宮志奇

摘 要：區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式，具有去中心化、開(kāi)放性、自治性、信息不可篡改、匿名性等特點(diǎn)，本文解析區(qū)塊鏈技術(shù)的內(nèi)涵、特性、架構(gòu)模型、核心技術(shù)，以傳統(tǒng)航運(yùn)發(fā)展概況為導(dǎo)向，淺談區(qū)塊鏈技術(shù)在港口應(yīng)用過(guò)程中面臨的挑戰(zhàn)。

區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式。[1] 區(qū)塊鏈（Blockchain），是比特幣的一個(gè)重要概念，它本質(zhì)上是一個(gè)去中心化的數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)作為比特幣的底層技術(shù)，是一串使用密碼學(xué)方法相關(guān)聯(lián)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊，每一個(gè)數(shù)據(jù)塊中包含了一批次比特幣網(wǎng)絡(luò)交易的信息，用于驗(yàn)證其信息的有效性（防偽）和生成下一個(gè)區(qū)塊。[2]比特幣白皮書(shū)英文原版[3]其實(shí)并未出現(xiàn) blockchain 一詞，而是使用的 chain of blocks。最早的比特幣白皮書(shū)中文翻譯版[4]中，將 chain of blocks 翻譯成了區(qū)塊鏈。這是“區(qū)塊鏈”這一中文詞最早的出現(xiàn)時(shí)間。國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室2019年1月10日發(fā)布《區(qū)塊鏈信息服務(wù)管理規(guī)定》，自2019年2月15日起施行。[5]

1 區(qū)塊鏈的內(nèi)涵

狹義來(lái)講，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N按照時(shí)間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學(xué)方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。

廣義來(lái)講，區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來(lái)生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問(wèn)的安全、利用由自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約來(lái)編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算方式[6]。

2 區(qū)塊鏈的特點(diǎn)有以下五個(gè)

2.1 去中心化

由于使用分布式核算和存儲(chǔ)，體系不存在中心化的硬件或管理機(jī)構(gòu)，任意節(jié)點(diǎn)的權(quán)利和義務(wù)都是均等的，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)塊由整個(gè)系統(tǒng)中具有維護(hù)功能的節(jié)點(diǎn)來(lái)共同維護(hù)。

2.2 開(kāi)放性

系統(tǒng)是開(kāi)放的，除了交易各方的私有信息被加密外，區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)對(duì)所有人公開(kāi)，任何人都可以通過(guò)公開(kāi)的接口查詢(xún)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)和開(kāi)發(fā)相關(guān)應(yīng)用，因此整個(gè)系統(tǒng)信息高度透明。

2.3 自治性

區(qū)塊鏈采用基于協(xié)商一致的規(guī)范和協(xié)議（比如一套公開(kāi)透明的算法）使得整個(gè)系統(tǒng)中的所有節(jié)點(diǎn)能夠在去信任的環(huán)境自由安全的交換數(shù)據(jù)，使得對(duì)“人”的信任改成了對(duì)機(jī)器的信任，任何人為的干預(yù)不起作用。

2.4 信息不可篡改

一旦信息經(jīng)過(guò)驗(yàn)證并添加至區(qū)塊鏈，就會(huì)永久的存儲(chǔ)起來(lái)，除非能夠同時(shí)控制住系統(tǒng)中超過(guò)51%的節(jié)點(diǎn)，否則單個(gè)節(jié)點(diǎn)上對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改是無(wú)效的，因此區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和可靠性極高。

2.5 匿名性

由于節(jié)點(diǎn)之間的交換遵循固定的算法，其數(shù)據(jù)交互是無(wú)需信任的（區(qū)塊鏈中的程序規(guī)則會(huì)自行判斷活動(dòng)是否有效），因此交易對(duì)手無(wú)須通過(guò)公開(kāi)身份的方式讓對(duì)方對(duì)自己產(chǎn)生信任，對(duì)信用的累積非常有幫助。[1]

3 架構(gòu)模型

區(qū)塊鏈系統(tǒng)由數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、激勵(lì)層、合約層和應(yīng)用層組成。數(shù)據(jù)層封裝了底層數(shù)據(jù)區(qū)塊以及相關(guān)的數(shù)據(jù)加密和時(shí)間戳等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和基本算法;網(wǎng)絡(luò)層則包括分布式組網(wǎng)機(jī)制、數(shù)據(jù)傳播機(jī)制和數(shù)據(jù)驗(yàn)證機(jī)制等;共識(shí)層主要封裝網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的各類(lèi)共識(shí)算法;激勵(lì)層將經(jīng)濟(jì)因素集成到區(qū)塊鏈技術(shù)體系中來(lái)，主要包括經(jīng)濟(jì)激勵(lì)的發(fā)行機(jī)制和分配機(jī)制等;合約層主要封裝各類(lèi)腳本、算法和智能合約，是區(qū)塊鏈可編程特性的基礎(chǔ);應(yīng)用層則封裝了區(qū)塊鏈的各種應(yīng)用場(chǎng)景和案例。該模型中，基于時(shí)間戳的鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)、分布式節(jié)點(diǎn)的共識(shí)機(jī)制、基于共識(shí)算力的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)和靈活可編程的智能合約是區(qū)塊鏈技術(shù)最具代表性的創(chuàng)新點(diǎn)[6]。

4 核心技術(shù)

區(qū)塊鏈主要解決交易的信任和安全問(wèn)題，有四個(gè)技術(shù)創(chuàng)新：

第一個(gè)叫分布式賬本，就是交易記賬由分布在不同地方的多個(gè)節(jié)點(diǎn)共同完成，而且每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都記錄的是完整的賬目，因此它們都可以參與監(jiān)督交易合法性，同時(shí)也可以共同為其作證。

第二個(gè)叫做非對(duì)稱(chēng)加密和授權(quán)技術(shù)，存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的交易信息是公開(kāi)的，但是賬戶(hù)身份信息是高度加密的，只有在數(shù)據(jù)擁有者授權(quán)的情況下才能訪問(wèn)到，從而保證了數(shù)據(jù)的安全和個(gè)人的隱私。

第三個(gè)叫做共識(shí)機(jī)制，就是所有記賬節(jié)點(diǎn)之間怎么達(dá)成共識(shí)，去認(rèn)定一個(gè)記錄的有效性，這既是認(rèn)定的手段，也是防止篡改的手段。

第四個(gè)叫做智能合約，智能合約是基于這些可信的不可篡改的數(shù)據(jù)，可以自動(dòng)化的執(zhí)行一些預(yù)先定義好的規(guī)則和條款。

5 區(qū)塊鏈技術(shù)在港口的應(yīng)用

5.1 智能單證

智能單證的核心是區(qū)塊鏈智能合約技術(shù)，單證相關(guān)人員系統(tǒng)生成的汽運(yùn)進(jìn)港作業(yè)憑證上傳到區(qū)塊鏈各節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行推演，運(yùn)費(fèi)及運(yùn)輸環(huán)節(jié)構(gòu)成是透明的，貨主可方便地查看費(fèi)用詳情。

5.2 智能監(jiān)管

港口業(yè)務(wù)的核心是貨物，上游客戶(hù)通過(guò)商務(wù)合同將貨物運(yùn)輸?shù)礁劭谶M(jìn)行裝卸作業(yè)，隨后運(yùn)輸?shù)较掠慰蛻?hù)簽收。在這個(gè)流程中，下游客戶(hù)比較關(guān)注貨物在運(yùn)輸途中以及港口的裝卸情況，客戶(hù)貸款時(shí)銀行也比較關(guān)注是否有足夠的貨物進(jìn)行質(zhì)押，口岸查驗(yàn)單位比較關(guān)注貨物在港口的情況。將貨物在運(yùn)輸途中、港口裝卸及確權(quán)信息進(jìn)行上傳到供應(yīng)鏈的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以滿(mǎn)足各個(gè)貨物相關(guān)人的需要，下游客戶(hù)隨時(shí)掌握貨物的動(dòng)態(tài)，銀行實(shí)施關(guān)注質(zhì)押貨物及發(fā)運(yùn)動(dòng)態(tài)，口岸查驗(yàn)單位實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)管。由于區(qū)塊鏈上的信息不可篡改，也有助于了解企業(yè)的經(jīng)營(yíng)狀況。

6 區(qū)塊鏈技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

區(qū)塊鏈更廣泛的應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域，雖然區(qū)塊鏈被認(rèn)為具有顛覆航運(yùn)業(yè)的潛力，由于航運(yùn)業(yè)具有節(jié)點(diǎn)多、流程復(fù)雜、原有運(yùn)作模式較成熟且被廣泛應(yīng)用等特點(diǎn)，區(qū)塊鏈現(xiàn)階段還很難介入航運(yùn)業(yè)，要讓區(qū)塊鏈更適合航運(yùn)應(yīng)用場(chǎng)景，以下幾個(gè)問(wèn)題需要得到解決。

（1）社會(huì)認(rèn)可程度不高。區(qū)塊鏈技術(shù)的痛點(diǎn)在于缺乏有權(quán)威的第三方監(jiān)管的前提下，讓區(qū)塊鏈各相關(guān)人解決信任的問(wèn)題。區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于航運(yùn)業(yè)除了提高社會(huì)公信力，還要加強(qiáng)國(guó)家、區(qū)塊鏈企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的深入合作。

（2）缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。目前區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用于藝術(shù)行業(yè)、法律行業(yè)、開(kāi)發(fā)行業(yè)、房地產(chǎn)行業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、保險(xiǎn)行業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用過(guò)程中，都是自行搭建節(jié)點(diǎn)，自行開(kāi)發(fā)，自行測(cè)試，并未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)領(lǐng)域各自為戰(zhàn)，除了在規(guī)范性存在問(wèn)題外，在數(shù)據(jù)的通用性方面存在。

（3）國(guó)際、國(guó)內(nèi)航運(yùn)業(yè)數(shù)據(jù)壁壘嚴(yán)重。說(shuō)到航運(yùn)業(yè)不得不提到口岸查驗(yàn)單位，國(guó)內(nèi)的海事、海關(guān)、邊檢都是各自建立軟件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)壁壘很難打通，國(guó)際方面的數(shù)據(jù)打通更是難上加難。因此，將航運(yùn)領(lǐng)取的所有數(shù)據(jù)存放在區(qū)塊鏈，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，需要較長(zhǎng)的時(shí)間，尤其是要改變政府的服務(wù)方式。

（4）航運(yùn)業(yè)面臨艱難和不可預(yù)測(cè)的未來(lái)。產(chǎn)能過(guò)剩、信托問(wèn)題、利潤(rùn)下降、競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，這些挑戰(zhàn)以及社會(huì)對(duì)物流供應(yīng)鏈的透明度、問(wèn)責(zé)機(jī)制和責(zé)任感的更高要求，將推動(dòng)行業(yè)探索新的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]5分鐘保證能看懂的區(qū)塊鏈簡(jiǎn)史：解讀這場(chǎng)技術(shù)革命的前世今生.新浪網(wǎng).2018-1-12[引用日期2018-1-12]

[2]區(qū)塊鏈：定義未來(lái)金融與經(jīng)濟(jì)新格局.百度百科[引用日期2017-01-19]

[3]Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System ?.Bitcoin.org[引用日期2019-01-05]