基于区块链技术的长三角地区交通运输执法协同一体化信息共享关键技术研究

刘新华

（安徽省交通运输综合执法监督局，安徽 合肥 230051）

1 区块链的基本概念和作用

1.1 概念

区块链（Blockchain）本质上是密码学、分布式共识、通信点对点网络、时间戳等多领域技术的结合，是一种基于零信任基础、去中心化的块链式架构的分布式计算存储体系[1]。

1.2 特征

（1）去中心化。区块链存储数据时使用的是对等网络技术，使用分布式计算和存储，不存在中心化的硬件或管理机构。所有节点的权利和义务都相等，所有节点共同为数据背书，任一节点停止工作都不会影响系统整体的运作。但区块链本身不创造信任，而是作为信任的载体存在。

（2）不可篡改。区块链系统中的数据能够实现永久保存、维护。数据一旦上链就不可篡改，这增强了链上信息的真实可信和安全可靠性。不可篡改主要体现在数据共享架构和数据存储两个层面。

（3）可追溯。区块链通过在链式数据结构上标记时间戳的方式，对所有链上数据的操作、流转都做了时间记录，一起保存在区块链上，达到可验证、可追溯的效果。用户可以检索从源头到最终的所有交易信息，并且整个区块链系统中的信息不可篡改、不可伪造。

（4）可信任。基于以上去中心化、不可篡改、可追溯特性，区块链还通过密码学算法对链上敏感数据进行加密等操作，用户需要具有相关权限才能访问，并且无须第三方机构介入，能够很好地解决互不信任问题。

1.3 核心技术

区块链不是一个单项技术，而是新的技术组合。其关键技术包括密码学、P2P网络、分布式账本、共识机制、智能合约等，在具体应用中有时会辅以激励机制，从而解决多方合作中的信任问题。

2 基于区块链的长三角地区交通运输执法协同一体化信息共享技术架构设计

2.1 总体要求

贯彻落实“长三角一体化”国家战略，加强区域交通运输联合执法，提升省际执法监管力度，完善信息资源共享的区域布局，充分利用区块链技术，实现安徽省与上海市、江苏省、浙江省交通运输部门行政执法数据共享和业务协同，推动长三角区域交通运输执法联动再上新台阶。总体要求如图1所示。

图1 基于区块链技术的长三角交通运输执法协同一体化总体要求

2.2 总体架构

基于区块链技术的长三角交通运输执法协同一体化参考架构如图2所示。

图2 基于区块链技术在长三角交通运输执法协同一体化参考架构

3 区块链关键技术在长三角地区交通运输执法一体化中的应用

3.1 数据安全保障

在长三角区域交通运输综合执法业务应用中，用户的身份信息、高安全级别的案件信息、资产信息等必须得到安全保障，通过区块链的密码学数据加密技术，能够保障执法数据在链上共享传输过程中不会发生被窃取或者被篡改等数据安全问题。如在案件抄告过程中，通过可信的身份管理技术、签名验证、PKI身份认证，完成唯一数字身份认证，三省一市作为各节点参与方，实现数据的访问权限。通过授权机制，实现案件抄告的全流程闭环管理和账户操作的可信留痕。

3.2 灵活节点接入

长三角区域联盟链主干网络搭建完成后，省市区域内有已建成的区块链平台，可以通过跨链技术，实现系统的跨链互通、数据汇集与共享。如纪检、公安等业务方面的数据联动。区域联盟节点中的见证节点，维护整个区块链网络的完整性、安全、健壮运行。在长三角执法协同过程中，涉及横向监管单位，它们不作为见证节点，横向部门只提供数据，不参与数据的治理和使用，可以作为参加节点加入联盟链中。

3.3 高可用数据共享

将区块链技术与交通运输行业信息共享需求进行融合创新，解决交通运输行业信息共享渠道不畅，信息共享不及时、信息共享安全性无法保障问题，使参与方数据可实现流通共享。根据不同的业务场景需求，多条链可通过跨链技术以及产业互链的方式，打破各点间“孤岛信息”，形成安全共享的行业互链网。

联盟链单个节点完成数据上链，联盟链的其他节点同步更新数据，保证数据的一致性。任何单一节点发生故障都不影响链上数据的运行和使用，这种分布式的存储方式，可实现执法数据的多点备份。

3.4 执法协同一体化

长三角区域交通执法协同具有多中心参与、多中心治理的特性，参与者共同维护区块链分布式账本。改变了传统的交通执法数据中心对数据绝对控制的模式，这意味着交通执法协同参与方的业务关系发生较大改变，有利于调动交通执法协同各参与方的积极性，促进执法部门之间的横向合作。在长三角区域执法协同过程中，可以建立共识机制。各联盟节点可以进行投票、签名、流程配置等，实现业务场景的赋能。以“超限违法案件后续处理”“许可审批核查及后续监管”“信用监管”等业务场景为切入点，推动执法协作高质量发展[2]。

3.5 高效智能合约体系

智能合约体系实现各参与部门业务功能并处理政务等事项，提高数据共享效率，解决政务数据在互联网上共享传输的合规性问题。基于智能合约实现的身份认证机制和访问控制机制，解决了传统政务数据共享系统中身份认证、访问控制体系复杂、重复建设、难以互联互通的问题。自动化、可编辑、可信任的智能合约，可以很好的承载实际执法协同场景的业务处理逻辑。

通过智能合约锁定业务流程，与数据层、网络层隔离，通过触发条件，调用智能合约自动执行日志、情报等数据的上传、下发流程。智能合约一经发布，即可自动高效执行，可通过智能合约预设的条件和逻辑完成业务执行，实现场景的自动化流转。传统的业务协同通过公文的方式来进行，信息发送方和信息接受方需要走频繁的信息发送流程，发送方需求对数据进行收集、整理、审批、邮递，接收方接收到信息后再进行反馈[3]。

3.6 跨链共享协作

区块链技术适于解决交通运输执法数据共享与开放中的互信、隐私数据保护、数据安全访问、数据交换的时效性、可追溯性审计、身份认证、访问权限控制等问题，降低系统复杂度，提高业务可靠性，并推动交通执法数据共享方式不断完善。采用链跨链、产业互链、可信协作的区块链跨链技术，支持长三角区域联盟链与交通运输行业链对接，实现执法数据互联互通，共享协作。

4 适用场景举例

4.1 超限违法案件后续处理

将长三角地区道路运输从业人员、营运车辆和企业基本信息上链，为开展异地执法、非现场执法等工作提供数据支撑。通过将外省违法案件抄告信息上链，完成长三角地区违法车辆案件信息的“去中心化”“可追溯”的数据共享，实现长三角范围内“一超四罚”执法业务协同。三省一市把超限的案件发布到链上，区块链通过智能合约（驾驶员：一个车辆的案件信息在一年内累计超过三次，则触发预警；货运企业：1年内该企业超限运输车辆超过总数的10%则触发预警）通知涉案车辆或者企业所在省份的联盟节点进行超限案件的后续处理。上链数据有道路运输从业人员信息、营运车辆、企业基本信息、当事人违法案件数据、电子证据及相关案卷文书等。具体“一超四罚”流程如图3所示。

图3 “一超四罚”流程图

5 结束语

本文介绍了区块链基本概念和关键技术，结合长三角执法一体化，研究了区块链技术在长三角地区交通运输执法协同一体化信息共享技术架构设计以及其关键技术在长三角交通运输执法协同一体化中的应用价值，依托交通运输电子政务网和互联网，构建长三角区域交通运输执法协同联盟链，实现安徽、浙江、江苏、上海四省（市）执法联盟链的交互，最终实现长三角地区交通执法数据共享，完成对“违法信息抄告”“超限违法案件后续处理”“许可审批核查及后续监管”“信用监管”“驾驶员安全码区域内互认”“两客一危”等车辆监管典型应用场景的赋能，推动长三角区域执法协同一体化应用建设。■