区块链技术在物流行业应用发展趋势※

王曼纳

（武汉商学院，湖北 武汉 430056)

一、引言

区块链，这个原来不受人关注的技术词汇，自2015年以来，引起了当前一波又一波最为火热的争议。有关于区块链是什么的话题，在时下中国，可能已经被人说成了陈词滥调。但是我们都会看到这样一种情形：一些我们认为已经是常识的概念，却往往别有洞天。一般人都是因为比特币而知道了区块链，也都知道区块链是比特币的一项关键底层技术，通俗些说，它就像是一个数据库账本，安全记录所有的比特币交易信息。更为专业的解释，该技术的实质是，不同节点共同参与的分布式数据库，是一个开放式的公共账簿。从数据包形成区块，中间有一个加密的哈希值计算，把不同时间段的交易信息链接起来，就形成了区块链。该技术具备了去中心化、去信任、透明化等特点，这些特点使得其应用也备受关注，并逐渐被应用到各个行业。

二、区块链技术的特点

区块链具有不可篡改的特点，它像一个数据库账本，安全记录所有的比特币交易信息。区块链的理论基础由来已久，可以追溯到哈勃(Haber)和斯托尔内塔（Stornetta)，他们提出的不是虚拟货币体系，而是一种可以安全地对数字文件进行时间戳记录的方法。时间戳是为了记录文件创建的大概时间。更重要的是，时间戳可以准确反映文件创建的先后顺序：如果一份文件比另一份文件更早创建，可以从时间戳中看出来。时间戳的安全性体现在文件的时间戳一旦生成，无法更改。用户发送文件时，哈勃和斯托尔内塔设计的体系能够向客户提供时间戳服务。服务器收到文件时，它会用当时时间和指向之前文章的链接或者指针作为签名，来签名该文件并产生包含签名信息的认证。其中指针不是一个具体地址，而是一串数据。如果该数据被更改了，指针也就自动失效。这种协议实现的效果是：每份文件的认证都确保了上一份文件内容的完整性。其实，反复运用这一理论：每次认证基本上都保障了这个认证点之前的所有文件和认证的完整性。假设这个系统中的每个用户都能记录包括自己的文件、之前和之后的文件的认证在内的几个认证信息，那么和起来，就可以确保整个文件系统不会被更改。特别是文件的先后顺序被保存下来。

区块链具有提升效率的特点，不必单独链接各个文件，而是把它们集合成块，然后在一条链中连接整个块。在每个块里，文件通过树状结构而非线性结构的方式相互链接。这一方法减少了在整个系统中查找特定文件所需的工作量。

区块链具有合约执行自动化特点，是指利用区块链设定一系列带有软件代码的智能合约，并在智能合约中对每一方应履行的义务及合约制定的判定条件进行明确规定，可以让区块链系统实现对合约执行条件进行自动判断。如果满足所有判定条件，则区块链系统可以自动强制执行合约条款。其中不可分割性是绝大多数应用的共性，也就是说，交易每一方的交割都是联系在一起的，所以它们都是同时发生或者都不发生。不可分割性是区块链以外应用程序领域里重要的安全概念。

三、区块链的现存问题

（一）安全问题

区块链作为一项新兴的技术，在未来的发展上还受很多问题的制约，其中安全性问题是区块链面对的最重要的问题。区块链所面临的攻击问题是基于POW共识过程的，这些攻击占整个区块链网络所受攻击的51%，也就是说如果节点掌握高于区块链网络算力的51%，则具备对区块链内存储的数据信息进行篡改和伪造的能力。在比特币这项应用中，据统计中国大型矿池的算力已占全网总算力的60%以上，高于51%，因此理论上来说这些矿池可以通过合作实施51%攻击，从而实现比特币的双重支付。只是由于事实上要掌握全网51%的算力所需的成本远高于实施攻击后的收益，因此还并没有爆发这种危机，但是51%的攻击威胁始终存在。

另外随着数学、密码学和计算技术的发展，区块链的非对称加密机制会变得不再那么牢不可破。虽然以目前的算力来说，产生比特币的哈希算法的一个哈希碰撞需要一个天文数字的年限，但是随着量子计算机等新技术的发展，未来的区块链非对称加密算法是有被破解的可能性的，这也是区块链技术面临的一大潜在安全威胁。区块链的隐私保护也存在一定的风险性，因为区块链网络内的各节点并非完全匿名，而是通过公钥、私钥等地址标识方式来实现数据传输。虽然地址标识并未直接与真实世界的人物身份相关联，但区块链数据是完全公开透明的，随着各类反匿名身份甄别技术的发展，想要实现对真实世界的人物身份定位和标识是完全可能的，这会导致区块链用户自身的身份信息泄露，存在安全隐患。

（二）存储空间问题

由于区块链数据库记录了从创建开始发生的每一笔交易，而且是系统内所有节点共同参与记录，因此每一个参与的节点都必须下载储存并实时更新一份从开始延续至今的数据包。如果每一个节点的数据都完全同步，那区块链数据的存储空间容量要求就可能成为一个制约其发展的关键问题。

四、区块链技术原理及其在应用领域的演变

（一）区块链技术原理

1.区块结构

区块链技术是一种对数据库结构的创新，在这项技术下数据被分为不同的区块，每个区块通过特定的信息链接在上一个区块的后面，以此顺连来呈现一套完整的数据。这些数据以电子记录的形式被永久储存，存放这些数据的文件我们称为区块（block）。区块中会记录下区块生成时间段内的交易数据，区块主体实际上就是交易信息的合集。区块链的结构设计一般分为两个部分：块头（header）和块身（body）。块头的作用是链接到前面的块，该部分是为保证区块链数据库的完整性，块身是包含经过验证的、块创建过程中发生的价值交换的所有记录。区块结构有两个非常重要的特点：第一是保证了数据库的完整性，第二是保证了数据里的不可篡改。

2.分布式结构

在用区块和链解决了数据问题之后，接下来要考虑的就是记录和存储的问题。在当今的大部分体系中，数据都是集中存储在一个中心的。但是区块链技术可以让每一个参与数据交易的节点都记录并保存下所有的数据。具体原理是构建一整套协议机制，让全网所有节点在记录数据的同时验证数据的正确性，在全网所有的节点都认为数据没有问题的情况下数据记录才被写入区块中。关于数据的存储区块链构建一个分布式的网络，让数据库中的所有数据都存放于所有参与记录的节点中，并且实时更新。这样一来，即使部分节点损坏或者被黑客攻击，也不会影响整个数据库的数据记录与信息更新。分布式记账使得会计责任分散化，由整个网络的参与者共同记录，也使得每一次交易都传播到网络中的所有节点，并且使得数据信息拥有很高的容错率，只要不是网络中所有的节点同时崩溃，那么数据库系统就可以永续运转下去。

3.非对称加密

区块链的加密系统原理采用的是非对称加密算法，这种算法通常在加密和解密过程中使用两个非对称的密码：公钥(public key)和私钥(private key)，这两种密钥是成对使用的，也就是说其中一个密钥加密后，只有另一个对应密钥才能解开，比如使用公钥加密数据信息，则数据信息的解密需要使用与之对应的私钥，而如果使用私钥加密数据信息，则数据信息的解密就只能依靠与之对应的公钥。其中公钥是可以公开的，而私钥则是个人所有，其他人无法得知。因此在使用区块链处理数据时，用户要保管好私有密钥，避免因私钥泄露而出现数据外泄的情况。现有的区块链系统中，根据实际应用需求已经衍生出多私钥加密技术，以满足多重签名等更为灵活和复杂的场景。

（二）区块链应用领域的演变

区块链首次被人们了解是因为比特币的出现，而发展到今天，人们关注区块链技术已经远超于关注比特币本身。全世界的专家学者更加致力于将区块链的运用范围最大程度的扩大化。区块链创新了一种数字支付系统，即去中心化，毫无障碍的自由的货币交易以及低成本运营。受到数字货币影响，人们开始将区块链技术的应用范围扩展到其他金融领域，让区块链技术得以在包括股票、清算、私募股权等众多金融领域崭露头角。而随着区块链技术的进一步发展，它去中心化、防止篡改等特点在其他领域也逐步受到重视。人们开始认识到，区块链的应用不应该局限在金融领域，而是可以扩展到任何有需要的领域中去。

五、区块链技术在物流行业应用的发展趋势

（一）区块链技术在物流行业中的隐私保护

在物流行业中，近几年，传统的物流链管理模式已经不能满足客户对隐私保护的需求，带有客户信息的物流包裹在流通环节中全程暴露，区块链技术可以记录货物从发出到接受过程中的所有步骤，创建共识网络。同时解决不法人员将快递单信息用以市场交易，甚至根据快递单信息跟踪、骚扰收件人、发件人的违法行为这一问题，如何利用区块链密码学原理层层授权，以点对点的模式将信息最小化、最优化的链接分享。同时考虑建立基于区块链技术的个人信息隐私保护物流系统。采用分段加密技术对物流信息进行分层加密后进行二次封装，并设计不同等级授权机制解密相应信息完成物流业务操作。比如，物流员工登录校验和权限认证成功后，移动终端信息加密所使用的密钥管理方案主要包括验证云平台实时生成密钥、与移动终端进行安全通信实现密钥传输、移动终端接收密钥后实施本地存储、密钥使用、密钥销毁以及终端密钥更新等策略。利用区块链系统通过分层加密方案和权限分级设计来解决物流信息加密与物流业务流程的矛盾，以此实现物流个人信息隐私保护。

（二）区块链技术对物流行业安全性的提升作用

在物流快递业发展中，丢包爆仓、错领误领、信息泄露等问题是最为常见的，直接影响着快递业的发展。虽然物流运营商也可以给丢失包裹的客户进行赔偿，但这需要依托于交易信息、包裹传输信息的追溯。现实情况下，由于交易信息丢失、损毁等问题的存在，对信息的追溯造成了很大困难。基于区块链系统的包裹传输，可以有效地解决上述问题。区块链技术可以实现智能，当包裹更改所有权的时候，区块链同时授权每一步的转换，能够实现从寄件到收件，从始发到终点以及从派件到签收的全流程区块链化，最终实现货物和资金可追溯。

（三）区块链技术对商品透明度的提升作用

来源管理使得每一件有型的商品都带有一个电子“护照”来确保真实性（这个商品是否为声称的那个样子）和原始性（这个商品来自哪里），创建每一件商品背后可以进行编辑的物流记录。区块链技术作为一项新兴的技术，在很多跨行业中的应用都得到了很大的拓展，分布式总账的好处有时候可以带来在意想不到的行业中的应用。在众多行业中，专家认为区块链技术可以用于促进其中一个行业的改善和提高，那就是供应链和物流行业，就像在金融服务领域一样，区块链技术在供应链和物流产业中在提高透明度上有极大的潜能。

现代行业的商业模型要求大量的无缝隙供应链，而这些供应链通常都隐藏在商品货架之后，不为消费者所知。因此对于消费者来说每天消费的大部分产品，他们对产品的来源以及产品经历了怎样的物流到达他们手里一无所知。行业专家指出，我们对于每天使用的产品知道的内容少的惊人，因为一张巨大的难以让人理解的网隔在消费者和产品之间，这张网就是由零售商、分销商、运输方、仓库和供货商组成。然而，这张复杂网络的大部分隐藏的参与者都只能享受到商品设计、生产、运输和销售过程的最终结果。

在所有行业中，对于消费者来说能获利最多的行业就是食品业。但不幸的是，历史不缺乏证据证明食品产业链的大量污染案件是由于对供应商和其他与消费者相关的生产商缺乏监管造成的。最近墨西哥快餐店的食品污染危机以及其他的案例证明了运用严格透明的供应链系统监管的重要性。正如Everledger和Ascribe两家公司，为珠宝和电子产品行业解决盗版问题一样，Provenance公司是最有原创性的为各类产品的不同生产阶段提供透明的供应链管理的一家公司,致力于通过在供应链中使用区块链技术来增加供应链的透明度。公司建议供应链的每一步都雕刻进区块链的系统内，这将会使得审核交易的安全性得到保证，比如对从原材料到最终销售形成的不间断的链条进行管理和检查。

鉴于实体店网络的复杂性，因此每一步的透明性都对于每一个相关的参与者来说至关重要。主要有以下6种在供应链中的参与者：生产者、制造商、记录者（提供凭证和特殊证明给参与者），标准化组织（定义某种路径的规则），审计（使安全性最大化的机构，检查生产者和制造商，确认某些标准，比如年生产总量等）。任何利益相关方想要开展质量评估，都将要求特殊类别的数据以及特殊的客户识别应用登记在分布式账户中，如果我们拿生产商为例，参与者将被要求输入用于生产的原材料数量的数据。

（四）提升品牌价值，实现商业系统监管

由于区块链的不可更改性使得运用了区块链技术的供应链会带来前面所提到的更高的透明度，更大的可拓展性和更好的安全性并且提高创新的接受度。链条上的很多参与者在任何他们需要的时候，在一定范围的步骤里都可以有效的加入这个对客户和监管者公开的系统中，这样一来不仅可以在客户的角度上建立起品牌价值，也可以使得公司能很好的控制整个供应程序，以及对供货商和供应材料质量都有一个更加清晰的监管。从消费者的角度来说，可以看到产品从何而来以及原材料的供应是提高消费质量和产品的契机，从长远的角度来看，可以提升企业品牌价值，实现链条各参与者实现商业系统监管。

六、结语

综上所述，区块链技术作为一项新兴技术在各行各业中都有所运用，但是在物流行业仍然处于初始阶段，还有很多技术问题尚待解决。本文在分析区块链技术本身以及在各场景中的应用的基础上，提出了对物流行业中区块链应用的一些设想，也提出了技术运用中会碰到的问题，在区块链未来的发展中，如何解决这些问题将会是挑战和机遇。