基于区块链技术的多式联运电子客票研究

刘 燃，徐 聪，申国林，王鹏飞，黄傲雪

（航天信息股份有限公司，北京 100195）

0 引言

随着电子凭证的兴起，电子客票在航空、铁路、公路及水路等运输方式中相继推广[1]，但是存在不同客运方式的电子客票服务水平不齐、信息系统孤岛化、报销凭证未电子化等问题。通过引入区块链技术，可以解决这些难题，实现客运数据资源共享，形成优势互补。

1 多式联运电子客票需求分析

1.1 电子客票业务需求

目前，我国民航、铁路、道路及水路等几种主要客运方式已先后开展了电子客票应用工作，为跨方式的客运电子票务服务打下了良好的基础[2]。然而，现行多式联运电子客票仍然存在不足之处，主要体现在以下3个方面。

（1）多式联运电子客票的数据来源于不同客运主体及其信息系统，不同客运方式的电子客票服务发展水平参差不齐，且客票由各个运输主体分别出具，不同客运主体在数据交换方面缺乏信任。

（2）现行电子客票与电子发票存在巨大差异，而电子客票与电子发票一样，是可报销和抵扣的重要凭证，其差异性导致电子客票企业在报销和抵扣环节存在不便利之处，电子客票数据也未进入国家税务局的金三底账库。

（3）现行电子客票在报销前需要前往站点，在专用机器上进行打印，再以纸质形式邮寄给企业报销，而企业也需要对收到的客票进行验证，此过程存在易丢失、易伪造、易被篡改等问题，且增加了报销成本。

1.2 基于区块链技术的多式联运电子客票的优 越性

目前，区块链技术在工业互联网、医疗、金融、保险、物流及税务等领域的应用方面取得丰硕成果。区块链具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点[3-4]，完美匹配了多式联运电子客票的需求与逻辑[5]。其与多式联运电子客票相符合的特性如下。

（1）区块链的去中心化构建了参与多式联运成员间的信任机制。区块链技术不依赖额外的第三方管理机构或硬件设施，参与多式联运的铁路、道路、航空等客运主体可组建一个联盟链而不需要再引入信任的第三方机构[6]。

（2）区块链的安全机制确保了成员和旅客数据的安全性、防篡改性及可追溯性。区块链采用包括身份认证、访问控制及对关键数据进行加密后上链的方式，确保数据的安全性；参与多式联运的节点记录所有历史交易信息，保证数据可追溯；通过区块链的共识机制保证旅客数据的防篡改性。

（3）区块链的智能合约可满足多式联运的个性化需求。在多式联运中，参与的成员可根据旅客实际购票、凭票乘车及凭票报销等应用场景共同定制智能合约。

2 基于区块链技术的多式联运电子客票总体架构设计

2.1 系统架构

多式联运电子客票总体系统架构如图1所示。

图1 系统架构

系统整体主要由基础层、区块链核心层、应用服务层、应用接口层以及应用层5部分组成。

区块链核心层包括区块链管理系统、区块链运维系统、区块链基础设施（节点），构成了整个系统的基础设施，并通过管理运维系统为区块链基础设施提供可视化的管理运维功能。区块链核心层也为整个系统提供安全保障，包括身份认证、访问控制、隐私保护、安全评估、漏洞扫描以及审计监管。

应用服务层结合多式联运业务的特点，为参与成员提供统一的身份认证服务。同时，根据多式联运的业务场景提供运力资源整合服务、电子客票的生成开具服务以及电子客票核准监管服务。

应用接口层主要为上层应用提供集成化的接口服务。上层业务应用层的系统主要是旅客使用的客户端系统及各客运主体的信息管理系统。

2.2 系统功能

电子客票从开具到报销的全流程涉及的系统包括12306App、民航App等其他可购买电子客票的用户端系统、旅客联运综合服务平台、电子发票服务平台、身份认证和区块链等相关支撑平台、政府监管方系统以及运输服务商原有的运输服务信息管理系统。

用户端系统主要提供订单查询、发票开具、发票冲红、发票报销以及开票信息配置等功能。旅客联运综合服务平台系统主要提供订单和票据管理、运力资源整合等功能。平台端电子发票服务平台主要提供发票数据整合、发票版式生成、发票交付以及发票归集等功能。政府监管系统主要提供发票号段下发、加盖电子签章以及发票监管等功能。支撑平台系统主要提供身份认证、区块链网络管理、成员管理、智能合约管理、节点管理运维以及证书管理等功能。

2.3 信息处理流程

电子客票从开具到报销的典型信息处理流程如图2所示。

图2 信息处理流程

（1）旅客登录App；

（2）查询本旅客历史出行订单信息；

（3）根据订单状态和订单开票状态，选择未开具电子客票的订单，申请开具电子客票，填写相关信息后向电子发票服务平台发送申请；

（4）电子发票服务平台中的发票开具系统接收到开票请求后，整合电子客票的开票信息，此时，区块链中的销售方节点使用私钥进行签名，签名后向税务局发出核准信息申请；

（5）税务局核准服务管理系统核准信息申请后获得发票号码、代码、校验码等数据，并将签名后的电子客票文件发送至电子发票服务平台的票据交付系统；

（6）票据交付系统将发票信息返回给旅客联运综合服务平台；

（7）旅客联运综合服务平台根据旅客填写的手机号和邮箱信息，将电子客票版式文件推送给用户；

（8）旅客选择已开具的电子客票报销，系统将电子客票信息推送至旅客所在的企业，并将旅客的开票信息和电子客票的报销状态上链。

3 结语

本研究在现有航空、铁路及公路售票系统的基础上，结合区块链分布式动态组网技术、共识机制以及智能合约技术，解决多参与方协作业务中的信任及高效交易问题，为应用落地提供关键的技术支撑。利用区块链共识机制，保护旅客隐私信息数据不被随意篡改，实现旅客出行“行为痕迹”的可追溯。旅客使用一个App即可实现民航、铁路、公路等交通方式的安全无缝对接，提高了旅客出行体验，增加各交通行业的运营收益，促进我国电子客票的推广和良性发展。