區(qū)塊鏈在供應鏈應用中的研究現狀與挑戰(zhàn)

葛麗娜，徐婧雅，王哲，張桂芬，顏亮，3，胡政，3

區(qū)塊鏈在供應鏈應用中的研究現狀與挑戰(zhàn)

葛麗娜1，2，3，徐婧雅3，4*，王哲1，2，4，張桂芬1，顏亮1，3，胡政1，3

（1.廣西民族大學 人工智能學院，南寧 530006； 2.廣西混雜計算與集成電路設計分析重點實驗室（廣西民族大學），南寧 530006； 3.廣西民族大學 網絡通信工程重點實驗室，南寧 530006； 4.廣西民族大學 電子信息學院，南寧 530006）（ ? 通信作者電子郵箱673253229@qq.com）

供應鏈在發(fā)展過程中面臨許多挑戰(zhàn)，包括如何保證產品溯源過程中信息的真實可靠性以及溯源系統(tǒng)的安全性、物流運輸過程中產品的安全性，以及中小企業(yè)融資過程中的信任管理等。區(qū)塊鏈的去中心化、不可篡改、可追溯性等特點為供應鏈管理提供了高效的解決辦法，但在實際實施過程中存在一些技術挑戰(zhàn)。為研究區(qū)塊鏈技術在供應鏈中的應用，對一些典型的應用進行討論與分析。首先簡要介紹了供應鏈的概念及目前面臨的挑戰(zhàn)；其次闡述了區(qū)塊鏈在信息流、物流以及資金流這三個供應鏈領域中面臨的問題，并對相關解決方案作了對比分析；最后對區(qū)塊鏈在供應鏈實際應用中面臨的技術挑戰(zhàn)加以總結，對未來的應用進行展望。

信息流；物流；資金流；供應鏈；區(qū)塊鏈

0 引言

供應鏈是指通過一定的組織計劃，把產品、服務、資金等相關要素從一端流向最終用戶的三個或三個以上實體組成的網鏈結構［1］。供應鏈管理即通過協調各個企業(yè)內外部的資源配置關系來共同適應和滿足消費者的需求［2］，可以充分運用供應鏈管理、信息技術和流動性過程管理控制等技術建立一個平臺來收集和分享供應鏈中的信息，同時能有效地規(guī)劃和控制全過程的信息、資金、物流和運輸流動。但是，目前的供應鏈管理過程中依然存在許多問題，例如：供應鏈信息的封閉性和不透明性導致數據傳遞延遲［3］；同時，由于目前供應鏈系統(tǒng)的集中化，無法很好地實現產品認證與溯源等。供應鏈涉及多個參與者和利益相關者，很難跟蹤供應鏈不同階段的全過程，各個階段往往位于不同的地方，甚至跨越不同國家，供應鏈的復雜性給高效的供應鏈管理帶來了挑戰(zhàn)［4］。

區(qū)塊鏈具有按照時間序列存儲信息數據的功能，與產品在供應鏈當中流動的形式極其相似。其次，區(qū)塊鏈上發(fā)送的每一筆交易都記錄在單獨的區(qū)塊上，并存儲在區(qū)塊鏈每個節(jié)點的分布式賬本中［5］，這不僅確保了事務內容的完整性，還確保了事務的可靠性和高度透明性［6］。利用區(qū)塊鏈智能合約，系統(tǒng)能夠高效且及時地更新數據，不給予任何人工干涉的機會，不僅使企業(yè)能夠很好地實現供應商團隊的動態(tài)化管理，還大幅提升了整個供應鏈的效率。而且，信息數據在供應鏈中的更新頻率相對較低，回避了目前區(qū)塊鏈技術在性能和數據處理上的一些缺陷［7］。隨著區(qū)塊鏈技術的不斷成熟，區(qū)塊鏈廣泛應用在隱私保護［8-9］、數據共享［10-11］、醫(yī)療［12-13］等各個領域。

本文研究了國內外學者對于區(qū)塊鏈技術在供應鏈不同領域中的應用解決方案，通過對信息流、物流、資金流三個不同領域面臨的困難和挑戰(zhàn)進行分析，進而研究如何應用區(qū)塊鏈技術解決不同領域的行業(yè)問題。

1 供應鏈

供應鏈管理在更廣泛的管理實踐中越來越重要，使公司能夠更加密切地關注客戶的期望和需求［14］，通過改進對公司之間的材料、信息和資金流動的管理，在正確的時間以正確的數量和正確的規(guī)格將正確的產品供應到正確的地點，從而滿足客戶的需求［15］。除了材料到市場的物理移動之外，供應鏈的第二個功能是市場中介，確保產品在進入市場之前經過適當的準備，以滿足市場的需求和客戶的期望［16］。轉換、運輸和市場中介功能都依賴于各種形式的信息能及時準確地傳遞，包括庫存位置和運輸選項以及市場需求和市場調節(jié)。信息需求、信息共享和系統(tǒng)集成長期以來一直被視為成功供應鏈管理的基本要素［17］。

供應鏈目前面臨以下挑戰(zhàn)：

1）數據安全性。供應鏈是一個復雜的領域，涉及多個不同的方面和參與者，包括從原材料供應商到最終客戶的多個環(huán)節(jié)［18］，但是供應鏈規(guī)模的擴大可能導致交貨延遲和違約等問題。此外，大型經銷商需要雇傭大量的員工以滿足門店運營的需求，這些都可能是訂單處理嚴重延遲的原因，并且大幅增加了訂單丟失的可能性。為了解決這個問題，公司不得不將所有流程都自動化，導致供應鏈中的企業(yè)和分銷商的數量大幅增加［19］；而且數據量的增加和互聯網公司的擴張也導致了公司的數據庫易遭受攻擊，黑客企圖修改、竊取或刪除數據。

2）數據可靠性。供應鏈中信息管理可靠性不足。一方面，供應鏈是通過契約建立的戰(zhàn)略聯盟，并沒有完全統(tǒng)一企業(yè)間的利益關系，這使供應鏈缺少有效的機制保證產品信息溯源工作的順利開展［20］；另一方面，參與供應鏈的企業(yè)眾多，且地理位置分散，為實現企業(yè)信息的集中歸納管理帶來了挑戰(zhàn)；另外核心企業(yè)在供應鏈管理中占據主導地位，無法保證信息在匯集過程中的真實可靠性。這一系列原因導致了供應鏈中“道德問題”的頻頻發(fā)生，給政府監(jiān)管部門維護消費者權益、解決企業(yè)糾紛造成困難［21］。

3）信息不對稱。隨著生產環(huán)節(jié)越來越復雜，行業(yè)分工不斷細化，供應鏈管理的難度不斷加大。尤其是規(guī)模比較大的企業(yè)，合作的企業(yè)數量多，供應鏈上游企業(yè)和下游企業(yè)之間的跨度變大，核心企業(yè)已經失去管理整個供應鏈的能力。在這種情況下，核心企業(yè)只能把供應鏈中一部分管理權限分配給不同級別的供應商，這就導致供應商之間、供應商和核心企業(yè)之間的信息不對稱［22］。供應鏈上不同位置的企業(yè)信息不對稱，為個別人或個別企業(yè)謀取私利提供了可能，不僅加大了經濟犯罪的風險，也會大幅增加生產成本；更嚴重的是，供應鏈上的信息不對稱極有可能導致核心企業(yè)的決策失誤，進而給整個生產經營活動帶來災難性的后果［23］。

2 區(qū)塊鏈

2.1　發(fā)展歷程

2008年，中本聰提出了去中心化加密貨幣——比特幣的設計構想［24］，2009年，比特幣系統(tǒng)開始運行，標志著比特幣的正式誕生。比特幣作為一種新型的數字貨幣，是區(qū)塊鏈技術最成功的應用場景之一［25］。比特幣由分布式網絡中的每個節(jié)點進行管理，每個節(jié)點都添加一個工作量證明（Proof of Work， PoW）的共識過程，用來對比驗證并記錄比特幣在網絡中的所有交易［26］。比特幣在全球范圍內是區(qū)塊鏈1.0時代最典型的代表。

區(qū)塊鏈2.0階段將數字貨幣和智能合約緊密地結合到一起，優(yōu)化了更加寬闊的信息技術領域的市場和應用［27］。區(qū)塊鏈2.0定位于智能合約的應用平臺，在該平臺上可以上傳和執(zhí)行各類智能合約，并且智能合約的簽訂能得到及時有效的監(jiān)督和保障［28］；同時應用平臺可以利用智能合約與其他外部信息技術（Information Technology， IT）系統(tǒng)進行交互及信息處理，實現各種業(yè)務的應用［29］。

隨著物聯網技術的飛速發(fā)展，區(qū)塊鏈技術進入3.0階段。區(qū)塊鏈網絡以服務器分散化架構為基礎，徹底改變了現有以服務器為中心的集中式網絡模式，形成了分散式全分布式結構，提高了整體網絡系統(tǒng)的質量和工作效率［30］。區(qū)塊鏈3.0技術是基于價值的互聯網內核。價值互聯網是移動信息互聯網之后出現的一種新興理論觀念，是移動網絡在大眾中普及以后才出現的一種高級互聯網模式［31］。

2.2　體系架構

目前各類區(qū)塊鏈平臺所采用的體系架構大同小異，均可從底向上劃分為數據層、網絡層、共識層、合約層和應用層五個層次［32］，如圖1所示。

圖1　區(qū)塊鏈的體系架構

1）數據層。數據層既規(guī)定了交易、區(qū)塊、鏈式結構在內的狹義區(qū)塊鏈的數據結構和存儲形式等基本模塊，也包括了關于用戶身份、地址的密鑰管理機制以及區(qū)塊鏈所需的其他密碼學組件等安全模塊，是實現其他四層功能的基礎。數據區(qū)塊由區(qū)塊頭和區(qū)塊體組成，前一個區(qū)塊節(jié)點生成的哈希值將獨立的區(qū)塊連接在一起，形成了區(qū)塊鏈［33］，如圖2所示。

2）網絡層。區(qū)塊鏈網絡采用點對點（Peer-to-Peer， P2P）組網技術，具有去中心、動態(tài)變化的特點。網絡中的節(jié)點是地理位置分散但是關系平等的服務器，不存在中心節(jié)點，任何節(jié)點都可以自由加入或者退出網絡［34］。在區(qū)塊鏈網絡中，網絡廣播數據由每個節(jié)點監(jiān)控。只有經過驗證的交易以及區(qū)塊才能夠被用戶處理并轉發(fā)，這決定了區(qū)塊鏈具有“無中心化”的特點［35］。

表1　主流共識協議對比

圖2　數據區(qū)塊的結構

4）合約層。合約層系統(tǒng)封裝了每一個代碼層的腳本及其相關算法的實現機制，這是使整個區(qū)塊鏈系統(tǒng)具備編程性和自動化能力的重中之重。智能合約是一種部署在區(qū)塊鏈上的數字協議，可以根據規(guī)定自動執(zhí)行。算法和編程共同編制的合同條款可以根據需要進行編碼并部署到區(qū)塊鏈中，區(qū)塊鏈可以由平臺自動執(zhí)行。

5）應用層。應用層是用來實現區(qū)塊鏈系統(tǒng)和應用系統(tǒng)互相交互的接口層。用戶不必掌握區(qū)塊鏈的專業(yè)知識，只需要直接調用該層所提供的一個標準接口，就可以正確地使用該應用層預先定義的各類應用。目前市場上較為主流的應用仍然是以數字貨幣交換為主，同時存在著一些其他的去中心化應用。

2.3　區(qū)塊鏈分類

區(qū)塊鏈類型可以分為：公有鏈、聯盟鏈以及私有鏈。

公有鏈是區(qū)塊鏈的重要組成部分，任何人都可以訪問公有鏈，參與協商過程，決定哪些區(qū)塊可以添加到區(qū)塊鏈中［40］。公有鏈對所有人開放，任何互聯網用戶都能夠隨時加入并任意讀取數據，發(fā)送交易和參與區(qū)塊的共識過程。比特幣和以太坊等虛擬貨幣系統(tǒng)就是典型的公有鏈系統(tǒng)［41］。公有鏈主要采用PoW機制和PoS機制等。但是公有鏈系統(tǒng)的安全性同時伴隨著吞吐量低的缺陷，導致數據上傳和智能合約調取速度明顯降低。

專門服務一個組織或某一簡單業(yè)務的區(qū)塊鏈稱為私有鏈，私有鏈有很大的封閉性和排他性，通常在一個較小的范圍實施，由于私有鏈的目標單一，所以構建相對簡單［42］。私有鏈目前還不能完全解決信任問題，各節(jié)點之間雖彼此透明但不對外公開，僅限于有信任關系的個體之間使用。與公有鏈不同，只有被授予權限的計算機才能參與私有鏈網絡，交易速度也比公有鏈高得多。私有鏈主要采用PBFT機制，典型應用為多鏈（Multichain）等。

聯盟鏈是一個特定的區(qū)塊鏈，它擁有維護分布式共享數據庫的授權節(jié)點［43］，僅由一組利益相關的特定區(qū)塊鏈服務客戶使用，僅有授權節(jié)點可接入，接入節(jié)點可按照規(guī)則參與共識和讀寫數據的一類區(qū)塊鏈部署模型。聯盟鏈主要采用PBFT機制和DPoS機制等，與公有鏈相比，它的承載能力更符合實際，典型應用為超級賬本等。詳細對比如表2所示。

3 區(qū)塊鏈在供應鏈中的應用

供應鏈的基本組成要素為信息流、物流以及資金流［44］。在商品流通中，所有信息的流動過程簡稱信息流，包括供應鏈上的供需信息和管理信息，以及記錄整個商務活動的流程，是分析物流、導向資金流、進行經營決策的重要依據［45］。物流是指物品從供應地向接收地的實體流動過程中，根據實際需要，將運輸、儲存、裝卸搬運、包裝、流通加工、配送、信息處理等功能有機結合起來實現用戶要求的過程［46］。資金是企業(yè)的血液，資金流是盤活一個供應鏈的關鍵［47］。供應鏈中，資金流是條件，信息流是手段，物流是終結和歸宿。本章從信息流、物流、資金流三個不同的供應鏈管理領域相關行業(yè)中面臨的問題著手，介紹并總結了區(qū)塊鏈在供應鏈管理應用中的典型方案及可能面臨的問題，如表3所示。

3.1　區(qū)塊鏈在信息流領域的應用

整個供應鏈上對信息的收集、傳送以及處理的過程組成了信息流系統(tǒng)，包含了整個供應鏈上所有的供需信息和物流管理信息，并體現在整個貨物消息交易過程中，記錄了完整的貨物交易過程，這些信息在分析貨物、資金流的引領和調節(jié)經營決策三個方面都是不可或缺的基礎［48］。產品溯源系統(tǒng)是區(qū)塊鏈技術在信息流領域的一項重要應用，在結合移動互聯網技術、物聯網以及自動識別技術后，每個物品都具有唯一編碼［49］，在產品從生產到運輸、銷售的整個過程中都跟蹤記錄相關信息。區(qū)塊鏈溯源系統(tǒng)主要適用于服裝［50］，各種肉類、蔬菜、水果、海鮮等［51］、藥品［52］、高檔消費品（如名貴煙酒）等。實現產品溯源，不僅能夠提升企業(yè)的品牌價值，還能實時分析市場產品數據，幫助企業(yè)制定正確的經營策略。因此本節(jié)將以產品溯源為例來說明區(qū)塊鏈在信息流中的應用。

表3　區(qū)塊鏈在供應鏈領域的應用及面臨的問題

我國現有的產品追溯系統(tǒng)大部分是由生產商和企業(yè)在產品發(fā)布或銷售時為每個產品分配獨一無二的標識，用于追溯產品質量。這種產品溯源系統(tǒng)能夠追溯到的信息量非常有限，現階段產品的溯源系統(tǒng)主要存在以下三個問題：

1）產品溯源系統(tǒng)對整個供應鏈上追溯的信息極其有限，在整個供應鏈上信息的采集、傳遞和加工處理過程中，并未涉及產品的生產、加工、流通、運輸、銷售等全過程的各個環(huán)節(jié)。

2）企業(yè)產品追溯系統(tǒng)在整個供應鏈上收集的大量數據的可信度較低，整個企業(yè)在供應鏈上收集到的現有產品信息，例如生產日期等，很容易被惡意造假，難以確保產品信息的真實可靠性和系統(tǒng)的安全性，因此構建一個安全可信的企業(yè)產品追溯系統(tǒng)，使用戶更好地獲取安全可靠的產品和服務，已經成為一種迫切的需求。

3）在當前的整個供應鏈中，產品在不同的生命周期和各個階段所能夠產生的信息和數據都屬于各自獨立的實體，這些實體往往擁有不同的信息化水平，數據存儲的架構和接口也各不相同。

為了解決產品溯源過程中存在的問題，文獻［53］中提出了基于區(qū)塊鏈的解決方案，針對服裝產業(yè)中存在的產品質量安全問題與假冒偽劣現象，構建了一個基于區(qū)塊鏈技術的服裝產品信息追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)結合區(qū)塊鏈技術的去中心化、不可篡改、可追溯性等特征，在進行服裝供應鏈信息追溯時將供應鏈全流程的信息上傳至區(qū)塊鏈，從而實現從原材料的種植到產品銷售全過程信息的追溯。由文獻［53］可知，區(qū)塊鏈在服裝供應鏈的應用流程大致如圖3所示。該系統(tǒng)中的物理層通過紡織品的唯一識別碼，利用通信網絡及接口協議將采集到的商品數據信息上傳至溯源系統(tǒng)中，利用區(qū)塊鏈技術將不可篡改的溯源數據部署成智能合約的持有狀態(tài)和賬本數據，實現了服裝產業(yè)鏈的正向監(jiān)管與逆向追蹤溯源；但是該方案并未考慮系統(tǒng)的實際實施成本，而且系統(tǒng)的吞吐量以及可拓展性也是未來需要改進的方向。

一個公共服務平臺對整合分散的農業(yè)資源具有重要作用，針對目前中國公共服務平臺存在的一些關鍵問題，文獻［54］中提出了一個基于區(qū)塊鏈雙鏈架構的農業(yè)供應鏈系統(tǒng)。研究結果表明，該系統(tǒng)不僅能夠保證交易信息的公開性、安全性和企業(yè)信息的私密性，還自適應地完成資源的尋租和匹配，極大地提高了公共服務平臺的可信度和系統(tǒng)的效率。公共服務平臺各節(jié)點之間是平等且相互操作的，因此農業(yè)資源區(qū)塊鏈必須采用公有鏈架構。由于公有鏈不能保護企業(yè)信息的隱私，該方案提出了一個基于“用戶信息鏈”和“交易鏈”雙鏈架構的農業(yè)供應鏈系統(tǒng)，該系統(tǒng)的雙鏈結構如圖4所示。其中：“用戶信息鏈”記錄和存儲各企業(yè)的用戶信息，“交易鏈”則記錄和存儲所有的交易數據。雙鏈架構不僅保護了企業(yè)信息不被泄漏，又保證了交易數據的真實性、完整性和不可篡改性；而且企業(yè)信息和數據的轉移減輕了節(jié)點的存儲壓力，提高了系統(tǒng)的吞吐率和共識速度。該方案解決了企業(yè)信息隱私數據保護的問題，但實際應用中運輸生鮮農產品的冷凍車的碳排放、折舊等實際應用成本仍是亟待解決的問題。

圖3　基于區(qū)塊鏈的服裝供應鏈結構

針對我國農業(yè)食品溯源體系落后、農產品安全事件頻發(fā)的問題，文獻［55］中建立了一個基于射頻識別（Radio Frequency IDentification， RFID）和區(qū)塊鏈技術的農產品供應鏈追溯系統(tǒng)，實現了農產品供應鏈中生產、加工、倉儲、配送和銷售環(huán)節(jié)的數據采集及共享，使用區(qū)塊鏈技術保證了系統(tǒng)中信息的可靠性和真實性。該系統(tǒng)不僅涵蓋了農產品供應鏈中的每一家企業(yè)，還包括食品安全與質量監(jiān)督檢驗中心的政府部門和第三方監(jiān)管機構，一旦發(fā)生食品安全事故，第三方監(jiān)管機構可以立即采取緊急措施，防止危害蔓延。該溯源系統(tǒng)結合RFID技術實時監(jiān)控產品質量，配送中心也通過全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System， GPS）實現冷藏卡車的車輛定位，并自動為它們匹配最優(yōu)運輸路線，減少物品運輸時間，以達到保證農產品新鮮程度的目的。由文獻［55］可知，區(qū)塊鏈在農產品溯源的應用流程大致如圖5所示。但該方案在充分結合物聯網技術和區(qū)塊鏈技術保障農產品冷鏈運輸質量的同時，并未考慮方案的實際實施成本，而且系統(tǒng)的拓展性和吞吐量也是未來改進的主要方向之一。

近年來，食品安全問題引起了學術界和商界的高度關注。文獻［56］中提出了一個基于危害分析臨界控制點（Hazard Analysis and Critical Control Point， HACCP）、區(qū)塊鏈和物聯網的食品供應鏈實時追溯系統(tǒng)，能為所有供應鏈成員提供一個公開、透明、可靠的信息平臺。該系統(tǒng)利用物聯網技術進行采集和傳輸，依靠巨鏈數據庫（BigchainDB）存儲和管理食品供應鏈中產品的相關數據。供應鏈中的每個成員在BigchainDB上注冊并存儲用戶信息，每個產品都附有一個唯一的數字加密標識符標簽，包含相關的產品信息。收獲的作物被包裝貼上標識符標簽，作為新產品進入系統(tǒng)；之后，生產企業(yè)和加工企業(yè)開始交易，在接收到產品后，加工企業(yè)通過掃描標簽讀取新數據，并更新產品配置文件；加工后，在成品包裝上粘貼新標簽，并通過倉儲中心的物聯網設備，獲取收貨信息，同時也在標簽中查看并更新產品實時存儲信息；配送過程中，依據危機原理建立車載安全監(jiān)控系統(tǒng)，將產品的實時環(huán)境數據添加到產品的標簽中；消費者在購物時可以通過掃描獲取商品的基本信息。

圖4　農業(yè)供應鏈溯源系統(tǒng)的雙鏈結構

圖5　基于區(qū)塊鏈的農產品溯源系統(tǒng)流程

假藥是制藥業(yè)面臨的最嚴重威脅之一，互聯網藥店的興起，使藥品供應鏈過程的安全保障更加復雜。文獻［57］中提出了一個區(qū)塊鏈藥品溯源方案，該系統(tǒng)使用Hyperledger Fabric平臺，有助于不同制藥利益相關者高效、安全地執(zhí)行藥品供應鏈交易。該系統(tǒng)與星際文件系統(tǒng)（InterPlanetary File System， IPFS）鏈接存儲數據，減輕了區(qū)塊鏈的存儲壓力。藥品監(jiān)管機構在區(qū)塊鏈網絡中識別、登記和注冊制藥供應鏈系統(tǒng)中所有參與者。這些參與者則通過虛擬專用網連接到注冊系統(tǒng)，注冊后，藥監(jiān)部門將對記錄進行驗證，一旦參與者的信息被驗證，注冊系統(tǒng)會為他們分配一個唯一的區(qū)塊鏈地址，這個地址將用于記錄和追蹤參與者在區(qū)塊鏈上的交易和活動。注冊過程中，創(chuàng)建一個藥物交易并提交給系統(tǒng)節(jié)節(jié)，交易提議請求將被轉發(fā)到區(qū)塊鏈網絡中的對等節(jié)點，然后，由可用并登記在區(qū)塊鏈網絡中的對等節(jié)點根據背書策略進行驗證。一旦對事務提議進行了驗證，它將被廣播給區(qū)塊鏈網絡中的對等節(jié)點。之后，藥品可追溯解決方案可啟動和部署智能合約，用于執(zhí)行藥品供應鏈中的不同功能和流程，包括藥品生產、運輸、存儲、配送、銷售、質檢等。由文獻［57］可知，區(qū)塊鏈在藥品溯源的應用流程大致如圖6所示。但該方案尚未涉及數據隱私保護部分，所有制藥供應鏈利益相關者在系統(tǒng)中記錄他們的核心醫(yī)療保健相關數據，這些敏感數據都可以在區(qū)塊鏈平臺上被訪問，造成了嚴重的隱私挑戰(zhàn)，這也是該方案在未來可以繼續(xù)研究的重點方向之一。

文獻［58］中介紹了利用區(qū)塊鏈技術溯源動力電池的一些應用案例。2019年11月，沃爾沃汽車與中國寧德時代、韓國LG化學這兩家來自全球各地的電池材料供應商，以及國內多家著名的區(qū)塊鏈技術公司合作，保證了動力電池鈷材料中貴金屬是可追溯的，自此沃爾沃成為第一家采用區(qū)塊鏈技術在全球范圍內追溯動力電池鈷材料的汽車制造商［59］。“蜂云”平臺是一個針對全電池生命周期的大數據管理平臺，對新能源二手車殘值評估和動力電池梯次利用有較高的應用價值。目前，北京理工新源信息科技有限公司已完成汽車企業(yè)溯源區(qū)塊鏈平臺系統(tǒng)、電池廠溯源區(qū)塊鏈平臺系統(tǒng)、售后溯源區(qū)塊鏈平臺系統(tǒng)V1.0版本的開發(fā)與試運行工作。該區(qū)塊鏈平臺在數據傳輸、數據管理等方面具有優(yōu)勢，能夠減輕數據收集及上報的壓力，得到了多家重點試運行企業(yè)的認可和支持。

圖6　基于區(qū)塊鏈的藥品溯源系統(tǒng)流程

文獻［60］中介紹了一個區(qū)塊鏈技術應用在藝術行業(yè)的具體案例，將區(qū)塊鏈技術的特性與藝術品鑒證和交易相結合，開發(fā)了一個基于區(qū)塊鏈的綜合交易系統(tǒng)——ArtChain平臺。該平臺包括前端、后端、服務、智能合約、鏈式連接和從下到上的部署腳本，是澳大利亞第一個部署了區(qū)塊鏈功能的藝術品交易平臺，能為藝術品資產的登記、出處和可追溯性提供透明而又保護隱私的防篡改交易歷史。

總結以上基于區(qū)塊鏈技術的產品溯源解決方案后，可以得出：區(qū)塊鏈技術在信息流領域的應用一般都采用聯盟鏈，由產品的原材料產地、產品供應商、產品物流運輸公司以及產品銷售平臺組成各共識節(jié)點進行維護，并將通信技術與區(qū)塊鏈技術相結合，采用RFID以及GPS等通信技術監(jiān)控運輸過程中的產品狀態(tài)，通過共識算法保證區(qū)塊鏈中節(jié)點的一致性和安全性。一些學者提出將行業(yè)標準、法律、規(guī)章寫入智能合約，通過智能合約對產品質量風險及時預警［61］，還有一些學者則提出利用數字簽名技術保證鏈上數據的安全性［62］。在此過程中，區(qū)塊鏈網絡節(jié)點間的交易無需第三方審核，縮短了產品的在途時間。區(qū)塊鏈在信息流領域的應用方案對比見表4。

表4　區(qū)塊鏈在信息流領域的應用方案對比

3.2　區(qū)塊鏈在物流領域的應用

物流是指物品從供應地向接收地的流通過程，將運輸、儲存、裝卸、搬運、包裝、流通加工、配送等環(huán)節(jié)有機結合起來實現用戶的要求［63］。物流不僅是全球經濟大環(huán)境下誕生的產物，也是促進經濟在全球范圍內發(fā)展的重要服務業(yè)。2018年，我國經濟和社會物流規(guī)模已達到283.1萬億元，我國已經成為全球最大的物流市場。雖然近幾年物流取得了很大發(fā)展，但是仍面臨幾大挑戰(zhàn)。

1）整個物流過程實現中容易造成去程或者返程的實際載容率比較低，甚至可能會出現空駛現象。物流運輸公司一直在尋找需要運輸的貨物，但這類數據往往會被重復或混淆，給物流運輸公司造成一定程度上的資源浪費。

2）參與整個物流運輸過程的利益相關者比較多，不僅包括產品的生產者、產品的加工運輸者，還包括產品的銷售者以及產品消費者。這些利益相關者對產品的可追溯程度不夠重視，一旦產品出現質量問題，容易出現各方相互推脫的現象。

3）在現代化運輸過程中，實時跟蹤貨物位置等動態(tài)信息早已成為服務的必選項，但目前使用的傳統(tǒng)GPS容易被惡意操控，不利于整個物流體系的發(fā)展。我國物流運輸業(yè)普遍存在散亂、規(guī)模小、數量多、社會化一體化差等特點，這些問題在公路運輸中尤為顯著。

由于區(qū)塊鏈具有分布式共享賬本、公開透明、不可篡改、可追溯等特性，研究人員正在探索使用區(qū)塊鏈技術解決供應鏈物流中存在的問題。

海上貨運對全球經濟發(fā)揮了重要作用，區(qū)塊鏈技術可以作為建立海上貨運跟蹤系統(tǒng)的有力工具。然而現有研究都集中于運輸數據，忽略了實際貨物移動和系統(tǒng)管理信息的一致性。文獻［64］中提出了一種與區(qū)塊鏈海上貨運供應鏈管理系統(tǒng)集成的數字身份管理方案，以減少信息不一致性。具體來說，參與海上貨運的一方P生成一個公鑰/私鑰對用于加密和簽署通信。一旦P的身份驗證通過，證書頒發(fā)機構將頒發(fā)數字證書給P，該證書包含了P的公鑰以及與P相關的身份信息，其他人也可使用該證書來識別P。與經典的公鑰基礎設施（Public Key Infrastructure， PKI）系統(tǒng)不同，證書的生成涉及多個機構并包含了審查程序，每個機構可以依次檢查P的信息，并決定是否簽署。然后，證書授權機構（Certificate Authority， CA）可以收集P的公鑰的所有簽名，生成一個組合證書。當P參與某些需要在區(qū)塊鏈中記錄的操作時，P會簽署相應的消息。當另一方需要驗證記錄是否有效時，他會通過檢查所包含的簽名來驗證數字身份。海上貨運供應鏈管理系統(tǒng)還包括跟蹤設備、RFID標簽、智能集裝箱等硬件技術，它們的數字身份存儲在硬件中，生成方式與參與系統(tǒng)的員工相同。當設備更新貨物信息時，會生成新的記錄，并使用私鑰進行簽名，然后將包含數字簽名的新記錄發(fā)送到系統(tǒng)中。其他節(jié)點可以通過設備的公鑰來驗證數字簽名的有效性，然后一起決定是否將新記錄更新到區(qū)塊鏈中。該方案提出的機制可以讓機構在參與者加入基于區(qū)塊鏈的貨物管理系統(tǒng)前對參與者進行交叉檢查，但該方案未考慮在實際實施過程中的成本。隨著數據量的增加，區(qū)塊鏈系統(tǒng)的吞吐量也是該方案未來繼續(xù)改進的一個方向之一。

文獻［65］中提出了一個區(qū)塊鏈技術與數據分析相結合的智能港口管理框架，以提高港口船舶物流運輸效率。船舶代理、碼頭、拖船公司、引航站和政府這五方都在該框架中共享信息，并將這些信息存儲在區(qū)塊鏈中。為了維護系統(tǒng)安全，該框架基于私有區(qū)塊鏈構成，只有通過政府檢查驗證的參與者才能加入和訪問區(qū)塊鏈網絡。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，所有通過驗證的參與者都可以訪問存儲的信息，由于該方案的共享信息并不包括敏感信息，因此不存在隱私泄露的問題。而且該系統(tǒng)主要針對信息共享而不是貨幣交易，因此，共識機制比工作證明或投票機制更適合該系統(tǒng)，可以實現快速交易。一方提供的信息可以直接上傳到鏈上，系統(tǒng)可以限制每一方的交易數量（每一方每分鐘最多一個交易）。這樣既能避免任何一方錯誤地寫入太多的交易，又能抵御黑客攻擊，保障了系統(tǒng)的安全性。該框架大幅提高了航運計劃的完整性，目前它作為一個基礎版本，可以作進一步的研究，而如何使用多源數據進行交叉驗證是該框架下一步改進的目標。

文獻［66］中研究了區(qū)塊鏈技術在飼料企業(yè)物流領域中的應用，并提出了一個相應的體系架構。產品的相關信息，包括生產該產品的工廠數據、產品的指控指標、產品的物流配送等信息全部存儲在區(qū)塊鏈上，區(qū)塊鏈技術貫穿于產品生產所需的材料運輸、產品完成生產以后的售賣以及運給客戶等物流過程的全部環(huán)節(jié)，發(fā)揮驗證追溯的作用。由于區(qū)塊鏈不可篡改的特點以及區(qū)塊鏈技術可追溯到的電子憑證，它可以明確界定物流運輸過程中各個參與方所承擔的責任，提高了物流運輸的效率和安全性。而且區(qū)塊鏈技術正被廣泛應用于飼料企業(yè)的物流系統(tǒng)，不僅可以最大限度地提高飼料企業(yè)的物流數據和信息傳輸的安全性，還使物流數據的傳遞更加富有時效和客觀價值。該方案在提高物流運輸效率的同時未涉及用戶的隱私保護，這仍是該方案未來需要努力的方向。

文獻［67］中提出了一個基于區(qū)塊鏈的物流監(jiān)控系統(tǒng)原型。在這個物流監(jiān)控系統(tǒng)中，通過區(qū)塊鏈收集并共享邏輯數據。該系統(tǒng)的功能使客戶和物流運營商以及其他所有的合作伙伴能夠在生態(tài)系統(tǒng)中追蹤貨物數據，并從系統(tǒng)中獲得他們自己的數據信息。該系統(tǒng)基于以太坊平臺實現，為實現包裹跟蹤提供解決方案，并為供應鏈中的每一筆交易提供一個開放的、不可更改的歷史記錄。該系統(tǒng)架構由四層組成，分別為物聯網層、數據層、業(yè)務層以及用戶層。文獻中提出的系統(tǒng)架構如圖7所示。系統(tǒng)流程主要分為用戶注冊階段、創(chuàng)建新物流事務、區(qū)塊鏈驗證、上鏈以及交易完成這五個階段。首先運營商為已注冊用戶，一個用戶記錄包含操作員信息、包裹信息、位置信息、時間信息等。當一個新的物流事務被創(chuàng)建時，一個新的區(qū)塊被傳播給物流網絡中的所有對等點。在所有參與者都驗證了新區(qū)塊之后，系統(tǒng)將區(qū)塊添加上鏈，與前一個塊鏈接，交易完成。該方案強調了區(qū)塊鏈在供應鏈系統(tǒng)中應用的高可用性及安全性，但尚未涉及用戶的隱私保護，這也是該方案未來需要努力的方向。

圖7　基于區(qū)塊鏈的物流監(jiān)控系統(tǒng)架構

文獻［68］中介紹了一個以區(qū)塊鏈技術為基礎的運輸建筑物資的供應鏈模型，用以解決建筑物資（鋼材、水泥、砂石和木材等）供應鏈存在的信息孤島等種種弊端，該架構基于聯盟鏈實現，參與區(qū)塊鏈的各個節(jié)點為采購方、運輸方以及施工方，建筑物資總量的需求由鏈上的各個參與方共同決定。建材供應商以及施工方的任務完成情況由智能合約實時記錄上鏈。當施工任務結束后，施工方和第三方監(jiān)督以及客戶驗證任務結束的信息，驗證通過以后，由被授權的節(jié)點將信息儲存在數據庫中，并向其他節(jié)點傳播。智能合約按時比對數據庫中的交易數據，滿足合約標準以后執(zhí)行合約的條款，并將執(zhí)行后的結果生成一個新的區(qū)塊，連接到已有區(qū)塊鏈的鏈尾，形成完整的建筑物資供應鏈區(qū)塊鏈。

近年來，中國港口的集裝箱吞吐量迅速增長。文獻［69］中提出利用區(qū)塊鏈技術建立一個拼箱出口平臺，整合且共享貨代機構與客戶之間的信息，節(jié)約運輸資源，優(yōu)化拼箱業(yè)務。拼箱出口平臺主要包括兩個信息模塊：一個包含無船承運人、公路承運人、貨物供應和拼箱倉庫的信息，提供可靠的提貨服務；一個包含車輛調度系統(tǒng)，通過GPS檢測車輛，安排最合適的路徑，提高運輸效率。系統(tǒng)給每個實物產品分配一個唯一的數字編碼，以確保實物產品真實性和原產地，為所有出口的實物產品創(chuàng)造一個可審計的物流記錄。托運人可以通過拼箱出口平臺直接找到合適的無船承運人，而不是聯系多家貨代機構，有助于簡化拼箱物流供應鏈，從而提高物流的透明度和準確性，通過消除流程中的第三方，降低了物流運營的時間和成本。

總結以上基于區(qū)塊鏈技術的物流運輸解決方案，可以了解到區(qū)塊鏈技術是如何應用在物流運輸領域中的。區(qū)塊鏈上的各個節(jié)點由整個物流運輸主體共同組成，包括產品生產、質量指標、工廠資料和配送等信息都存儲在區(qū)塊鏈中，利用共識算法和時間戳等技術確保上傳信息的真實性和及時性。一些解決方案建議使用區(qū)塊鏈技術跟蹤電子證據，一旦某個物流環(huán)節(jié)發(fā)生了問題，該區(qū)塊鏈的電子證據就無法被篡改，因此可以憑借區(qū)塊鏈上的電子證據明確每個參與方的責權。如果問題發(fā)生在特定環(huán)節(jié)，區(qū)塊鏈記錄可以用來界定各方應該承擔的責權和義務。另一些方案提倡結合物聯網與區(qū)塊鏈技術，及時更新產品從生產地到具體運輸過程中的環(huán)境溫度以及產品質量，并對交貨時的細節(jié)進行檢驗，全方位保證物流運輸過程中產品的質量。這些方案的對比如表5所示。

表5區(qū)塊鏈在物流領域的應用方案對比

3.3　區(qū)塊鏈在資金流領域的應用

資金流是貨幣流通的過程，資金是企業(yè)的根基，資金流通與供應鏈的運作密不可分，供應鏈中企業(yè)的資金運作狀況直接受到上游鏈以及下游鏈的影響，上游鏈和下游鏈的資金運作效率、動態(tài)優(yōu)化程度，直接關系到企業(yè)資金流通的運行質量［70］。中小微企業(yè)是整個國民經濟中重要組成部分，但是目前中小微企業(yè)在持續(xù)發(fā)展的同時仍然有很多困難，最困難的問題是融資難。導致中小微企業(yè)以及個人貸款融資難的原因主要有以下三個方面：

1）與大型企業(yè)相比，中小微企業(yè)經營規(guī)模小，擁有的資產相對較少，向銀行尋求融資幫助時，沒有一定量的不動產作為抵押物，信用風險和償債能力的風險相對較高［71］。銀行并不希望借錢給以信用擔保等作為主要融資方式和手段的中小微企業(yè)；相反地，信用風險低、償還能力高的大型企業(yè)更受銀行的青睞。

2）傳統(tǒng)的供應鏈系統(tǒng)存在信息造假的風險。銀行或其他資金提供方關心的不僅僅是企業(yè)能否按時還款，同時也關注企業(yè)上報的信息是否具有真實性。中小微企業(yè)與銀行之間存在信息壁壘，中小微企業(yè)的上報的信息數據有造假的風險［72］。銀行在不清楚貸款企業(yè)的真實經營情況的前提下，會采取相應措施來規(guī)避向中小微企業(yè)貸款融資的風險［73］。

3）由于受限于風險控制措施手段有限、操作效率低等影響，銀行在對中小微企業(yè)以及個體審核貸款融資的過程中的花費較大，這些花費增加了中小微企業(yè)的融資成本，導致中小微個體和企業(yè)不能及時獲得具有市場競爭力的融資和授信服務，需要自身承擔更高的融資費用［74］。

由于區(qū)塊鏈具有分布式共享賬本、公開透明、防篡改、可追溯等特性，研究人員正在探索使用區(qū)塊鏈技術解決中小微企業(yè)融資難的問題。

針對供應鏈金融上下游之間信息不對等、交易數據易篡改的問題，文獻［75］中提出了一個基于區(qū)塊鏈去中心化平臺的數據存儲框架。首先，該框架將區(qū)塊鏈與IPFS相連接，實現供應鏈資金流關鍵敏感數據鏈上、鏈下分開存儲，緩解區(qū)塊鏈存儲壓力，降低存儲成本；其次，對于鏈上數據，該框架提出一種雙鏈結構，分別為金融信息聯盟鏈以及關鍵文件信息聯盟鏈，通過設計并部署智能合約來訪問存儲于鏈上的數據。實驗結果顯示，該框架的存儲效率和拓展性相較于一般區(qū)塊鏈數據存儲框架均有顯著提升。該方案未來的研究方向包括改進區(qū)塊鏈共識機制以及繼續(xù)提升模型數據存儲性能。

文獻［76］中研究了一種將區(qū)塊鏈技術應用于中小型飼料企業(yè)金融的方案。該方案的核心思想是利用區(qū)塊鏈特有的分布式存儲、共識算法等功能，在核心企業(yè)、金融主體和供應商之間有效地共享和傳遞資源信息；同時區(qū)塊鏈不可篡改的技術屬性從根本上確保了上鏈數據庫中所有信息的完整、安全和有效。該方案基于區(qū)塊鏈的可編程特點，幫助金融機構實現了結算自動化，簡化了業(yè)務流程，節(jié)約了運營成本，為中小微飼料企業(yè)提供了一種創(chuàng)新性的金融融資模式，能有效緩解融資困難的問題。

文獻［77］中提出利用共識機制和智能合約等區(qū)塊鏈特有的功能解決新型農業(yè)經營主體融資難的問題，將農業(yè)生產歷史收益數據存儲上鏈，區(qū)塊鏈中存儲的數據都是透明可追溯的，有助于工作人員正確評估農業(yè)土地的貸款額度。同時，區(qū)塊鏈的去中心化特性最大限度地保障了資金流動雙方征信數據的一致性，消除了雙方之間的信息壁壘，建立了可靠的金融信用體系，進一步推動了農業(yè)金融的建設。

文獻［78］中提出了一個基于區(qū)塊鏈的存貨質押交易系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為四層架構，包括數據層、資源層、應用層和訪問層。數據層主要實現參與方身份認證以及存儲存貨質押整個流程數據，利用區(qū)塊鏈的不可篡改性，保證上鏈數據信息的完整、安全和有效；資源層主要傳遞不同參與方的征信數據，解決傳統(tǒng)交易的信用問題，簡化信用審核步驟；應用層通過設計智能合約，固定存貨質押處理流程規(guī)則，多方共同驗證交易的真實有效性；訪問層依據訪問權限的不同分為私有鏈和公有鏈，在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，無論公有鏈還是私有鏈都需要公鑰、私鑰以及數字簽名的驗證，驗證完成后，才能進行交易資產的轉移。該方案實現了多參與方共同協作，降低了企業(yè)的融資成本。

文獻［79］中研究了如何運用區(qū)塊鏈技術化解中小企業(yè)融資難的危機，提出了一個區(qū)塊鏈信用證信息傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)將銀行和買賣雙方連接起來，將開證、通知到付款的整個過程記錄為一個個節(jié)點，分布式地儲存在區(qū)塊鏈上，支持追蹤查詢，通過每一個節(jié)點的所有交易參與者都可以查看信用證業(yè)務的流程。利用區(qū)塊鏈高度信任與加密機制，數據可以在鏈上安全、高效地傳遞，不需要第三方監(jiān)管，可自動代理，實時結算。

區(qū)塊鏈技術的廣泛應用完善了傳統(tǒng)貿易和融資的架構，用一種標準化、電子化、智能化的信用平臺代替人工核查，不僅保護了各方的數據安全，同時加快了貸款資金審核過程，提升了融資效率，幫助中小微企業(yè)減少了融資費用。

總結上述利用分布式區(qū)塊鏈技術解決中小微企業(yè)融資困難的方案，能夠得出利用區(qū)塊鏈分布式記賬技術解決企業(yè)融資困難的方法可以使企業(yè)融資的各個參與者都成為區(qū)塊鏈上所有信息的記錄者、驗證人員和維護者，使每個參與者都能夠獲得公開、透明的資料，且都能夠負有對信息進行管理和維護的義務；利用區(qū)塊鏈不可篡改的技術性能，保證了上鏈數據的安全性、真實性及有效性；一些方案采用標準化、電子化、智能化的信用平臺替代了傳統(tǒng)的人工核查，在有效保證數據安全的前提下，大幅縮短了商業(yè)銀行貸款申請審批的流程，提升了貿易融資的效率，明顯地降低了中小微企業(yè)的融資費用和成本。

4 技術挑戰(zhàn)與展望

4.1　可拓展性

吞吐量小、信息處理速率低、高延遲、能源消耗高等問題仍制約著區(qū)塊鏈技術在供應鏈領域中的應用。

1）基于分布式賬本處理信息需要占據大量帶寬，信息處理速度偏低，制約了供應鏈節(jié)點的處理能力［80］。比特幣及以太坊都使用整個網絡共用一條鏈的單鏈方案，任意一個節(jié)點都有儲存及處理交易信息的職責，實際上區(qū)塊鏈系統(tǒng)的整體能力很大程度上取決于單個節(jié)點的處理能力。

2）隨著數據總量的增加，如何有效存儲、查詢區(qū)塊鏈上的供應鏈數據資源也是亟待解決的問題，目前區(qū)塊鏈的計算效率不高，在類似能源互聯網的應用上，區(qū)塊鏈還無法滿足實時性要求［81］。目前，依據各方獨立提供的數據，Fabric的交易吞吐量約為3 500 TPS，Corda的交易提供吞吐量約為1 000 TPS［82］，Quorum的交易吞吐量約為100 TPS，與比特幣（7 TPS）、以太坊（15 TPS）相比已有相當改善，但與傳統(tǒng)的數據庫系統(tǒng)相比，仍有著不小的差距。

3）使用區(qū)塊鏈技術對供應鏈能耗的浪費會對構建綠色供應鏈產生負面影響，礦工在區(qū)塊鏈網絡中挖礦時，持續(xù)的哈希值運算需要巨大的電力資源支持。以太網及比特幣驗證發(fā)生在鏈上的交易時，都用到了工作量證明機制，不僅需要大量為工作量證明機制而產生的大規(guī)模數字技術做驅動，還需要極其多的能量來保證計算機溫度正常。

針對上文提到的區(qū)塊鏈在供應鏈領域應用的拓展性問題，目前已經提出了幾種解決方案。一種解決方案如文獻［54］中提出的方案，用Merkle樹而不是傳統(tǒng)的Hash List驗證數據。這兩種數據結構都有驗證數據完整性的功能，都使用根哈希值確保數據的完整性，區(qū)別在于：在需要比對的數據量極其多的情況下，一旦根Hash值檢測到有不一致的交易數據時，Merkle樹可以快速找到導致不一致的數據塊，而Hash List只能通過遍歷完整的Hash List才能找到導致不一致的數據塊，顯然Merkle樹的效率更高。另一種解決方案如文獻［57］中提出的基于IPFS優(yōu)化的聯盟區(qū)塊鏈方案，IPFS能夠處理大量數據，并在塊鏈事務中放置不可變、永久的IPFS鏈接，而不必將數據本身放在塊鏈中，一定程度上解決了區(qū)塊鏈吞吐量小的問題。除了以上兩種方案，以太坊項目正在研發(fā)分片處理方案，即每個節(jié)點只處理一部分交易，也是減輕節(jié)點計算和存儲負擔的一個重要研究方向。此外，如何根據業(yè)務數量和交易數據設計多鏈架構，每條鏈負責不同的存儲業(yè)務，擴充系統(tǒng)的存儲空間也是改善及拓展區(qū)塊鏈性需要研究的問題之一。

4.2　隱私保護

以區(qū)塊鏈的去中心化為基礎，創(chuàng)建追溯責任機制和有力監(jiān)管組織機構，才能規(guī)避區(qū)塊鏈的安全漏洞。作為基于底層的協議和機制，區(qū)塊鏈本身就具有比較完善的安全性和保障機制，但在供應鏈管理中應用的安全性還有待檢驗。而且區(qū)塊鏈技術一方面利于促進供應鏈貿易中信息的公開和透明化，另一方面也能為不法分子的欺詐和違法犯罪提供契機。在隱匿交易的細節(jié)的前提下，驗證交易是否有效，是區(qū)塊鏈隱私保護的困難之一。但目前的共識機制仍存在漏洞，智能合約也有被攻擊的可能等。共識機制作為區(qū)塊鏈整體系統(tǒng)的中心，是保證總體系統(tǒng)安全性能的關鍵。迄今為止，眾多區(qū)塊鏈技術平臺先后宣稱研發(fā)了性能提高的共識機制，但在沒經過前提假設、形式化證明和數字建模之前，無法判斷這些共識機制是否安全。研究出既具有安全性又保證性能的共識機制，仍是目前最迫切的研究工作。

各大區(qū)塊鏈技術平臺都在為研發(fā)更完美的隱私保護方案而努力。比如，Corda采用Intel SGX（Software Guard eXtensions）技術實現了加密交易在enclave內的解密與驗證，使得處理每筆交易時的歷史交易驗證都在enclave內完成，從而避免了歷史交易數據的泄漏［83］。此外，如何將零知識證明、可信執(zhí)行環(huán)境、安全多方計算及同態(tài)加密等隱私保護方案與區(qū)塊鏈系統(tǒng)相結合，也是解決區(qū)塊鏈隱私性的一個重要研究方向。

4.3　標準化

供應鏈管理是區(qū)塊鏈技術在應用方面一個非常重要的領域，但目前供應鏈管理在如何有成效利用區(qū)塊鏈相關技術方面還沒有統(tǒng)一的標準。原因如下：

1）在區(qū)塊鏈技術應用的方面作規(guī)劃決策時，沒有全面考慮整個供應鏈管理存在的問題，研究領域僅僅集中在供應鏈金融以及供應鏈相關信任系統(tǒng)，并沒有把區(qū)塊鏈技術應用在供應鏈管理的各個領域。

2）沒有一個公認的原型作為區(qū)塊鏈技術的測試標準，測試區(qū)塊鏈技術不僅需要大量的技術支持，同時還需要大量的資金，普通企業(yè)無法承擔。

3）目前在督促核查區(qū)塊鏈應用方面還沒有完善的檢查制度，不能完全規(guī)避區(qū)塊鏈技術使用不當所帶來的風險。目前，我國的區(qū)塊鏈標準體系正在逐步完善，發(fā)展還不成熟，和建立完備的區(qū)塊鏈標準體系仍存在一定差距，還需要及時彌補區(qū)塊鏈細分領域標準空白，盡快推動并達成國內行業(yè)的一致共識。

中國的國際區(qū)塊鏈貨幣標準化體系建設相關工作于2016年底正式啟動，與目前國際貨幣標準化體系建設相關工作情況基本相同。根據初步統(tǒng)計，我國目前已發(fā)布區(qū)塊鏈/分布式賬本技術行業(yè)標準3項、省級以及地方性行業(yè)標準5項、群眾性行業(yè)標準34項。2017年5月我國發(fā)布了第一項關于開展區(qū)塊鏈獲得群眾認可參考的國家標準《區(qū)塊鏈參考架構》，之后陸續(xù)印發(fā)頒布了《區(qū)塊鏈數據格式規(guī)范》《區(qū)塊鏈智能合約實施規(guī)范》《區(qū)塊鏈隱私保護規(guī)范》和《區(qū)塊鏈存證應用指南》4項獲得群眾認可參考的國家標準［84］，區(qū)塊鏈標準體系的不斷完善為區(qū)塊鏈應用技術的發(fā)展提供了重要的參考依據。

4.4　成本

區(qū)塊鏈技術為解決供應鏈領域的問題提供了新的解決方案，但相較于中心化應用要耗費更多的硬件資源。不使用分布式技術時僅需建立一個中心化的服務器集群，將所有參與方需要使用的軟件集中安裝至這個服務器集群上，能減少額外的費用；而使用分布式技術則需要每個參與記賬的企業(yè)購買自己的服務器作為節(jié)點參與進來。此外，需要大量的RFID等相關的物聯網設備收集數據，設備的成本也是目前區(qū)塊鏈技術和供應鏈領域相融合的障礙之一。

為了最大限度地降低區(qū)塊鏈技術的成本，文獻［85］中提出了一種基于側鏈技術的供應鏈溯源解決方案，通過智能合約實現供應鏈中的產品信息溯源，利用側鏈技術將區(qū)塊鏈上的每筆交易開銷降低至0.07元；文獻［86］中提出了一種融合雙區(qū)塊鏈的征信數據存儲和查詢方案，一條鏈用于存儲實時征信數據，一條鏈用于存儲個人征信報告，有效降低了數據冗余，節(jié)約了區(qū)塊鏈的存儲空間成本。除此之外，不同區(qū)塊鏈平臺提出的輕節(jié)點解決方案，也是未來研究降低區(qū)塊鏈成本的一個重要方向。

5 結語

利用區(qū)塊鏈技術的去中心化、不可篡改、具有數據可追溯性等優(yōu)勢，可以解決供應鏈目前面臨的一些問題。本文介紹了區(qū)塊鏈技術在供應鏈領域的應用，對比分析了目前國內外提出的一些利用區(qū)塊鏈技術解決供應鏈的經典案例，并梳理了各個方案的優(yōu)勢及缺陷；闡述了供應鏈的運作特性以及目前面臨的挑戰(zhàn)，包括區(qū)塊鏈技術的拓展性問題、隱私保護以及區(qū)塊鏈標準化完善等方面。

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Current research status and challenges of blockchain in supply chain applications

GE Lina1，2，3， XU Jingya3，4*， WANG Zhe1，2，4， ZHANG Guifen1， YAN Liang1，3， HU Zheng1，3

（1，，530006，；2（），530006，；3，，530006，；4，，530006，）

The supply chain faces many challenges in the development process， including how to ensure the authenticity and reliability of information as well as the security of the traceability system in the process of product traceability， the security of products in the process of logistics， and the trust management in the financing process of small and medium enterprises. With characteristics of decentralization， immutability and traceability， blockchain provides efficient solutions to supply chain management， but there are some technical challenges in the actual implementation process. To study the applications of blockchain technology in the supply chain， some typical applications were discussed and analyzed. Firstly， the concept of supply chain and the current challenges were briefly introduced. Secondly， problems faced by blockchain in three different supply chain fields of information flow， logistics flow and capital flow were described， and a comparative analysis of related solutions was given. Finally， the technical challenges faced by blockchain in the practical applications of supply chain were summarized， and future applications were prospected.

information flow; logistics; capital flow; supply chain; blockchain

1001-9081（2023）11-3315-12

10.11772/j.issn.1001-9081.2022111758

2022?11?23；

2023?02?12；

國家自然科學基金資助項目（61862007）。

葛麗娜（1969—），女，廣西環(huán)江人，教授，博士，CCF會員，主要研究方向：信息安全、物聯網、智能計算； 徐婧雅（1998—），女，江蘇鹽城人，碩士，CCF學生會員，主要研究方向：網絡與信息安全、區(qū)塊鏈； 王哲（1991—），男，河南南陽人，副教授，博士，CCF會員，主要研究方向：能源收集網絡、邊緣計算、傳感器云、物聯網； 張桂芬（1974—），女，廣西南寧人，副教授，碩士，CCF會員，主要研究方向：信息安全、物聯網、智能計算； 顏亮（1996—），女，湖南漣源人，碩士，主要研究方向：網絡與信息安全、區(qū)塊鏈； 胡政（1996—），男，廣西賀州人，碩士，主要研究方向：網絡與信息安全、區(qū)塊鏈

TP399

A

2023?02?15。

This work is partially supported by National Natural Science Foundation of China （61862007）.

GE Lina， born in 1969， Ph. D.， professor. Her research interests include information security， internet of things， intelligent computing.

XU Jingya， born in 1998， M. S. Her research interests include network and information security， blockchain.

WANG Zhe， born in 1991， Ph. D.， associate professor. His research interests include energy harvesting networks， edge computing， sensor-clouds， internet of things.

ZHANG Guifen， born 1974， M. S.， associate professor. Her research interests include information security， internet of things， intelligent computing.

YAN Liang， born in 1996， M. S. Her research interests include network and information security， blockchain.

HU Zheng， born in 1996， M. S. His research interests include network and information security， blockchain.