基于區(qū)塊鏈的鐵路客運(yùn)旅游團(tuán)體客戶信用管理應(yīng)用研究

呂曉艷，張 霞，唐 鑫，孔德越，單杏花

（中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081）

區(qū)塊鏈技術(shù)起源于中本聰在2008年發(fā)表的論文《比特幣：一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng)》[1]。它是一種通過結(jié)合多項(xiàng)技術(shù)而形成的綜合分布式記賬技術(shù)，采用數(shù)學(xué)算法與計(jì)算機(jī)學(xué)科技術(shù)為多方協(xié)作提供信任機(jī)制。我國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)的發(fā)展由金融行業(yè)興起，實(shí)體工業(yè)集團(tuán)以及IT領(lǐng)軍企業(yè)紛紛加入，實(shí)現(xiàn)了許多項(xiàng)目的成功落地，如：京東物流、阿里相互寶、騰訊游戲、版權(quán)保護(hù)、司法舉證等[2]。隨著《區(qū)塊鏈信息管理服務(wù)規(guī)定》[3]出臺(tái)，區(qū)塊鏈信息服務(wù)的配套監(jiān)管流程逐漸完善，區(qū)塊鏈技術(shù)在我國的應(yīng)用已經(jīng)逐漸成熟，也為開展區(qū)塊鏈技術(shù)在鐵路行業(yè)中的應(yīng)用提供了參考。

鐵路行業(yè)中，趙澤宇等人論述了區(qū)塊鏈技術(shù)在鐵路建設(shè)、運(yùn)營養(yǎng)護(hù)、機(jī)車檢修等業(yè)務(wù)場景中的應(yīng)用價(jià)值[4]。周亮瑾研究了基于客運(yùn)業(yè)務(wù)特點(diǎn)的客運(yùn)私有鏈共識(shí)機(jī)制方法[5]。目前，涉及鐵路客運(yùn)的應(yīng)用場景研究不多。

團(tuán)體票銷售是一種面向鐵路團(tuán)體客戶的銷售方式[6]。鐵路客運(yùn)團(tuán)體票類型分為旅游團(tuán)體票、務(wù)工人員團(tuán)體票和預(yù)訂學(xué)生團(tuán)體票3種[7-8]，團(tuán)體票辦理工作包括：團(tuán)體客戶信用管理和團(tuán)體票額申請(qǐng)兌現(xiàn)管理兩部分，需要鐵路局集團(tuán)公司（簡稱：鐵路局）、車站和團(tuán)體客戶進(jìn)行多方的協(xié)商[9]。其中，基于鐵路運(yùn)輸?shù)墓嫘砸?，?wù)工人員團(tuán)體票和預(yù)訂學(xué)生團(tuán)體票是優(yōu)先供給的團(tuán)體。旅游團(tuán)體客戶則是通過信用認(rèn)證實(shí)現(xiàn)團(tuán)體票額供給。旅游團(tuán)體客戶的信用狀況一般只留存在管理鐵路局，不為其他鐵路局共享。旅游團(tuán)體的出行通常具有往返、環(huán)線等出行特點(diǎn)，除管理鐵路局，其他途經(jīng)局不能準(zhǔn)確獲取旅游團(tuán)體客戶的信用狀態(tài)，從而引起旅游團(tuán)體票后續(xù)行程辦理的困難。為此，本文針對(duì)旅游團(tuán)體客戶信用信息不透明、互通性較低的問題，基于區(qū)塊鏈技術(shù)，建立面向各鐵路局、車站和旅游團(tuán)體客戶（主要是旅行社）的信用管理聯(lián)盟鏈（即：團(tuán)管鏈），實(shí)現(xiàn)旅游團(tuán)體客戶信用管理的去中心性、公開性、不可抵賴性和防篡改性，優(yōu)化鐵路團(tuán)體票業(yè)務(wù)管理。

1 團(tuán)體管理

目前，鐵路客票系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的團(tuán)體管理流程是由車站向管理鐵路局發(fā)出申請(qǐng)，本局的在本局內(nèi)解決，非本局的通過局間協(xié)商解決。辦理流程如圖1所示。

圖1 客票系統(tǒng)的團(tuán)體申請(qǐng)消息流程

圖1 為鐵路客票系統(tǒng)團(tuán)體管理的消息傳輸流程圖。流程描述如下：在車站提出申請(qǐng)后，管理鐵路局判斷信用，本局可解決的，本局兌現(xiàn)團(tuán)體票；本局不可解決的，由申請(qǐng)方向消息中心提出申請(qǐng)，向協(xié)助方（外局）提出團(tuán)體申請(qǐng)，各方按照約定的流程協(xié)同完成團(tuán)體票的管理。圖1中：

①表示把申請(qǐng)方的消息發(fā)至消息中心；

②表示接收方輪詢消息中心；

③表示接收方接收消息，確定是否同意辦理并回復(fù)消息中心；

④表示申請(qǐng)方通過輪詢消息中心的消息，獲取協(xié)助方是否同意協(xié)同辦理的消息；

⑤表示接收方對(duì)于批準(zhǔn)的申請(qǐng)進(jìn)行辦理，辦理完成后，結(jié)果發(fā)回執(zhí)消息給信息中心；

⑥表示申請(qǐng)方輪詢回執(zhí)消息并處理；

⑦表示申請(qǐng)方發(fā)收到回執(zhí)消息給協(xié)助方；

⑧表示協(xié)助方收到申請(qǐng)方接收回執(zhí)消息，完成團(tuán)體申請(qǐng)流程。

這種團(tuán)體管理模式消息多次交換和反復(fù)審核，團(tuán)體信用為申請(qǐng)方確認(rèn)，而協(xié)助方收集的團(tuán)體信用證明無舉證途徑，不利于旅游團(tuán)體客戶的管理，存在改進(jìn)空間。

2 鐵路客運(yùn)團(tuán)體管理鏈

2.1 區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈技術(shù)采用將若干筆交易組合形成區(qū)塊，將區(qū)塊按照交易順序鏈接形成數(shù)據(jù)鏈條的方式，分布式存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，可以被視為是一種分布式記賬系統(tǒng)。由于每個(gè)區(qū)塊的產(chǎn)生是以上一個(gè)區(qū)塊為基礎(chǔ)，因此，保證了歷史區(qū)塊的不可篡改性和可追溯的特性，可以為上鏈數(shù)據(jù)提供真實(shí)可靠的保障，與鐵路客運(yùn)團(tuán)體客戶信用管理中的信任管理業(yè)務(wù)十分契合。

根據(jù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)中心化程度的不同，可以將區(qū)塊鏈的鏈型分為3類。

（1） 公有鏈。公有鏈的特征是所有節(jié)點(diǎn)全網(wǎng)公開，所有用戶可以申請(qǐng)和注冊(cè)成為節(jié)點(diǎn)，具有完全去中心化的特點(diǎn)，無需進(jìn)行用戶授權(quán)。例如比特幣、以太坊。

（2） 聯(lián)盟鏈。聯(lián)盟鏈的特征是上鏈信息僅在部分經(jīng)過授權(quán)的節(jié)點(diǎn)內(nèi)公開，具有部分中心化的特點(diǎn)，新節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)首先需要通過授權(quán)，適用于行業(yè)間、部門間的協(xié)作。

（3） 私有鏈。私有鏈的特征是所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都掌握在一家機(jī)構(gòu)手中，仍具有中心化的特點(diǎn)，通常適用于企業(yè)內(nèi)部的管理與協(xié)作任務(wù)。

K.Wüst和A.Gervais針對(duì)區(qū)塊鏈的特征提出了區(qū)塊鏈應(yīng)用決策樹模型[10]，如圖2所示，可以協(xié)助企業(yè)判斷應(yīng)用場景中是否需要采用區(qū)塊鏈技術(shù)的必要性與可行性，并輔助決策適用的區(qū)塊鏈型。在鐵路客運(yùn)旅游團(tuán)體客戶信用管理中，各團(tuán)體客戶的信用信息需要公開透明地存證和流轉(zhuǎn)于各鐵路局、團(tuán)體客戶間，并且存在亟待解決的信用問題，根據(jù)決策樹的建議，圍繞鐵路局和各團(tuán)體客戶間構(gòu)建聯(lián)盟鏈將是解決團(tuán)體客戶信用管理難題的有效手段。

圖2 區(qū)塊鏈應(yīng)用決策樹

聯(lián)盟鏈的記賬方式與公有鏈節(jié)點(diǎn)均可參與記賬不同，其記賬節(jié)點(diǎn)僅限于通過授權(quán)的聯(lián)盟節(jié)點(diǎn)中，因此，聯(lián)盟鏈的記賬與共識(shí)效率極大地提升，可以有效支持團(tuán)體客戶管理效率[11]。由于部分去中心化的特性，保證了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定與適當(dāng)?shù)墓_透明，能夠與鐵路旅游團(tuán)體客戶信用管理業(yè)務(wù)完美契合。

2.2 團(tuán)管鏈

基于區(qū)塊鏈技術(shù)公開透明、安全可信等技術(shù)特性，構(gòu)建鐵路客運(yùn)團(tuán)管鏈，實(shí)現(xiàn)對(duì)旅游團(tuán)體客戶信用管理，能夠切實(shí)提升團(tuán)體客戶信用管理公開性、透明性與智能化水平，對(duì)未來實(shí)現(xiàn)鐵路旅游團(tuán)體客戶的高效、透明管理，提升團(tuán)體客戶體驗(yàn)，提高鐵路經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。團(tuán)管鏈存儲(chǔ)的是鐵路旅游團(tuán)體客戶的信用數(shù)據(jù)。信用數(shù)據(jù)建立在旅游團(tuán)體客戶交易的基礎(chǔ)上，通過團(tuán)管鏈的智能合約實(shí)現(xiàn)。信用數(shù)據(jù)產(chǎn)生的基礎(chǔ)是旅游團(tuán)體旅客對(duì)鐵路的貢獻(xiàn)度和票額的利用率，信用數(shù)據(jù)的計(jì)算規(guī)則是鐵路局、旅游團(tuán)體客戶共同洽商的規(guī)則[12]，以程序的方式落實(shí)在區(qū)塊鏈的智能合約中。智能合約分布在區(qū)塊鏈的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，執(zhí)行公正、無傾向、不可篡改，從而保證鐵路客運(yùn)部門和旅游團(tuán)體客戶共同建立的團(tuán)管鏈?zhǔn)且粋€(gè)信任網(wǎng)絡(luò)。

鐵路客運(yùn)團(tuán)管鏈的邏輯設(shè)計(jì)如圖3所示，主要包括：節(jié)點(diǎn)類型，身份設(shè)計(jì)，服務(wù)設(shè)計(jì)，智能合約和交易流程5個(gè)部分。

圖3 團(tuán)管鏈邏輯圖

（1） 節(jié)點(diǎn)類型

團(tuán)管鏈節(jié)點(diǎn)包括身份服務(wù)/驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)、非驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)和應(yīng)用節(jié)點(diǎn)。身份服務(wù)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)發(fā)放和管理團(tuán)管鏈的用戶及組織的身份；驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)創(chuàng)建和校驗(yàn)交易，并維護(hù)智能合約的版本與狀態(tài)；非驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)接受客戶端的請(qǐng)求，組裝交易，并發(fā)往驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)處理，同時(shí)，負(fù)責(zé)智能合約的執(zhí)行；應(yīng)用節(jié)點(diǎn)提供客戶端后臺(tái)服務(wù)，收到交易請(qǐng)求后發(fā)往驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)處理或經(jīng)由非驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)處理。此處的交易是指團(tuán)體客戶的信用交易。

（2） 身份設(shè)計(jì)

團(tuán)管鏈參與者為：鐵路管理部門（鐵路局、車站等）、旅游團(tuán)體客戶（主要以旅行社為主）。鐵路部門節(jié)點(diǎn)功能包含身份服務(wù)，驗(yàn)證等節(jié)點(diǎn)全功能；旅游團(tuán)體客戶視其規(guī)模可分別具備非驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)或應(yīng)用節(jié)點(diǎn)等功能。

（3） 服務(wù)設(shè)計(jì)

通過獨(dú)立的服務(wù)提供團(tuán)管鏈的配置和管理，包括訪問控制、授權(quán)管理、成員加入和退出策略、共識(shí)策略等。

（4） 智能合約

團(tuán)管鏈的智能合約是一種約定程序，在驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，執(zhí)行兩類業(yè)務(wù)規(guī)則（信用的更新與查詢），更新信用狀態(tài)，分為公開、保密、授權(quán)訪問3種類型。此環(huán)節(jié)為業(yè)務(wù)核心，基于旅游團(tuán)體客戶的交易編制團(tuán)體客戶的信用與自治的更新與查詢邏輯，智能合約程序在區(qū)塊鏈上運(yùn)行，完全自主、自治地進(jìn)行交易和計(jì)算，不需要人工干預(yù)，是實(shí)現(xiàn)團(tuán)管鏈價(jià)值的關(guān)鍵。

（5） 交易流程

交易分為部署智能合約和執(zhí)行智能合約。智能合約部署過程通過應(yīng)用程序接口（API）提交應(yīng)用代碼到驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)，驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)確認(rèn)代碼有效后，將該代碼同步分發(fā)到其他驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)。執(zhí)行智能合約由團(tuán)體客戶的票務(wù)交易觸發(fā)。

3 團(tuán)管鏈功能

區(qū)塊鏈憑借其獨(dú)有的信任建立機(jī)制，為跨主體建立信任網(wǎng)絡(luò)提供技術(shù)基礎(chǔ)，有助于提升社會(huì)多主體之間的協(xié)作效率，減少商業(yè)摩擦成本，優(yōu)化社會(huì)資源要素配置，實(shí)現(xiàn)多方信息共享，旨在達(dá)到資源充分、公開、可信、合理地使用。

以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)鐵路客運(yùn)團(tuán)管鏈，將旅游團(tuán)體客戶與鐵路運(yùn)營主體鏈接在一起，構(gòu)建鐵路客運(yùn)團(tuán)體客戶的信用網(wǎng)絡(luò)、共識(shí)網(wǎng)絡(luò)?？蛻粝蚵糜螆F(tuán)體客戶發(fā)出鐵路出行購票申請(qǐng)時(shí)，按照智能合約約定的信用管理，旅游團(tuán)體客戶依據(jù)歷史交易貢獻(xiàn)率的交易信用（成功率、退票率、改簽率等）獲取本次團(tuán)體票額交易的信用資質(zhì)，用于本次鐵路客運(yùn)部門兌現(xiàn)其請(qǐng)求票額的考量依據(jù)。本次交易信用，將作為上鏈信息，分發(fā)各節(jié)點(diǎn)，以此維持團(tuán)管鏈各組織的信用與自治，實(shí)現(xiàn)信用的自治與管理。

團(tuán)管鏈圍繞鐵路旅游團(tuán)體客戶客運(yùn)交易信息，傳遞旅游團(tuán)體客戶的信用，實(shí)現(xiàn)可穿透性認(rèn)證和共享，從技術(shù)上支持信用植入和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，使得交易各方以及任何一個(gè)中間參與方都能快速獲取真實(shí)信息，具有數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證、數(shù)據(jù)不可篡改、業(yè)務(wù)全流程生命管控的特征，實(shí)現(xiàn)包容性對(duì)接、可控性共享和對(duì)等性互聯(lián)的3大能力。團(tuán)管鏈加速了將鐵路客運(yùn)交易信息轉(zhuǎn)型為激發(fā)旅游團(tuán)體客戶信用的體系，對(duì)鐵路客運(yùn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有積極意義。

4 結(jié)束語

鐵路客運(yùn)團(tuán)管鏈?zhǔn)菂^(qū)塊鏈技術(shù)在鐵路旅游團(tuán)體客戶信用管理領(lǐng)域的初步應(yīng)用嘗試。區(qū)塊鏈技術(shù)本身的不可篡改、透明化、自動(dòng)化智能合約及多方共識(shí)基礎(chǔ)為鐵路旅游團(tuán)體客戶的自動(dòng)化信用管理、各旅游團(tuán)體客戶信用交叉驗(yàn)證、需求申請(qǐng)透明管理提供有效的技術(shù)支撐，它可以有效解決旅游團(tuán)體客戶管理長期以來存在的問題，對(duì)于完善鐵路行業(yè)的客運(yùn)業(yè)務(wù)管理的公開性、透明性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著鐵路客運(yùn)業(yè)務(wù)的發(fā)展，團(tuán)管鏈智能合約的自動(dòng)升級(jí)與版本管理將是未來一個(gè)重要研究方向。團(tuán)管鏈作為鐵路客運(yùn)區(qū)塊鏈生態(tài)的一部分，為客運(yùn)其他延伸服務(wù)提供旅游團(tuán)體用戶信用資質(zhì)、跨鏈對(duì)接、生態(tài)建設(shè)等都將是進(jìn)一步的研究方向。