區(qū)塊鏈在智能交通領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

邱 暾

(遼寧艾特斯智能交通技術(shù)有限公司 沈陽市 110166)

0 引言

在金融業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的資產(chǎn)權(quán)益的評估、資產(chǎn)權(quán)益證明的發(fā)放、資產(chǎn)權(quán)益證明的流通3個重要環(huán)節(jié)，金融中介機(jī)構(gòu)(銀行)在各個環(huán)節(jié)都具有主導(dǎo)地位，但也存在一些手續(xù)費(fèi)較高、跨國交易時效性慢等問題，這種現(xiàn)狀觸發(fā)了區(qū)塊鏈概念首先在金融界誕生[1]。

區(qū)塊鏈涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括P2P網(wǎng)絡(luò)模式、共識算法、加密算法、分布式系統(tǒng)架構(gòu)等[2]。區(qū)塊鏈的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在4個方面：

(1)對資產(chǎn)的真實合法及準(zhǔn)確性進(jìn)行嚴(yán)格快捷的驗證。

(2)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)緊密結(jié)合。

(3)和生物識別技術(shù)結(jié)合。

(4)和人工智能技術(shù)結(jié)合。

人工智能+IOT+區(qū)塊鏈的模式將是區(qū)塊鏈未來發(fā)展非常關(guān)鍵的重點。

區(qū)塊鏈的發(fā)展速度很快，其應(yīng)用場景除了金融領(lǐng)域之外，在其他領(lǐng)域也快速增長。在各個細(xì)分領(lǐng)域中區(qū)塊鏈的應(yīng)用日益推進(jìn)，在這種背景下，研究區(qū)塊鏈在交通行業(yè)中的應(yīng)用，對未來我國智能交通領(lǐng)域的發(fā)展趨勢進(jìn)行探索具有十分重要的意義。

對區(qū)塊鏈在ETC、智慧交通、大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用、車聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、共享經(jīng)濟(jì)、招投標(biāo)和合同管理、工程質(zhì)量管理、行業(yè)信用評價管理等方面的應(yīng)用研究進(jìn)行了初步的探討。

1 區(qū)塊鏈簡介

1.1 區(qū)塊鏈發(fā)展歷史

2008 年10 月31 日自稱日裔美國人的中本聰于發(fā)表著名論文《比特幣：一種點對 點式的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》(Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System)，描述 了一種不需要信用中介的點對點(peer-to-peer,P2P)的電子現(xiàn)金支付系統(tǒng)，在該論文中區(qū)塊鏈的概念被首次提出。

區(qū)塊鏈目前主要包括聯(lián)盟鏈、私有鏈和公有鏈。區(qū)塊鏈發(fā)展很快，至今已經(jīng)呈現(xiàn)3個發(fā)展階段，其核心技術(shù)起源于P2P 網(wǎng)絡(luò)、哈希加密、分布式數(shù)據(jù)庫、電子現(xiàn)金等。區(qū)塊鏈1.0主要特點包括分布式賬本、塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)、梅克爾樹、工作量證明等；區(qū)塊鏈2.0 主要特點包括智能合約、以太坊、去中心化應(yīng)用等；區(qū)塊鏈3.0 開始從金融領(lǐng)域向其他領(lǐng)域擴(kuò)展，主要包括社會公證、智能化物聯(lián)網(wǎng)、實物資產(chǎn)上鏈、大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺等。

1.2 區(qū)塊鏈的關(guān)鍵技術(shù)

(1)P2P(peer-to-peer)對等式網(wǎng)絡(luò)。通過P2P技術(shù)，區(qū)塊鏈系統(tǒng)可以擺脫傳統(tǒng)中心服務(wù)器的模式，從而實現(xiàn)去中心化的目標(biāo)，真正做到分布式。此外，區(qū)塊鏈上的節(jié)點基于P2P協(xié)議還能夠方便快捷地擴(kuò)展和退出。由于是分布式網(wǎng)絡(luò)，區(qū)塊鏈系統(tǒng)具有良好的天然抗攻擊能力和成本低廉的特點。

(2)共識算法。由于區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际劫~本，因此需要由共識算法來保證區(qū)塊鏈上各個節(jié)點賬本數(shù)據(jù)的一致性。為此，許多相關(guān)學(xué)者提出了各種具體的不同的共識算法：PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance，實用拜占庭容錯算法)、PoW(Proof of Work，工作量證明)、PoS(Proof of Stake，權(quán)益證明)、DPoS(Delegate Proof of Stake，委托權(quán)益證明)、Ripple(瑞波)等各種不同的算法[3]。

(3)隱私保護(hù)與安全的加密算法。在分布式的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，數(shù)據(jù)的傳輸和接收能否安全有效地避免被惡意攻擊和篡改，將直接關(guān)系到區(qū)塊鏈系統(tǒng)的交易區(qū)塊數(shù)據(jù)的安全和操作的有效性。為此，需要通過加密算法對區(qū)塊鏈交易數(shù)據(jù)的編碼解碼、區(qū)塊頭摘要、交易區(qū)塊主體確認(rèn)[4]。例如密碼散列函數(shù)算法標(biāo)準(zhǔn)，SHA-512/256。

(4)區(qū)塊鏈系統(tǒng)架構(gòu)，區(qū)塊鏈在金融行業(yè)、司法存證、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、身份管理等領(lǐng)域得到應(yīng)用，催生了多樣化的區(qū)塊鏈體系，日益面臨復(fù)雜場景、多參與方、異構(gòu)數(shù)據(jù)交互的困境，如何滿足異構(gòu)多鏈的互聯(lián)互通需求具有十分重要的意義[5]。

2 區(qū)塊鏈在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用

(1)ETC

將ETC數(shù)據(jù)部署到區(qū)塊鏈系統(tǒng)上，其被篡改偽造的可能性將大大降低；同時其分布式數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)又能避免ETC數(shù)據(jù)的不慎丟失[6]。區(qū)塊鏈更加便利ETC數(shù)據(jù)資源的共享。在區(qū)塊鏈上，大家既是ETC數(shù)據(jù)的使用者，也是ETC數(shù)據(jù)的貢獻(xiàn)者。區(qū)塊鏈能夠保證ETC數(shù)據(jù)的一致性。區(qū)塊鏈的共識機(jī)制實現(xiàn)了ETC數(shù)據(jù)的多次確認(rèn)，從而確保ETC數(shù)據(jù)的有效性與一致性。基于區(qū)塊鏈的分布式網(wǎng)絡(luò)，ETC各方使用的都將是一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)來源，有效解決地區(qū)間信息不兼容的問題，大大提高了汽車出行過閘交費(fèi)的便利程度，緩解堵車問題。利用區(qū)塊鏈去中心化的交易結(jié)算特點，在ETC多省進(jìn)行交易清分結(jié)算時，會極大地改善結(jié)算效率。

(2)智慧城市交通

區(qū)塊鏈的技術(shù)和思想在城市交通領(lǐng)域的落地，能夠使傳統(tǒng)交通系統(tǒng)在提升道路利用率、智能化程度、安全性等方面得到優(yōu)化提升[7]。將現(xiàn)有的交通監(jiān)控設(shè)備加入?yún)^(qū)塊鏈，引入智能合約，通過分析設(shè)備實時收集的數(shù)據(jù)，將主次干道與支路網(wǎng)的交通流量進(jìn)行合理疏導(dǎo)，實現(xiàn)智慧城市道路交通。并且，這些對數(shù)據(jù)的分析都將通過邊緣計算，分布式地在本區(qū)域內(nèi)完成，具有延遲低、成本低、可靠性高等顯著優(yōu)點?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的電子地圖導(dǎo)航，能夠在規(guī)劃最優(yōu)路線的同時，找到最合適的停車位。同時，依靠區(qū)塊鏈在征信體系方面的應(yīng)用，可以提升車主的自覺性，實現(xiàn)先停車后付費(fèi)，提升效率。

(3)大數(shù)據(jù)應(yīng)用

利用區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)確權(quán)的特點，結(jié)合大數(shù)據(jù)尤其是利用深度學(xué)習(xí)等人工智能算法對大數(shù)據(jù)的不同維度進(jìn)行模型構(gòu)建，是交通行業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用和發(fā)展的一個重要趨勢[8]。通過將區(qū)塊鏈作為大數(shù)據(jù)分析的一個重要技術(shù)基石，為大數(shù)據(jù)分析奠定了分類賬簿的完整性基礎(chǔ)條件，然后再利用大數(shù)據(jù)特有的分析算法和工具進(jìn)行處理，繼而實現(xiàn)區(qū)塊鏈向大數(shù)據(jù)進(jìn)一步賦能和充分融入現(xiàn)實物理世界。

(4)車聯(lián)網(wǎng)安全

在車聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展的同時，黑客攻擊汽車事件也不在少數(shù)。車載網(wǎng)絡(luò)的健康運(yùn)行需要能夠避開惡意攻擊的腳本和代碼。不難看出，汽車網(wǎng)絡(luò)安全直接影響汽車安全、個人隱私，甚至危及公共安全。而通過在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中引入?yún)^(qū)塊鏈，將會對現(xiàn)有的車聯(lián)網(wǎng)安全實現(xiàn)重大提升[9]。使用區(qū)塊鏈的車聯(lián)網(wǎng)通過共識機(jī)制實現(xiàn)更加安全可靠的認(rèn)證存儲并能提供可持續(xù)性服務(wù)，并且，車聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)難以被篡改。

(5)自動駕駛

利用區(qū)塊鏈的安全共享特點，就可以將應(yīng)用自動駕駛車輛的有效數(shù)據(jù)全部共享在鏈上，讓每輛在鏈上的汽車自由獲取行駛所需要的全部數(shù)據(jù)[10]。通過區(qū)塊鏈的共識機(jī)制和統(tǒng)一設(shè)計的駕駛邏輯，將數(shù)據(jù)整理并給予每一輛汽車上。這一整套包括駕駛、補(bǔ)充汽油和電力、停車、付費(fèi)、事故處理等一切駕駛內(nèi)容全部統(tǒng)一，這樣的駕駛機(jī)制才能實現(xiàn)真正的自動駕駛。

(6)共享出行

利用區(qū)塊鏈去中心化、平等公開、數(shù)據(jù)難以篡改等特點，可以推動城市交通在共享經(jīng)濟(jì)上的融合創(chuàng)新。利用區(qū)塊鏈技術(shù)，可以建立一個分布式的智能交通平臺，供需兩端的對接不需要調(diào)配中心，用戶自行在平臺上尋找目的地相近的人而獲得行程，用區(qū)塊鏈貨幣支付打車費(fèi)用。當(dāng)在共享汽車產(chǎn)權(quán)中應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)后，多個產(chǎn)權(quán)共享者可以自行進(jìn)行產(chǎn)權(quán)變更交易且不需要第三方機(jī)構(gòu)認(rèn)證，同時可以保證每筆交易的安全性和可靠性。而每一筆交易記錄也可以在區(qū)塊鏈上透明可查，且無法篡改。

3 未來區(qū)塊鏈發(fā)展的幾點思考

(1)加強(qiáng)對區(qū)塊鏈交易主體真實性和合法性的驗證，避免51%攻擊類似情況的發(fā)生。

(2)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)緊密結(jié)合，物理世界發(fā)生的事情要延伸到數(shù)字世界，需要借助于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

(3)和生物識別技術(shù)結(jié)合，解決數(shù)據(jù)隱私和安全的保護(hù)問題。

(4)和人工智能技術(shù)結(jié)合，對區(qū)塊鏈系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和應(yīng)用。

(5)在多個平臺共存的情況下跨平臺多鏈互聯(lián)，實現(xiàn)跨鏈價值轉(zhuǎn)移和數(shù)據(jù)交換是區(qū)塊鏈非常關(guān)鍵的重點。

4 結(jié)束語

對區(qū)塊鏈發(fā)展歷史和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹，根據(jù)國內(nèi)外區(qū)塊鏈的發(fā)展特點，結(jié)合智能交通領(lǐng)域中的多個業(yè)務(wù)需求，對區(qū)塊鏈的具體應(yīng)用場景進(jìn)行了初步的探索，也對其未來發(fā)展的走向進(jìn)行了初步思考。