區(qū)塊鏈技術(shù)在未來郵政速遞業(yè)務(wù)中的應(yīng)用研究

杜漸 錢哨

摘? 要： 郵政速遞物流很多情況下都存在的用戶個(gè)人私密信息暴露、信息真實(shí)性欠缺、信用評價(jià)體系可信度差等若干問題，區(qū)塊鏈技術(shù)對郵政速遞業(yè)具備天然的耦合性。分析了一次完整的郵政速遞業(yè)務(wù)中的貨物運(yùn)轉(zhuǎn)的區(qū)塊鏈業(yè)務(wù)模型，構(gòu)建了郵政業(yè)速遞應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的一種構(gòu)架模型，分析了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層面中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)算法，網(wǎng)絡(luò)層中網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模型，以及業(yè)務(wù)規(guī)則層中的技術(shù)管理邏輯框架和傳播機(jī)制。得出區(qū)塊鏈技術(shù)一旦應(yīng)用于郵政業(yè)，無論是從建立信用體系，還是防盜防偽，都能夠起到關(guān)鍵性提升作用。

關(guān)鍵詞： 區(qū)塊鏈技術(shù);郵政物流;速遞服務(wù);P2P網(wǎng)絡(luò);數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)： U268.6? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.09.008

本文著錄格式：杜漸，錢哨. 區(qū)塊鏈技術(shù)在未來郵政速遞業(yè)務(wù)中的應(yīng)用研究[J]. 軟件，2020，41（09）：3032+71

【Abstract】： There are a number of problems in many cases of courierpost logistics， such as exposure of users' private information， lack of information authenticity， and poor credibility of credit evaluation system， etc. Block chain technology has a natural coupling to the courierpost industry. Analyses a full postal express delivery of goods in the business operation of block chain business model， build the postal service express delivery of a framework model of application block chain technology， analyzes the basic data in the structure of the data storage algorithm， the network layer in the network structure model， and the technical management in the business rule layer logic framework and the transmission mechanism. It is concluded that once the block chain technology is applied to the postal industry， it can play a key role in improving the credit system and anti-theft security.

【Key words】： Block chain technology; Postal logistics; Express service; P2P network; The data structure

0? 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)+產(chǎn)業(yè)的不斷演化，中國郵政速遞業(yè)近幾年實(shí)現(xiàn)了爆發(fā)式的迅猛發(fā)展。從2010年至2018年，郵政速遞產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，截至2016年后整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐步趨緩，其根本原因其一是我國巨大的人口紅利逐步退卻，其二是產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)接近邊際效應(yīng)，行業(yè)發(fā)展初期的價(jià)格惡性競爭以及產(chǎn)業(yè)門檻低端化，已經(jīng)因產(chǎn)業(yè)并購逐步形成了品牌效應(yīng)。這期間用戶信息隱私問題、信息安全問題、信息可靠性問題、快遞產(chǎn)業(yè)鏈條的可信度問題都是中國郵政速遞業(yè)需要盡快解決的關(guān)鍵性問題[1-5]。

區(qū)塊鏈技術(shù)在物流速遞產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用可較好的解決上述問題鎖帶來的風(fēng)險(xiǎn)，全流程的信息共享機(jī)制可以確保快遞流程的信息不可篡改，同時(shí)也確保了整體流程的可追溯，每一環(huán)節(jié)都可以快速查詢物流環(huán)節(jié)，確保了信息的透明性。另一方面，區(qū)塊鏈技術(shù)可以將整體郵政快遞環(huán)節(jié)扁平化和去中心化，整體產(chǎn)業(yè)不再依托傳統(tǒng)金字塔式的分區(qū)管理，可以極大降低快遞產(chǎn)業(yè)的中間環(huán)節(jié)成本，進(jìn)而優(yōu)化產(chǎn)業(yè)有效降低運(yùn)營管理成本，提高整體行業(yè)的運(yùn)營效率。

在2016年底發(fā)布的《“十三五”國家信息化規(guī)劃》中，區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)被明確作為國家重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域被提及并納入國家發(fā)展規(guī)劃，也是由于區(qū)塊鏈技術(shù)與下一步國家物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)、裝備制造供應(yīng)鏈產(chǎn)業(yè)以及銀行、保險(xiǎn)等，都將因區(qū)塊鏈技術(shù)而產(chǎn)生質(zhì)的產(chǎn)業(yè)模式變化。《國家郵政局關(guān)于推進(jìn)郵政業(yè)服務(wù)“一帶一路”建設(shè)的指導(dǎo)意見》是近年來國家郵政總局第一次出臺(tái)的政策性指導(dǎo)意見，明確了未來將把郵政快遞業(yè)務(wù)和區(qū)塊鏈等新興信息技術(shù)融合發(fā)展，擬定未來開展區(qū)塊鏈的產(chǎn)業(yè)研究和推廣工作，對于整體郵政快遞業(yè)務(wù)的模式創(chuàng)新和拓展制定了扎實(shí)的政策基礎(chǔ)[6-8]。

1? 郵政業(yè)速遞物流區(qū)塊鏈業(yè)務(wù)模型

一次完整的郵政速遞業(yè)務(wù)中的貨物運(yùn)轉(zhuǎn)，包括很多各環(huán)節(jié)，其中包括，貨物分揀、貨物裝載、貨物運(yùn)輸、貨物到達(dá)所在城市進(jìn)行分發(fā)，以及速遞員最后一公里配送等環(huán)節(jié)。整體過程中，有多個(gè)參與主體，包括發(fā)送貨物人員，運(yùn)輸工具駕駛員，配送速遞員等等。在這樣多的不同主體參與的條件下，想迅速快捷得知當(dāng)前貨物狀態(tài)，是一件很難的事情，傳統(tǒng)物流中，物流信息只會(huì)在到達(dá)各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的時(shí)候更新數(shù)據(jù)，中間會(huì)經(jīng)歷很長的時(shí)間跨度，只會(huì)顯示正在配送中。人們對于自己所購買或即將收到的貨物，了解程度僅限于此。監(jiān)管部門的信息來源于直接承運(yùn)人，信息的真實(shí)、有效性依賴于人[9-11]。

傳統(tǒng)物流運(yùn)輸過程與區(qū)塊鏈概念具有天然的契合性主要表現(xiàn)在，物流運(yùn)輸?shù)陌l(fā)貨、承運(yùn)、運(yùn)輸、收貨環(huán)節(jié)中，每一次物流過程發(fā)生的信息活動(dòng)都需要廣播給其他干系人接收，同樣運(yùn)輸活動(dòng)的整體流程必然組成了活動(dòng)鏈條，其去中心化主要體現(xiàn)在不以某官方平臺(tái)作為組織方，每一干系人的流程活動(dòng)自然也是全業(yè)務(wù)流的接收單位，出現(xiàn)任何意外都可數(shù)據(jù)確認(rèn)，保證了不可抵賴性，滿足了各方跟蹤查詢、丟失調(diào)換、防偽追溯等需要。如圖1所示，所有干系人關(guān)鍵指標(biāo)信息，如服務(wù)質(zhì)量、承運(yùn)時(shí)間、轉(zhuǎn)運(yùn)路線、接收時(shí)間等都將被區(qū)塊鏈各方保留。

2? 郵政業(yè)速遞應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的一種構(gòu)架模型

總體技術(shù)架構(gòu)可以分為應(yīng)用層、業(yè)務(wù)規(guī)則層、區(qū)塊鏈算法定義層、網(wǎng)絡(luò)層和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層的五層構(gòu)架模型。技術(shù)平臺(tái)可由第三方信息服務(wù)提供商提供，監(jiān)督管理規(guī)則由郵政管理部門制定。具體內(nèi)容和邏輯關(guān)系參照圖2所示。

2.1? 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層本質(zhì)上就是定義物流區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)賬本，由鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)算法+區(qū)塊頭+區(qū)塊體組成，區(qū)塊頭主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)鏈?zhǔn)絽^(qū)塊之間的加密區(qū)塊數(shù)據(jù)（含時(shí)間戳、隨機(jī)生成數(shù)、加密哈希值等），區(qū)塊體包括物流交易環(huán)節(jié)的具體數(shù)據(jù)內(nèi)容信息和物流過程信息[12-15]。見下圖3所示。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)算法的核心是去中心化的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，任何物流業(yè)務(wù)的完整生命周期被視為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)將同步全網(wǎng)業(yè)務(wù)干系人的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)賬本。

其中區(qū)塊頭的數(shù)據(jù)封裝過程是交易數(shù)據(jù)唯一性的存儲(chǔ)過程，包括交易前區(qū)塊的隨機(jī)生成數(shù)、加密哈希數(shù)值、交易時(shí)間戳、區(qū)塊鏈版本數(shù)據(jù)、Merkle根，其中的時(shí)間戳記錄本次物流時(shí)間點(diǎn)，Merkle根將把物流交易記錄封裝在區(qū)塊頭完成數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)查詢定位。

區(qū)塊體內(nèi)容記錄一次物流信息和交易的真實(shí)數(shù)據(jù)內(nèi)容，其數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)ID將與Merkle根進(jìn)行對應(yīng)匹配，在確認(rèn)了區(qū)塊鏈的區(qū)塊頭信息基礎(chǔ)上，對應(yīng)于區(qū)塊體中的物流信息內(nèi)容部分[16-18]，如下圖4所示。

Merkle二叉樹是應(yīng)用于區(qū)塊體的一種二叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法，該算法的開始起點(diǎn)為第一次交易的葉子節(jié)點(diǎn)，每葉子節(jié)點(diǎn)為物流運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵信息（如貨物名稱、金額、支付信息、貨物所有者、當(dāng)前運(yùn)輸者等，此處采用較為成熟的SHA256哈希算法）。SHA256哈希算法為雙葉子節(jié)點(diǎn)算法，因此生成樹的葉子節(jié)點(diǎn)需為偶數(shù)，如果整體區(qū)塊交易鏈為單數(shù)節(jié)點(diǎn)則需要將最后一筆交易區(qū)塊進(jìn)行復(fù)制，湊成偶數(shù)節(jié)點(diǎn)形成新的自上而下的雙哈希樹節(jié)點(diǎn)，以此類推構(gòu)成完整的哈希二叉樹至樹根，形成Merkle樹根作為整個(gè)塊交易的唯一ID存儲(chǔ)于區(qū)塊頭，用于證明工作量。各區(qū)塊僅需驗(yàn)證Merkle樹根而無需校驗(yàn)整個(gè)區(qū)塊交易的合法性，反向查詢某個(gè)交易節(jié)點(diǎn)僅需確認(rèn)合法性后快速便利二叉樹即可。

2.2? 網(wǎng)絡(luò)層

發(fā)貨人、收貨人、運(yùn)輸方、承運(yùn)方使用個(gè)人計(jì)算機(jī)通過私鑰加密后鏈接進(jìn)入可信的P2P互聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，Elastos是專門針對區(qū)塊鏈的開源操作系統(tǒng)，通過Elastos可以將用戶的日常場景可信的內(nèi)嵌其中，結(jié)合沙箱隔離機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)隔離機(jī)制開發(fā)實(shí)現(xiàn)。用戶基礎(chǔ)信息存儲(chǔ)于個(gè)人云盤，通過P2P網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)可信交易服務(wù)和區(qū)塊鏈服務(wù)。國家郵政總局負(fù)責(zé)對具體郵政速遞運(yùn)營的第三方互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)施監(jiān)管，區(qū)塊鏈技術(shù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)規(guī)范參照按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。如下圖所示[19]。見下圖5所示。

2.3? 業(yè)務(wù)規(guī)則層

業(yè)務(wù)規(guī)則層是定義區(qū)塊鏈在運(yùn)行過程中整體的技術(shù)管理邏輯框架，包括委托人激勵(lì)機(jī)制、訂單收益分配機(jī)制、委托代理合約、哈希算法和語言等，比較具有參考價(jià)值的是比特幣的PoW 工作量證明機(jī)制，或者是以太坊的PoS 權(quán)益證明機(jī)制都是較為完備的業(yè)務(wù)層規(guī)則邏輯參照。其核心思想是將日常業(yè)務(wù)、核心管理進(jìn)行分類處理，如發(fā)貨人、收貨人、運(yùn)輸方、承運(yùn)方在整體物流運(yùn)輸過程中的數(shù)據(jù)處理流量是完全不同的，發(fā)貨人和收貨人是業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，屬于普通節(jié)點(diǎn)?？紤]到物流數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、計(jì)算、數(shù)據(jù)負(fù)擔(dān)等因素，可采用物流運(yùn)輸?shù)亩聲?huì)機(jī)制決定數(shù)據(jù)負(fù)擔(dān)的高權(quán)限節(jié)點(diǎn)，如運(yùn)輸方式整個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)負(fù)擔(dān)最大的環(huán)節(jié)，因此其權(quán)重和核心節(jié)點(diǎn)數(shù)量將遠(yuǎn)高于其他節(jié)點(diǎn)，與此分布式計(jì)算將整體提高區(qū)塊鏈的計(jì)算效率[20-23]。

另一個(gè)關(guān)鍵性因素是區(qū)塊鏈的傳播機(jī)制，整個(gè)物流運(yùn)輸每一筆運(yùn)單將形成一個(gè)區(qū)塊并向物流所有干系人傳播，這個(gè)過程是物流交易數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成哈希區(qū)塊，記錄在Merkle根插入?yún)^(qū)塊頭并在整個(gè)物流運(yùn)輸聯(lián)盟區(qū)塊鏈中進(jìn)行傳播并存儲(chǔ)，全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)都將受到信息并存儲(chǔ)在各個(gè)節(jié)點(diǎn)的云盤內(nèi)，從而構(gòu)成整體去中心計(jì)算服務(wù)的扁平化P2P網(wǎng)絡(luò)體系。

3? 結(jié)論

區(qū)塊鏈技術(shù)在郵政速遞產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用一定程度上可有效解決物流中的用戶個(gè)人私密信息安全、干系人信息真實(shí)性、信用評價(jià)體系可信性等問題。在用戶隱私安全方面，數(shù)據(jù)采取分布式存儲(chǔ)，使得數(shù)據(jù)被脫庫的風(fēng)險(xiǎn)和影響降低;在信息真實(shí)性方面，使用區(qū)塊鏈技術(shù)需要雙方甚至多方的共同確認(rèn)，且交易信息公開透明，所有的信息都可溯源，一旦查出利用速遞進(jìn)行違法犯罪事件的情況，能夠通過完整的信息進(jìn)行追溯;在信用評價(jià)體系完善方面，對各個(gè)環(huán)節(jié)主體的信用評價(jià)也能夠得以建立，在速遞運(yùn)輸?shù)耐局?，各個(gè)主體的所有行為都能夠被記錄，并且不可篡改，集體維護(hù)，可以通過對行為的判定建立一套可信度極高的評價(jià)體系，出現(xiàn)問題的主要責(zé)任人能夠很快的被各干系人知曉。同樣，利用區(qū)塊鏈技術(shù)，能夠減少中間成本，一定程度上降低了關(guān)于信息維護(hù)的人力物力成本。

區(qū)塊鏈技術(shù)一旦應(yīng)用于郵政業(yè)，將會(huì)給行業(yè)帶來巨大的便捷，區(qū)塊鏈技術(shù)的信息透明可見的特性，完美契合郵政行業(yè)的需求，用戶能夠清晰的看到自己貨物的當(dāng)前狀態(tài)，增強(qiáng)了用戶對物流整體過程的可信度，提高了購物整體過程的體驗(yàn)感和滿意度，對于郵政業(yè)資金的流動(dòng)，也能夠起到推進(jìn)流動(dòng)的效果。區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用較傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式，成本更低，數(shù)據(jù)的整體分散式存儲(chǔ)大大增強(qiáng)了存儲(chǔ)效率，同時(shí)增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全性，對社會(huì)運(yùn)營總成本起到積極的降低效果。另一方面，區(qū)塊鏈的應(yīng)用，能夠很好的解決郵政業(yè)的信用問題，所有的操作都會(huì)對應(yīng)到相應(yīng)人員，并且每個(gè)人的身份認(rèn)證都需要大家的共同認(rèn)可，故無論是從建立信用體系，還是防盜防偽，區(qū)塊鏈都能夠起到關(guān)鍵性的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《“十三五”國家信息化規(guī)劃的通知》[Z]. 北京： 國務(wù)院辦公廳， 2016.

[2]商務(wù)部流通業(yè)發(fā)展司《2018年中國速遞行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢預(yù)測白皮書》. 北京： 商務(wù)部， 2018.

[3]國家郵政局. 《國家郵政局關(guān)于推進(jìn)郵政業(yè)服務(wù)“一帶一路”建設(shè)的指導(dǎo)意見》（國郵發(fā)〔2017〕103號(hào)）[Z]. 北京： 中華人民共和國國家郵政局， 2017.

[4]高琰晨. 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的物流信息追溯機(jī)制研究[D]. 浙江工業(yè)大學(xué)， 2017.

[5]梁雯. 基于共享經(jīng)濟(jì)的區(qū)塊鏈物流創(chuàng)新耦合發(fā)展研究 [J]. 上海對外經(jīng)貿(mào)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2019， 26（1）： 61-62.

[6]李傳波. 區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值及對中國郵政的啟示[N]. 中國郵政報(bào)， 2017.2.22（007）.

[7]梁睿. 區(qū)塊鏈技術(shù)在供應(yīng)鏈領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械， 2018， 7： 59-60.

[8]潘卓， 鄭楊. 區(qū)塊鏈在智慧物流發(fā)展中的運(yùn)用研究[J]. 價(jià)格月刊， 2019， 504： 63-66.

[9]王旭， 程愛軍， 孫曉杰. 中國郵政創(chuàng)新應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)研究[J]. 太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 2018， 198： 35-38.

[10]核心技術(shù)之merkle樹[EB/OL]. [2018-10-18]. https：//baijiahao. baidu.com/s？id=1614622960737412748&wfr=spider&for=pc

[11]區(qū)塊鏈安全： 區(qū)塊鏈P2P網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)分析[EB/OL]. [2019-04-26]. https：//blog.csdn.net/shangsongwww/article/details/89515788

[12]安慶文. 基于區(qū)塊鏈的去中心化交易關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[D]. 東華大學(xué)， 2017. 56（7）： 45-47.

[13]何蒲， 于戈， 張巖峰， 等. 區(qū)塊鏈技術(shù)與應(yīng)用前瞻綜述[J]. 計(jì)算機(jī)科學(xué)， 2017， 44（4）： 1-7.

[14]朱建明， 付永貴. 基于區(qū)塊鏈的供應(yīng)鏈動(dòng)態(tài)多中心協(xié)同認(rèn)證模型[J]網(wǎng)絡(luò)與信息安全學(xué)報(bào)， 2016， 2（1）： 27-33.

[15]洪濤. 區(qū)塊鏈在我國農(nóng)產(chǎn)品電商領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J]. 中國市場， 2016（39）： 65-68.

[16]王妙娟. 區(qū)塊鏈技術(shù)及在物流快遞業(yè)務(wù)中的應(yīng)用設(shè)想[J]. 物流技術(shù)， 2017（3）： 31-34.

[17]汪傳雷， 萬一荻， 秦琴， 等. 基于區(qū)塊鏈的供應(yīng)鏈物流信息生態(tài)圈模型[J]. 情報(bào)理論與實(shí)踐， 2017（7）： 115-121.

[18]Tackmann B. Secure Event Tickets on a Block chain [J]. 2017： 437-444.

[19]Tanaka K， Nagakubo K， Abe R. Blockchain-based electricity trading with Digital grid router[C]. IEEE International Conference on Consumer Electronics Taiwan. IEEE， 2017： 201-202.

[20]Tsai W T， Feng L et al. Intellectual-Property? Block chain- Based Protection Model for Microfilms[C]. Service-Oriented Engineering. IEEE， 2017： 174-178.

[21]Wang X et al. Human Resource Information Management Model based on Block chain Technology [C]. Service-Oriented System Engineering. IEEE， 2017： 168-173.

[22]李牧南. 區(qū)塊鏈和比特幣相關(guān)主題的知識(shí)結(jié)構(gòu)分析： 共被引和耦合聚類分析視角[J]. 自動(dòng)化學(xué)報(bào)， 2017， 43（9）： 1509-1519.

[23]賈大宇， 信俊昌， 王之瓊， 等. 區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展模型[J]. 計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索， 2018（4）： 525-535.