域的区块链智能合约，实现所有参与节点的执法结果数据的实时同步更新，解决执法结果可信共享问题。
下图为跨地区交通综合执法数据共享架构图：
4.3.2 交通执法公示平台
行政执法公示制度、执法全过程记录制度、重大执法决定法制审核制度是国家在行政许可、行政处罚、行政强制、行政征收、行政收费、行政检查六类行政执法行为中推行的“三项制度”。
为解决行政执法单位落实“三项制度”工作中遇到的自证难、存储难、落地难、追溯难以及数据安全、数据隐私问题，通过建设“区块链 + 行政执法”存证管理平台，能够对行政执法提供全流程规范记录及存证服务，实现对行政执法过程中视频、音频、相关文书、资料等信息的存证，使得数据安全性高、不可篡改、可追溯，保证行政执法数据安全性和时效性，实现数据的规范和互联互通，提高行政执法可信度及透明度，实现数据自动归档及管理。
4.3.3 区块链+交通安全生产监管
“两客一危”是交通安全监管的重点与难点，现有的监管信息系统成本高、监管难度大。利用区块链安全可信、公开透明、不可篡改和可追溯的技术特性，全方位细化对“两客一危”车辆的整体监管，实现车辆许可、审批、运营、处罚等的全流程监管。基本流程如下：
- 认证。“两客一危”的市场主体、许可部门、审批部门、动态监管部门、执法部门提交申请，经审核后分配权限，完成认证。每个参与的市场主体和部门都拥有独一无二的身份。
- 关键信息上链。上链的信息包含市场主体信息（与“两客一危”相关的企业、车辆、人员全部的档案信息、台账信息、资证信息、操作规程等）、许可审批信息、动态监管信息（定位、路线、视频、主动防控、监管报警等）、执法检查信息（执法检查事项、程序、人员、对象、时间、结果等）、行政处罚信息（处罚业务流程、文书、案号、结果、人员、对象等）、信用评分等。
- 各部门协同监管。交通运输部门率先实现“两客一危”的信息上链，建设“两客一危”联盟链，引导公安、环保、城管、工商、车辆厂、改装厂等其它与“两客一危”有关的政府部门或者行业上链，形成全生态信任共识和跨界协同，提升“两客一危”行业的监管范围和监管效率。
4.4 区块链 + 信用交通
信用交通区块链主要服务于交通领域的信用体系，各地交通运输主管部门、物流平台、第三方企业的信用数据上链，各节点实时同步共享信用数据，提升各地数据共享的效率和准确性。结合交通运输部信用交通平台，形成互信账本，信用数据可信可溯，从而建立完善的个人、企业以及车辆的信用评价体系，服务于监管和行业应用。
4.5 区块链 + 多式联运电子提单
多式联运是一种整合多种运输方式的运输组织形式，通过无缝衔接各种运输方式，提高整体运输效率与质量。提单是多式联运货物运输的重要部分，对多式联运的运行效率和服务质量影响较大。虽然传统的电子提单流转效率高，并且在一定程度上可以防范提单伪造，但由于电子提单无纸化、电子化的特点，致使其不像纸质提单可被实际占有。
电子提单未来发展迫切需要解决流转过程中的质押、交易双方权益保护、当事人责任合理分配等难题。多式联运电子提单引入区块链技术，支持承运人、金融机构、托运人、海关、商检等多个参与方在线协作完成电子提单签发、电子提单转让、货款支付、货物检查等事项。在区块链网络中存证的每笔记录可以保障承运人和托运人双方安全透明、公平公正的完成交易，最大程度的发挥电子提单的价值。
4.6 区块链 + 物流追溯
基于区块链的商品溯源平台通过区块链技术与物联网技术实现商品从生产、加工、运输到销售等全过程的透明。区块链技术能够确保信息的有效性和安全性，而物联网技术能够保证数据在获取过程中的真实性和可靠性，消费者可以通过商品上的溯源码追溯商品的信息。
参考流程如下：在产品生产环节，通过物联网技术，把传感器节点布置在产品的生产基地中，实时获取产品在生产加工过程中的各种有效信息，如生产环境、生产时间和生产流程等信息，并通过智能合约上链；产品出库时，生产商将产品信息、生产商信息、包装信息和存储信息等上链，为系统提供源头信息；生产商与物流商交接时，将交易过程上链；物流商收到产品后，依次进行扫描，将企业信息与产品状态信息上链后运输，并记录运输物流环节信息；产品到达零售商时，零售商进行入库扫描并将交易信息、零售商信息和商品储存信息上链。
4.7 区块链 + 智慧交通工地
相对于传统的工地建设，智慧工地越来越朝着“无人监工”的“无人工地”状态的演进，将人与物进行了自动感知、工作互联，借助于区块链技术，将所有数据进行存证。
基于区块链技术和物联网技术，以建筑施工现场为源头，围绕“人员、设备、建材、环境、规范”五方面，链接业主、承包商、监管部门，通过施工数据采集与智能分析、工地人员智能管理、智能环境检测、智能设施装备管理，利用区块链多中心化、公开透明、不可篡改等特性，可保障工程数据的安全可信，优化管理流程，降低制度性交易成本，提升交通施工和养护的质量、安全、环保水平，实现科学预算和资金节约。区块链的作用主要体现在多个方面：
（1）工程管理将承包方、供应商、监理方信息上链，真实记录项目管理全过程，有利于施工过程透明，规避非法转包、偷工减料、压价回扣等问题，防止传统工程机械管理中出现的台本数据造假、加油数据造假等行为。
（2）资金管理多方参与的联盟链可以高效实时同步交易数据，准确跟踪工程进展、采购数据、消耗数据，规范工程资金管理，优化资金管理流程，实时请款和支付结算，节省大量时间和人力。
（3）安全监管针对施工过程中安全检查形式化、施工人员管理难、执行效率低等问题，区块链技术将施工过程中的质量与安全信息上链，及时发现风险隐患，合理安排各监督节点的工作进度，提高安全管控力度。
END
