區(qū)塊鏈技術(shù)在物流領(lǐng)域應(yīng)用研究綜述

易 強(qiáng)，楊慧敏，王柯欣

（東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040）

1 引言

物流業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，其優(yōu)化升級對加快商品流通、促進(jìn)消費(fèi)、推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著很好的提質(zhì)增效作用。區(qū)塊鏈最初是在比特幣協(xié)議中引入，作為開放、透明和安全的分布式分類賬技術(shù)的底層協(xié)議，在經(jīng)過多年成功運(yùn)行后，其影響力已然超過比特幣本身，逐漸擴(kuò)散到物流等領(lǐng)域，2016年國務(wù)院將區(qū)塊鏈列入戰(zhàn)略性前沿技術(shù)布局中[1]。作為一項(xiàng)新興的戰(zhàn)略性前沿技術(shù)，區(qū)塊鏈技術(shù)與物流領(lǐng)域相融合的研究與實(shí)踐也不斷向前發(fā)展，是加快推進(jìn)物流產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要支撐。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)概述

2.1 區(qū)塊鏈定義

目前為止針對區(qū)塊鏈的定義，各研究領(lǐng)域都沒有統(tǒng)一的結(jié)論：從數(shù)據(jù)出發(fā)，區(qū)塊鏈?zhǔn)前磿r間序列將區(qū)塊相連接并同時加密的鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、一種帶激勵的去信任的以博弈論為基礎(chǔ)的新型分布式計(jì)算范式（或分布式賬本技術(shù)）、一個如同HTTP的網(wǎng)絡(luò)底層協(xié)議[2-4]；從賬本的角度考慮，區(qū)塊鏈技術(shù)就是一種電子記錄賬本，每個區(qū)塊即為賬本的一個單頁記錄著區(qū)塊里的信息，從起始頁到終點(diǎn)頁都已固定，無法修改或是以共識機(jī)制為基礎(chǔ)、區(qū)塊鏈上所有成員共同參與維護(hù)的一個公開性質(zhì)的大賬簿[5-6]。

2.2 區(qū)塊鏈特點(diǎn)

區(qū)塊鏈本質(zhì)是一個連續(xù)不斷增長的多方共同維護(hù)的、利用時序不可篡改的加密賬本與分布式共識機(jī)制而建立的分布式數(shù)據(jù)庫，主要有以下特點(diǎn)[7]：

（1）分布式結(jié)構(gòu)與集體維護(hù)。將區(qū)塊鏈搭建在分布式網(wǎng)絡(luò)之中，同時去除第三方機(jī)構(gòu)參與管理，讓系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)與更新數(shù)據(jù)，各節(jié)點(diǎn)權(quán)利與義務(wù)相等，若節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生損壞也不會影響系統(tǒng)的運(yùn)作。

（2）時序不可篡改。區(qū)塊鏈對交易記錄的存儲采用帶有時間戳的鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)，具有可追溯性與不可篡改性，除非同時控制系統(tǒng)中超過一半數(shù)量的節(jié)點(diǎn)。

（3）建立信任。區(qū)塊鏈技術(shù)以數(shù)學(xué)原理和程序算法為基礎(chǔ)運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行狀況公開透明，不需要第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行信用背書，只通過雙方達(dá)成共識建立信任關(guān)系。

（4）公開透明。網(wǎng)上所有人都可以入?yún)^(qū)塊鏈并可以查詢鏈中的同一賬本的每筆交易記錄，過程公開透明。

2.3 區(qū)塊鏈分類

區(qū)塊鏈根據(jù)參與對象的不同性質(zhì)可以分為公開鏈、私有鏈和聯(lián)盟鏈[8]。

公有鏈：即任何人都能參與使用與維護(hù)的公共區(qū)塊鏈，如比特幣的區(qū)塊鏈就是完全公開的。

私有鏈：由少數(shù)管理者集中管理限制寫入權(quán)限，有選擇的對內(nèi)部成員開放讀取權(quán)限，不公開信息，適用于機(jī)構(gòu)內(nèi)部的數(shù)據(jù)管理。

聯(lián)盟鏈：介于公開鏈與私有鏈之間，屬于半公開性質(zhì)，由眾多組織成員共同維護(hù)的區(qū)塊鏈，成員必須是有權(quán)限限制的訪問，相關(guān)信息會被系統(tǒng)保護(hù)，適用于供應(yīng)鏈或銀行間的聯(lián)盟。

3 區(qū)塊鏈在物流領(lǐng)域研究現(xiàn)狀

區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢在于價值信息交換過程高效透明，信息高度保密安全，避免第三方中介參與。因此，對這些優(yōu)勢有所需求的絕大多數(shù)行業(yè)都有一定的適用性。由于區(qū)塊鏈技術(shù)的可追溯、不可篡改、互信等特性，使區(qū)塊鏈技術(shù)不被局限地應(yīng)用于比特幣等金融領(lǐng)域中，所以本文將從物流相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

3.1 跨境電商中的應(yīng)用

雖然在我國電商環(huán)境良性發(fā)展的背景下，跨境電商貿(mào)易也保持著高速增長，但也面臨著一些難題：跨境電商交易涉及國內(nèi)外監(jiān)管部門多、跨境物流信息不透明且各環(huán)節(jié)成本高、品控難度大且難以溯源、跨境支付等。而區(qū)塊鏈與跨境電商結(jié)合使數(shù)據(jù)鏈在交易方之間公開透明，可全過程地追蹤商品流通變化，提升物流效率與信息安全性，達(dá)到有效舉證與追責(zé)；區(qū)塊鏈的信息共享、不可篡改及時間戳特性可動態(tài)監(jiān)控交易各環(huán)節(jié)，檢查人員通過實(shí)名注冊來記錄制造商與供應(yīng)商的賬本信息對跨境貨物進(jìn)行分辨，從而保障貨物安全出入境，減少假冒偽劣問題[9-11]；分布式儲存與點(diǎn)對點(diǎn)傳輸特性為解決跨境支付提供了思路。

梁向東等針對處方藥跨境電商存在的體系性障礙如：各個國家的醫(yī)藥政策與監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)的差異性、藥品在國際流通中品控與安全、跨境信息共享帶來的技術(shù)障礙，初步構(gòu)建了處方藥跨境貿(mào)易平臺，其核心模塊為：（1）去中心化的鏈上審批體系：以公有鏈基礎(chǔ)結(jié)合醫(yī)藥貿(mào)易本來設(shè)計(jì)特有的協(xié)議和藥品數(shù)據(jù)審批的共識機(jī)制，對處方藥進(jìn)行鏈上審批并驗(yàn)證記賬。（2）透明化的智能合約認(rèn)證體系：主要是將處方改為區(qū)塊電子處方，同時將醫(yī)生的開具處方的權(quán)限數(shù)據(jù)庫放在區(qū)塊鏈上，達(dá)到自動保存和審批驗(yàn)證的效果。（3）全鏈監(jiān)控的醫(yī)藥追溯體系：以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對處方藥品的生產(chǎn)、加工和運(yùn)輸進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，保證藥品的狀態(tài)信息在區(qū)塊鏈上不可篡改，并根據(jù)購買人的查詢要求來反饋信息，具體過程如圖1 所示，提出跨境貿(mào)易平臺的實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)在于各國政府能否主導(dǎo)性參與[12]。

張衍斌基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建跨境電子商務(wù)生態(tài)圈來解決中歐貿(mào)易市場結(jié)構(gòu)和環(huán)境差異所帶來的信用風(fēng)險(xiǎn)、跨境監(jiān)管與供應(yīng)鏈管理等問題，同時提出區(qū)塊鏈技術(shù)所存在的如交易時間與效率滯后、安全風(fēng)險(xiǎn)等問題[13]。許嘉揚(yáng)研究了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的虛擬貨幣在跨境支付中的作用，對傳統(tǒng)跨境支付不同階段的痛點(diǎn)提出了解決方案[14]。Hao 等對如何保護(hù)基于區(qū)塊鏈的支付系統(tǒng)不受雙重支付攻擊提出了自己的見解，即利用在塊鏈支持的邊緣物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)安全快速支付的方法“FastPay”，并通過對樣機(jī)的比較，初步驗(yàn)證其有效性[15]。Lind 等則介紹Teechain（雙層支付網(wǎng)絡(luò)）來執(zhí)行交易并利用可信執(zhí)行環(huán)境（TEE）保護(hù)來進(jìn)行高效、安全的非鏈支付交易，防止因克服共識需求的限制而使用支付網(wǎng)絡(luò)的鏈外交易和定時訪問區(qū)塊鏈進(jìn)行檢測的方式而產(chǎn)生的交易漏洞（通過延遲它方的區(qū)塊鏈訪問并斷開與區(qū)塊鏈的連接阻止各方使用支付網(wǎng)絡(luò)）[16]。Xu 等將區(qū)塊鏈應(yīng)用于進(jìn)口產(chǎn)品可追溯項(xiàng)目的追溯系統(tǒng)中，讓原有項(xiàng)目具有更高的透明防篡改與數(shù)據(jù)追查功能，并利用以智能契約為基礎(chǔ)的AMART 合同對追溯產(chǎn)品進(jìn)行合法性檢查，達(dá)到對進(jìn)口產(chǎn)品供應(yīng)鏈的自動化追溯過程，其追溯過程如圖2所示[17]。

圖1 基于區(qū)塊鏈的處方藥信息交易追溯圖

圖2 可追溯過程圖

區(qū)塊鏈技術(shù)給跨境電商帶來了更大的發(fā)展前景，在各國政府主導(dǎo)性推動的前提下，保障了跨境貨物質(zhì)量安全、出入境環(huán)節(jié)簡化；基于區(qū)塊鏈技術(shù)的虛擬貨幣則簡化了跨境支付流程、降低了交易成本和時間，創(chuàng)造出了跨境支付新模式。但是，新模式的出

3.2 供應(yīng)鏈中的應(yīng)用

現(xiàn)也會有一些風(fēng)險(xiǎn)隱患，比如利用區(qū)塊鏈技術(shù)的一些缺陷來對跨境支付行為進(jìn)行攻擊等。

供應(yīng)鏈作為一條涉及從上游供應(yīng)商到下游客戶并包含著信息流、資金流和物流持續(xù)流動的復(fù)雜鏈條,同時鏈中的各個節(jié)點(diǎn)企業(yè)時刻進(jìn)行著協(xié)同合作，產(chǎn)生各種離散的被儲存在各個互不相連的節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中的交易信息，而這些鏈上的信息存在孤島問題,致使各節(jié)點(diǎn)企業(yè)信息流動不通暢，信息失真，難以回溯。但以公有鏈和私有鏈結(jié)合、偏向商業(yè)化的聯(lián)盟鏈則可以利用分布式儲存與智能合約來實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈參與方從原料供應(yīng)商到零售商的所有業(yè)務(wù)流程實(shí)現(xiàn)信息上鏈，隨時為被授權(quán)的參與方提供信息查詢與回溯[18]。

賈建華等將供應(yīng)鏈各業(yè)務(wù)流程定義為各關(guān)鍵事件（包裝、運(yùn)輸、裝運(yùn)、加工等）和關(guān)鍵數(shù)據(jù)（位置、時間、參與方等），進(jìn)而理清了復(fù)雜的供應(yīng)鏈流程，如圖3 所示，構(gòu)建基于EPCIS 的設(shè)計(jì)理念、以Hyperledger Fabric 和Hyperledger Composer作為區(qū)塊鏈的底層架構(gòu)的追溯系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)追溯業(yè)務(wù)的通用性需求和數(shù)據(jù)的可視化[19]。Venkatesh等通過探析區(qū)塊鏈如何影響供應(yīng)鏈的社會可持續(xù)性治理，以區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析來構(gòu)建供應(yīng)鏈社會可持續(xù)性管理（BSCSSM）系統(tǒng)管理上下游業(yè)務(wù)，提高供應(yīng)鏈的可持續(xù)性、透明度與負(fù)面行為的可追溯，如：最低工資與健康安全的工作環(huán)境、不道德使用熱帶雨林資源、童工等[20]。Kay等對食品供應(yīng)鏈案件進(jìn)行了調(diào)查與訪談，并以整體多案例研究的形式分析了四條不同的奶制品供應(yīng)鏈，并考察可追溯性的作用，結(jié)果表明在某些行業(yè)使用區(qū)塊鏈技術(shù)前，必須對供應(yīng)鏈系統(tǒng)進(jìn)行修改，從而滿足邊界條件[21]。Wong L W 等研究馬來西亞中小企業(yè)已有的技術(shù)、組織和環(huán)境因素是否會影響在供應(yīng)鏈中使用區(qū)塊鏈的問題，采用技術(shù)-組織-環(huán)境（TOE）框架分析了影響區(qū)塊鏈采用的因素，表明相對優(yōu)勢、競爭壓力對采用區(qū)塊鏈意愿的影響是顯著的；成本、復(fù)雜性、高層管理支持則是抑制因素[22]。Hofman 針對供應(yīng)鏈解決方案數(shù)據(jù)共享的局限性，提出了一種規(guī)范數(shù)據(jù)共享的方法，通過基于區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)設(shè)施快速部署進(jìn)行共享數(shù)據(jù)[23]。

圖3 業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)化

雖然區(qū)塊鏈技術(shù)在供應(yīng)鏈中的應(yīng)用廣泛，但是各領(lǐng)域內(nèi)的供應(yīng)業(yè)務(wù)交錯復(fù)雜、種類多樣，同時也不可能為各個不同的供應(yīng)鏈單獨(dú)搭建信息追溯系統(tǒng)。因此構(gòu)建的追溯系統(tǒng)就需要有一定的通用性，同時也應(yīng)考慮到行業(yè)特點(diǎn)，對供應(yīng)鏈追溯系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)修改，滿足邊界條件，從而達(dá)到個性化要求。

3.3 智慧物流中的應(yīng)用

智慧物流作為一種新型、高層次的物流形式，它利用信息技術(shù)與各種智能化控制設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，將物流從人物相連推動到物物相連的一個新階段。智慧物流對加快商品流通速度、強(qiáng)化商品流通的品控效率、改善客戶服務(wù)質(zhì)量有明顯作用，同時它以信息技術(shù)為橋梁來聯(lián)系各方，從側(cè)面凸顯出信息流安全的重要性[24-25]。

郝玉琨等利用智能合約構(gòu)建關(guān)于智能云箱的集裝箱智能化管理運(yùn)營平臺，在智能云箱中利用智能傳感裝置來監(jiān)控物品，然后以區(qū)塊鏈將各參與方聯(lián)系到一起，借助物聯(lián)網(wǎng)平臺強(qiáng)化追溯能力，其次通過在鏈上添加適配器解決區(qū)塊鏈寫入效率不高的問題，最終達(dá)到簡化物流運(yùn)輸復(fù)雜流程的目的[26]?？戮康忍接懥藢^(qū)塊鏈運(yùn)用到最后一公里配送問題中，得出可以保護(hù)個人交易信息不被泄露、減少倉庫配送點(diǎn)、智能規(guī)劃配送路線等益處[27]。李曉萍等基于區(qū)塊鏈技術(shù)設(shè)計(jì)了以物流服務(wù)集成商為主導(dǎo)的信息平臺，為供應(yīng)鏈企業(yè)提供商品溯源、智能物流運(yùn)輸與庫存管理等服務(wù)[28]。Singh 等提出了一種基于區(qū)塊鏈并具有人工智能的智能化物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，能夠支持物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行安全、分散的數(shù)據(jù)分析，并根據(jù)現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行比較評估，從而降低了準(zhǔn)確性、延遲、集中化以及安全和隱私等問題帶來的危險(xiǎn)[29]。Rozman 等研究了一種通過自主擴(kuò)展物流節(jié)點(diǎn)的物流平臺，它以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為通信方式、以區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息公開，形成一個數(shù)字化的分布式節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)平臺，該平臺利用實(shí)驗(yàn)室模型得出了初步的實(shí)現(xiàn)結(jié)果[30]。Rathee 等將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于通信物聯(lián)網(wǎng)（CTN）中，提出一種混合型的安全工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)框架，能夠?qū)崟r提供保密和保護(hù)控制，從而減少針對智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備而產(chǎn)生的可能存在的一些惡意威脅，該技術(shù)與傳統(tǒng)方法相比較，有更大的成功率[31]。

區(qū)塊鏈技術(shù)融入智慧物流對數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析有著很好的改善與提升：區(qū)塊鏈技術(shù)使各參與企業(yè)的物流信息匯集到分布式賬本以加密算法保存，同時利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整合，保證數(shù)據(jù)安全透明與可信度，增強(qiáng)預(yù)測的精確度，從而提升物流效率；讓以區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)相連接在同一網(wǎng)絡(luò)中的物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備間的信息交互具有更高的可靠性，對整個智慧物流系統(tǒng)有更明顯的優(yōu)化作用。

4 總結(jié)

區(qū)塊鏈技術(shù)在物流領(lǐng)域中的擴(kuò)散為解決行業(yè)痛點(diǎn)提供了新思路，對整個物流業(yè)有著提質(zhì)增效的顯著作用，其應(yīng)用可進(jìn)一步加快物流的智能化進(jìn)程，推動物流產(chǎn)業(yè)升級。但是區(qū)塊鏈技術(shù)在物流相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用也需要進(jìn)一步的研究與實(shí)踐，進(jìn)而滿足相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的個性化需求與行業(yè)特性，同時也應(yīng)注意區(qū)塊鏈技術(shù)的引進(jìn)必然會給物流行業(yè)帶來一些新問題：節(jié)點(diǎn)儲存數(shù)據(jù)的增加所帶來的數(shù)據(jù)處理分析效率問題；去中心化和透明化使物流信息愈加暴露而帶來的信息安全問題等，而如何妥善解決這些新問題則是研究人員所要思量的。