区块链在智能交通领域中的应用研究

邱 暾

(辽宁艾特斯智能交通技术有限公司 沈阳市 110166)

0 引言

在金融业务领域中的资产权益的评估、资产权益证明的发放、资产权益证明的流通3个重要环节，金融中介机构(银行)在各个环节都具有主导地位，但也存在一些手续费较高、跨国交易时效性慢等问题，这种现状触发了区块链概念首先在金融界诞生[1]。

区块链涉及的关键技术主要包括P2P网络模式、共识算法、加密算法、分布式系统架构等[2]。区块链的发展趋势主要表现在4个方面：

(1)对资产的真实合法及准确性进行严格快捷的验证。

(2)和物联网技术紧密结合。

(3)和生物识别技术结合。

(4)和人工智能技术结合。

人工智能+IOT+区块链的模式将是区块链未来发展非常关键的重点。

区块链的发展速度很快，其应用场景除了金融领域之外，在其他领域也快速增长。在各个细分领域中区块链的应用日益推进，在这种背景下，研究区块链在交通行业中的应用，对未来我国智能交通领域的发展趋势进行探索具有十分重要的意义。

对区块链在ETC、智慧交通、大数据分析与应用、车联网、自动驾驶、共享经济、招投标和合同管理、工程质量管理、行业信用评价管理等方面的应用研究进行了初步的探讨。

1 区块链简介

1.1 区块链发展历史

2008 年10 月31 日自称日裔美国人的中本聪于发表著名论文《比特币：一种点对 点式的电子现金系统》(Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System)，描述 了一种不需要信用中介的点对点(peer-to-peer,P2P)的电子现金支付系统，在该论文中区块链的概念被首次提出。

区块链目前主要包括联盟链、私有链和公有链。区块链发展很快，至今已经呈现3个发展阶段，其核心技术起源于P2P 网络、哈希加密、分布式数据库、电子现金等。区块链1.0主要特点包括分布式账本、块链式数据、梅克尔树、工作量证明等；区块链2.0 主要特点包括智能合约、以太坊、去中心化应用等；区块链3.0 开始从金融领域向其他领域扩展，主要包括社会公证、智能化物联网、实物资产上链、大规模的物联网应用平台等。

1.2 区块链的关键技术

(1)P2P(peer-to-peer)对等式网络。通过P2P技术，区块链系统可以摆脱传统中心服务器的模式，从而实现去中心化的目标，真正做到分布式。此外，区块链上的节点基于P2P协议还能够方便快捷地扩展和退出。由于是分布式网络，区块链系统具有良好的天然抗攻击能力和成本低廉的特点。

(2)共识算法。由于区块链是分布式账本，因此需要由共识算法来保证区块链上各个节点账本数据的一致性。为此，许多相关学者提出了各种具体的不同的共识算法：PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance，实用拜占庭容错算法)、PoW(Proof of Work，工作量证明)、PoS(Proof of Stake，权益证明)、DPoS(Delegate Proof of Stake，委托权益证明)、Ripple(瑞波)等各种不同的算法[3]。

(3)隐私保护与安全的加密算法。在分布式的区块链网络架构中，数据的传输和接收能否安全有效地避免被恶意攻击和篡改，将直接关系到区块链系统的交易区块数据的安全和操作的有效性。为此，需要通过加密算法对区块链交易数据的编码解码、区块头摘要、交易区块主体确认[4]。例如密码散列函数算法标准，SHA-512/256。

(4)区块链系统架构，区块链在金融行业、司法存证、物联网、智能制造、身份管理等领域得到应用，催生了多样化的区块链体系，日益面临复杂场景、多参与方、异构数据交互的困境，如何满足异构多链的互联互通需求具有十分重要的意义[5]。

2 区块链在交通领域中的应用

(1)ETC

将ETC数据部署到区块链系统上，其被篡改伪造的可能性将大大降低；同时其分布式数据存储结构又能避免ETC数据的不慎丢失[6]。区块链更加便利ETC数据资源的共享。在区块链上，大家既是ETC数据的使用者，也是ETC数据的贡献者。区块链能够保证ETC数据的一致性。区块链的共识机制实现了ETC数据的多次确认，从而确保ETC数据的有效性与一致性。基于区块链的分布式网络，ETC各方使用的都将是一个统一的数据来源，有效解决地区间信息不兼容的问题，大大提高了汽车出行过闸交费的便利程度，缓解堵车问题。利用区块链去中心化的交易结算特点，在ETC多省进行交易清分结算时，会极大地改善结算效率。

(2)智慧城市交通

区块链的技术和思想在城市交通领域的落地，能够使传统交通系统在提升道路利用率、智能化程度、安全性等方面得到优化提升[7]。将现有的交通监控设备加入区块链，引入智能合约，通过分析设备实时收集的数据，将主次干道与支路网的交通流量进行合理疏导，实现智慧城市道路交通。并且，这些对数据的分析都将通过边缘计算，分布式地在本区域内完成，具有延迟低、成本低、可靠性高等显著优点。基于区块链技术的电子地图导航，能够在规划最优路线的同时，找到最合适的停车位。同时，依靠区块链在征信体系方面的应用，可以提升车主的自觉性，实现先停车后付费，提升效率。

(3)大数据应用

利用区块链数据确权的特点，结合大数据尤其是利用深度学习等人工智能算法对大数据的不同维度进行模型构建，是交通行业大数据应用和发展的一个重要趋势[8]。通过将区块链作为大数据分析的一个重要技术基石，为大数据分析奠定了分类账簿的完整性基础条件，然后再利用大数据特有的分析算法和工具进行处理，继而实现区块链向大数据进一步赋能和充分融入现实物理世界。

(4)车联网安全

在车联网不断发展的同时，黑客攻击汽车事件也不在少数。车载网络的健康运行需要能够避开恶意攻击的脚本和代码。不难看出，汽车网络安全直接影响汽车安全、个人隐私，甚至危及公共安全。而通过在车联网系统中引入区块链，将会对现有的车联网安全实现重大提升[9]。使用区块链的车联网通过共识机制实现更加安全可靠的认证存储并能提供可持续性服务，并且，车联网的数据难以被篡改。

(5)自动驾驶

利用区块链的安全共享特点，就可以将应用自动驾驶车辆的有效数据全部共享在链上，让每辆在链上的汽车自由获取行驶所需要的全部数据[10]。通过区块链的共识机制和统一设计的驾驶逻辑，将数据整理并给予每一辆汽车上。这一整套包括驾驶、补充汽油和电力、停车、付费、事故处理等一切驾驶内容全部统一，这样的驾驶机制才能实现真正的自动驾驶。

(6)共享出行

利用区块链去中心化、平等公开、数据难以篡改等特点，可以推动城市交通在共享经济上的融合创新。利用区块链技术，可以建立一个分布式的智能交通平台，供需两端的对接不需要调配中心，用户自行在平台上寻找目的地相近的人而获得行程，用区块链货币支付打车费用。当在共享汽车产权中应用区块链技术后，多个产权共享者可以自行进行产权变更交易且不需要第三方机构认证，同时可以保证每笔交易的安全性和可靠性。而每一笔交易记录也可以在区块链上透明可查，且无法篡改。

3 未来区块链发展的几点思考

(1)加强对区块链交易主体真实性和合法性的验证，避免51%攻击类似情况的发生。

(2)和物联网技术紧密结合，物理世界发生的事情要延伸到数字世界，需要借助于物联网技术。

(3)和生物识别技术结合，解决数据隐私和安全的保护问题。

(4)和人工智能技术结合，对区块链系统上的数据进行挖掘和应用。

(5)在多个平台共存的情况下跨平台多链互联，实现跨链价值转移和数据交换是区块链非常关键的重点。

4 结束语

对区块链发展历史和关键技术进行了介绍，根据国内外区块链的发展特点，结合智能交通领域中的多个业务需求，对区块链的具体应用场景进行了初步的探索，也对其未来发展的走向进行了初步思考。