区块链技术在港口航运领域的应用

（福建师范大学协和学院，福建 福州 350017）

1 引言

当前，区块链技术和应用正处于快速发展阶段，被认为第四次工业革命的重要引擎，是最有潜力触发第五轮颠覆性革命浪潮的核心技术。随着“区块链+”3.0阶段的发展，商业应用项目爆发式增长，传统航运业也随之开展航运区块链的具体应用。在传统的航运世界中，航运一直沉浸在传统中，即口头协议是坚定的合同，但现在是21世纪，航运界进入了数字时代，它正在慢慢适应数字世界的超高速金融交易系统。奥纬咨询2017年的报告预测，利用区块链技术缩减结算周期，每年可以节省100亿-200亿美元[1]，全球贸易可能增长近15%，这笔节省的巨额费用正是来源于区块链产业相关的市场空间，刺激经济增长。

2018年1月18日，航运巨头马士基Maersk与IBM合作首次完成区块链试验，成功使用区块链跟踪货物运输，建立了一个DLT（分布式账本技术）平台，目的在于优化和推动全球的航运业务发展。2017年8月商船三井、日本邮船、川崎汽船、新加坡太平船务、新加坡港务集团等龙头企业纷纷“牵手”区块链，建立基于区块链技术的贸易数据共享平台企业联盟和以区块链技术为基础的供应链业务网络，旨在推进航运业的创新发展。

2 区块链的内涵和发展

2.1 区块链的内涵

2008年次贷危机的末期，由中本聪首先提出“区块”和“链”的概念，随后到了2015年，学术界金融界等各领域意识到作为比特币系统的底层核心技术，它含有一个特殊的信息块即时间戳，含有时间戳的信息块相互连接成为信息块链，即“区块链”。中国区块链技术和产业发展论坛编写的《中国区块链技术和产业发展白皮书》将区块链定义为:分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式[2]。数据的不可篡改性和时间戳特性能很好地解决区块链链条上的各参与主体之间的纠纷，从而实现参与方的举证与追责。

2.2 区块链的特点

区块链技术是一种基于密码学原理的分布式账本技术，它公开透明，让每个人都可以参与数据库记录。这里的分布式是指数据的存储是分布式，或者数据的分布式记录。在存储过程中所有节点都参与存储，系统集体记录，共同维护，并且会生成一套印有时间戳、去中心化、可信任、不可篡改的数据库,它能够有效保证数据安全。此外，区块链是多种技术整合的结合，关键技术包括：（1）P2P网络技术；（2）分布式账本技术；（3）非对称加密技术；（4）共识机制技术；（5）智能合约技术[3-4]。这些关键技术构成了一种新的数据记录、存储和表达方式，同时具有以下六个主要特征：去中心化、分布式账本、不可篡改可追溯性、数字化交易、智能合约、联盟链[5]。

2.3 区块链的发展阶段

作为数字加密货币体系的核心支撑技术，区块链技术的发展大致经历了三个阶段，分别是支持比特币等数字货币的区块链1.0阶段（2009-2014），以以太坊、智能合约和联盟链的出现为代表的区块链2.0阶段（2014-2017），以DAO（去中心化自洽组织）、DAC（去中心化自洽公司）、DC（去中心化企业集团）为典型代表的商业应用项目爆发阶段（2017-），即区块链3.0阶段，也称为“区块链+”，未来它将在实体经济中大规模落地应用，推动数字中国建设的发展。

当前，区块链技术和应用正处于快速发展阶段，被认为是第四次工业革命的重要引擎。对于区块链技术，以太坊、超级账本等开源社区纷纷在技术研发方面进行规模投入；万向控股、蚂蚁云、航天云网、乐视金融、万达网络等企业正在加大资金投入，重点支持中小企业以及个人的创业创新，推动区块链技术的研究与应用[6]。2016年11月初，由欧洲鹿特丹港与荷兰国家应用科学研究院、荷兰银行、代尔夫特理工大学、德斯海姆应用科学大学鲜花交易中心共同搭建了世界首个针对物流领域的区块链物流研究联盟，该联盟的目的是探索区块链技术的实际应用。同年12月，中国物流与采购联合会区块链分会在深圳宣布挂牌成立，这是目前唯一一个有中国政府背景的区块链分会，主要目的在于规范区块链技术在物流与供应链领域的产业化发展，推广区块链技术在物流领域的实际应用，构建物流供应链企业信用评价机制。

3 区块链在港口航运领域的应用场景探讨

3.1 区块链的智能合约实现无纸化贸易

在进出口贸易中，每一笔交易都包含着大量的信息，包括贸易、海关检验、物流运输、船舶公司等各单位形成的多达数十种的业务单证，涉及到贸易商、海关、承运人、货运代理、船舶代理、港务部门、仓储等角色，这些文件和管理的成本占实际运输成本的1/5，而且还容易出现文件延迟影响交易的现象。在这些贸易部门中，它们都有自己的业务系统和数据保存方式，容易出现“内部数据不对外”等现象。世界各国口岸为了实现企业间无纸化的EDI和政府单一窗口服务，均成立了专门的EDI服务商，这些服务商处于各节点的位置，拥有不同的数据交换格式和标准，从而引起数据格式复杂、数据和信息泄露等诸多问题。区块链中的智能合约是一种用计算机语言取代法律语言和文字语言来记载交易合同条款的合约[7]，并由计算机系统自动执行。利用智能合约，可以消除大量的单证，使终端用户能够在整个架构范围内安全地提交、验证和批准文件，实现无纸化运作和数据格式的标准化，进而实现单证文件数字化和自动化，最终有助于降低清关和货物运输的时间。区块链的智能合约技术能确保所需批准都能及时获得，有助于提高批准速度并减少错误。

3.2 区块链的不可篡改性完善海运供应链网络

在全球化贸易中，有80%的商品是通过港口海运方式完成运输的。每一票货物的运输涉及的产业链很长，牵涉到买卖经纪人、货运代理商、船公司、船舶代理商、港务部门、海关当局、金融、保险等主体构成的物流网络。国际贸易方希望简化和改善工作流程以及能随时查看运输中的货物状态，缩短运输时间，降低各项成本，减少出错机会。但是涉及到利益的这些主体已经形成固有的运作模式和利益格局，加上各国的贸易自由度和营商环境不同，需要强有力的技术变革和制度变革，同时改变政府的监管模式也牵涉到各国的经济、政治和社会情况，需要长时间的博弈。区块链的不可篡改性和分布式储存技术有助于解决该瓶颈，该技术是通过建立高度安全且透明的海运供应链共享网络，建立一个海运信息通道，并根据每个参与者的权限级别为其提供端到端的可见性，从而查看货物在供应链中的进度，了解集装箱运输到何处，使供应链管理的所有参与者能够实时、安全无缝的交换运输信息。未经共享网络中其他方的同意，任一方都不能修改删除，甚至附加任何记录，即没有人可以通过谎报货物、关税、税收甚至是整批货物来欺骗这个系统[8]。这种级别的透明度有助于减少欺诈和错误，缩短产品在物流运输过程中所花费的时间，提高效率，最终减少浪费和降低成本。

3.3 区块链技术改变航运保险业

当前，航运业务参与方众多，信息传输时间长，国际航运保险中的生态链过于复杂，同时各类文件繁多、对账困难。当货物运输过程中出现问题时，保险公司需要进行调查、取证、交收、理赔等一系列繁琐过程，但是这些数据分散在各家保险机构或互联网平台，需要信息整合和共享，加上技术局限，无法实时联网处理，共享成本又高，还存在数据泄露等安全问题。将区块链技术应用于港口航运险，具有很强的吻合性。如区块链利用共识算法来验证数据、利用分布式账本技术来存储数据、利用密码学的技术保证数据传输和访问的安全、利用智能合约来自动执行业务流程等[9]。以集装箱为例，区块链分布式技术可以应用到装有货柜的集装箱船只和干货集装箱码头上，方便记录数据库，并进行提单信息互换。当货物运输过程中出现问题时，通过追溯可靠的运输数据，从而界定货主、承运人、货代、保险公司等各自承担的责任，降低审核难度，提高理赔的处理效率[1，10]。

3.4 区块链的分布式账本技术优化货物运输路线

可以将区块链技术用于大型物流运输领域，特别是港口航运领域里的集装箱智能化运输。区块链体系中交易的每一笔数据都会保存在网络中的每一个节点中，并进行签名验证，分布式节点的储存技术不用担心信息泄露和丢失，从而可靠而正确的记录数据，进而让系统进行自动化设计和优化路线。比如，将集装箱信息存储在数据库里，区块链的存储解决方案会对这些智能集装箱以往的运输经验进行分析，全程跟踪货物离港到货物到达目的港为止的物流消息，从而自主决定集装箱的运输路线和优化日程安排，并更新运输路线和日程设计，提高运输效率。

最后将上述港口航运领域里存在的痛点和对应的区块链解决方案进行列表对比，见表1。

表1 港口航运的痛点和区块链的解决方案

4 展望

区块链技术是第四次工业革命的成果，将区块链应用于航运业，生产商、贸易商、船公司、货运代理、船舶代理、港务部门、海关等相关机构都可以从这一新技术中受益。对区块链而言，它在行业的应用可以采用自上而下的构建方式，即行业巨头或大型公司主导，组建联盟，建立标准平台，掌握行业制高点，形成高门槛，如马士基+IBM的合作。也可以采用自下而上的区块链构建方式，以社区为中心推动发展，相互协作，落实场景应用，形成商业模式。如以太坊和区块链3.0的DAO去中心化的自洽组织。对于航运领域，两种构建方式都有适用的场景，区块链刚开始落地航运领域时，用自上而下的方式容易取得突破，未来应用比较成熟时，也可以应用自下而上的构建方式，形成新的商业模式。总体上说，区块链对航运业而言，应用场景是非常适合的，但是任何企业和个人不要为了区块链而区块链。比如，在场景中用区块链技术，是否可以用传统的IT技术解决，或者说更容易解决，因为传统的IT技术，往往意味着更成熟、成本更低、给客户带来的风险更低。所以未来我们选择区块链应用场景的时候依然如此，要避免简单的为了做区块链而去做。