“区块链＋快递物流”面临的机遇与挑战研究

涂玉麟，刘武阳

（湘潭大学，湖南 湘潭 411100）

0 引言

伴随着电子商务与大数据时代的到来，中国快递物流业近几年得到了喷井式发展。据《2017年中国快递行业发展现状及发展趋势预测白皮书》［1］统计，2016年快递业务量突破300亿件，将近4 000亿元的收入规模，2011—2016年快递物流业收入基本保持年均50%以上的增速在发展，处于繁荣期。面对如此迅速的发展，随之而来的是更多的需求和挑战。智慧物流受到了众多专家学者和企业政府的关注与研究，而时下最热门的区块链技术，其自身的特性为智慧物流提供了一些新的方法和解决思路。

1 区块链概述

区块链技术具有匿名性、去中心化、无法篡改、无需信任的共识机制等特征，去除了各类系统应用中的诸多约束条件，为很多想法的实现提供了技术可能。狭义上，区块链技术简单来说是一种特殊数据结构，以链表的形式将数据区块按照时间顺序进行排列，并且以密码学算法来保证它的不可篡改性和不可伪造性，与此同时，以这种方式储存的数据更加方便验证。广义上的区块链是一种分布式的账本数据库，由全网节点集体维护，具有去中心化、安全可信、溯源性、防止篡改等特性。

每个数据区块一般包括两个部分：区块头和区块体。区块头封装当前版本号、前一区块地址、当前区块目标哈希值、当前区块工作量证明（Proof of Work，PoW）共识过程的解随机数、默克尔根以及时间戳等信息；区块体是由交易记录哈希后构造的默克尔树，区块基本结构如图1所示。

图1 区块基本结构

其中，区块链中的区块可视为链表中的节点，每一个区块记录多次交易操作。形成的区块一经确认便无法被篡改，以此来保证区块链的不可篡改和不可伪造等，而链表结构的严格顺序关系可以保证区块中的交易可溯源。每一个区块的区块头都包含时间戳，明确标识区块的产生时间。区块体中的每笔交易都以哈希的方式存储保证交易的隐私性和安全性，将原始数据通过哈希函数产生特定长度的哈希值，哈希值具有单向性的特点，几乎不能根据输出值反推输入值。默克尔树结构的交易记录形式可以快速校验区块数据的完整性和存在性。默克尔树最下面的叶子节点包含存储数据或其哈希值；非叶子节点（包括中间节点和根节点）都是其直接子节点内容的哈希值。默克尔逐层记录哈希值的特点，可以快速将任何修改变动传递到父节点，一层一层沿着路径直到树根。一个完整的区块链应用系统具有分层架构［2］，如图2所示。

图2 区块链的分层架构

区块链涉及的信息技术包括对等网络（Peer to Peer，P2P）技术［3］、非对称加密算法、数据库技术、数字货币［4］，也包括Mekle树、Hash算法、时间戳技术、多种共识机制（Consensus Mechanism）等［5］。

2 “区块链+快递物流”的机遇

我国快递物流内部存在的散、乱、小的问题一直未有改变。从快递行业所依托的大环境来看，国内快递物流企业较为分散，区域性较强，制约了快递物流业的整体网络连接。配送效率低、用户隐私泄露、过程不透明、赔偿机制不透明等问题制约了行业的发展，同时也损害了消费者的权益。

区块链技术可以较好地解决快递物流行业中所存在的问题，具体如下：

（1）通过区块链的分布式账本技术，构建联盟链，建立区块链联盟链技术下的信息资源共享平台，每一个快递物流企业都是联盟链上的一个节点，每一笔交易、每一次操作都会被详细地记录在链上，保证过程的公开、透明且安全不可篡改。传统的快递企业之间存在恶性竞争，很难相互信任，更难形成战略同盟。通过区块链技术，可以让企业之间建立一种相互信任的关系，提高了效率，极大地降低了合作成本，促进行业内部的互利共赢。

基于区块链联盟链技术的信息资源共享流程可以分为以下5步：

①每个快递物流企业作为单独的节点加入联盟链中，每个企业都有一对公钥和私钥，保障企业在联盟链中的权限。企业与企业之间共同商定一份合约，规定双方的权利和义务，对合约进行编程，每个企业用自己的私钥进行签名确保合约的有效性。最后共同选取一个节点为共识节点，由这个共识节点将这份合约传入区块链网络中。

②当某个企业需要进行业务处理时，通过自身的公钥进行身份信用核实，同时将企业所需的业务处理信息通过私钥加密传递到联盟链中，联盟链将全网广播此信息。

③信息在全网发布后，每个企业节点都会收到表单并且暂存在区块中，只要有一个企业查询到以前的共享表单，就会将该表单发布全网、并由其他企业节点核对，最后生成共享总表单。

④在其他企业节点验证后，通过数字签名反馈给请求企业。

⑤联盟链上的每个企业节点对该共享表单签名，通过P2P网络广播，汇成总表单，由共识节点传至联盟链，最后联盟链通过智能合约备份，使其不可篡改且方便下次共享。

（2）区块链技术的溯源性在供应链领域可以得到完美的应用。从供应链的源头开始，利用物联网、互联网的物品身份标识以及传感器、P2P无线组网、无线射频服务等技术，生产商可以将与一件商品有关的生产信息以及运输过程都实时地记录在区块链上，透明安全且不可篡改。消费者可以通过智能设备通过扫码或者编码录入等方式获取商品的所有信息，这不仅解决了快递丢包爆仓的问题，而且能有效地进行物品防伪，保障了消费者的权益，提升了消费者的服务满意度，也提高了生产供应商的市场竞争力。

（3）区块链的智能合约技术可以解决保价赔偿等服务。传统快递物流行业的索赔服务一直很繁琐且漫长，通过区块链技术，将物流公司、用户、保险公司放在联盟链中，用户在使用时将自动触发保险合同，同时也将自动执行。当商品损毁或者用户需要理赔时，将会对应地触发联盟链上的智能合约，智能合约自动执行整个理赔过程，没有复杂的上报审批过程，可以达到大面积、快速理赔效果，智能合约的动作机理如图3所示。

图3 智能合约的运作机理

3 “区块链+快递物流”的误区与挑战

“区块链+快递物流”的挑战和误区主要集中在4个方面：

（1）效率问题。在基于区块链联盟链技术下的信息共享平台中，区块链将承载庞大的快递物流信息。在区块链中，每生成一个新的区块都会将上一个区块的数据进行备份。面对日益增长的海量数据，区块膨胀问题现在暂时无法得到有效的解决。现有技术下的区块存在效率低、容量小的问题。以经典的比特币为例，每10 min只能产生一次交易，也就是说1 h只能产生6次交易。庞大的快递物流数据存储到联盟链的区块中需要较多的时间，效率低下。（2）资源浪费问题。以PoW共识为例，在PoW共识过程中，主要是解决SHA256哈希和随机数X的求解，除此之外并不产生其他价值，因为需要庞大的算力，这将会浪费大量的电力资源。随着比特币的热潮兴起，“挖矿”一词诞生，专业的挖矿设备和大量的电力资源需求，使得区块链成为高耗能的资本密集型行业。（3）不可更改。由于区块链具有不可篡改性，记录在区块链中的数据只能查看、分享，却无法更改删除，即使是数据被证明是错误非法的，这给区块链下的信息共享监管带来了挑战。（4）在快递物流物品防伪应用中，密码学原理只是存在于区块链内部，而不存在于外部，目前所有的数据都是由人为操作录取的，如果人为操作失误或者故意录用虚假信息，且不可篡改，那将无法确定其真实性，物品防伪也将是个伪命题。

4 结语

当下，区块链的主要应用范围在金融领域，其正逐渐向金融领域之外的其他领域发展。我国快递物流业具备应用区块链技术的必要土壤，具有广阔的应用前景，但是，“区块链+快递物流”的发展并不能一蹴而就，需要整个大环境的变革，自2008年中本聪提出区块链概念以来，区块链技术还在不断成熟发展，无论效率问题、资源问题，都还需要一个漫长的解决过程。