區(qū)塊鏈技術在物流領域應用研究綜述

易 強，楊慧敏，王柯欣

（東北林業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 150040）

1 引言

物流業(yè)作為國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，其優(yōu)化升級對加快商品流通、促進消費、推動國民經(jīng)濟發(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的底層協(xié)議，在經(jīng)過多年成功運行后，其影響力已然超過比特幣本身，逐漸擴散到物流等領域，2016年國務院將區(qū)塊鏈列入戰(zhàn)略性前沿技術布局中[1]。作為一項新興的戰(zhàn)略性前沿技術，區(qū)塊鏈技術與物流領域相融合的研究與實踐也不斷向前發(fā)展，是加快推進物流產(chǎn)業(yè)轉型升級的重要支撐。

2 區(qū)塊鏈技術概述

2.1 區(qū)塊鏈定義

目前為止針對區(qū)塊鏈的定義，各研究領域都沒有統(tǒng)一的結論：從數(shù)據(jù)出發(fā)，區(qū)塊鏈是按時間序列將區(qū)塊相連接并同時加密的鏈式數(shù)據(jù)結構、一種帶激勵的去信任的以博弈論為基礎的新型分布式計算范式（或分布式賬本技術）、一個如同HTTP的網(wǎng)絡底層協(xié)議[2-4]；從賬本的角度考慮，區(qū)塊鏈技術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，從起始頁到終點頁都已固定，無法修改或是以共識機制為基礎、區(qū)塊鏈上所有成員共同參與維護的一個公開性質(zhì)的大賬簿[5-6]。

2.2 區(qū)塊鏈特點

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

（1）分布式結構與集體維護。將區(qū)塊鏈搭建在分布式網(wǎng)絡之中，同時去除第三方機構參與管理，讓系統(tǒng)各節(jié)點共同維護與更新數(shù)據(jù)，各節(jié)點權利與義務相等，若節(jié)點產(chǎn)生損壞也不會影響系統(tǒng)的運作。

（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式區(qū)塊結構，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。

（3）建立信任。區(qū)塊鏈技術以數(shù)學原理和程序算法為基礎運行，系統(tǒng)運行狀況公開透明，不需要第三方機構進行信用背書，只通過雙方達成共識建立信任關系。

（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限，有選擇的對內(nèi)部成員開放讀取權限，不公開信息，適用于機構內(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的區(qū)塊鏈，成員必須是有權限限制的訪問，相關信息會被系統(tǒng)保護，適用于供應鏈或銀行間的聯(lián)盟。

3 區(qū)塊鏈在物流領域研究現(xiàn)狀

區(qū)塊鏈技術的優(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)塊鏈技術的可追溯、不可篡改、互信等特性，使區(qū)塊鏈技術不被局限地應用于比特幣等金融領域中，所以本文將從物流相關領域中的應用進行介紹。

3.1 跨境電商中的應用

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，達到有效舉證與追責；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)，檢查人員通過實名注冊來記錄制造商與供應商的賬本信息對跨境貨物進行分辨，從而保障貨物安全出入境，減少假冒偽劣問題[9-11]；分布式儲存與點對點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)管標準的差異性、藥品在國際流通中品控與安全、跨境信息共享帶來的技術障礙，初步構建了處方藥跨境貿(mào)易平臺，其核心模塊為：（1）去中心化的鏈上審批體系：以公有鏈基礎結合醫(yī)藥貿(mào)易本來設計特有的協(xié)議和藥品數(shù)據(jù)審批的共識機制，對處方藥進行鏈上審批并驗證記賬。（2）透明化的智能合約認證體系：主要是將處方改為區(qū)塊電子處方，同時將醫(yī)生的開具處方的權限數(shù)據(jù)庫放在區(qū)塊鏈上，達到自動保存和審批驗證的效果。（3）全鏈監(jiān)控的醫(yī)藥追溯體系：以物聯(lián)網(wǎng)技術對處方藥品的生產(chǎn)、加工和運輸進行動態(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)易平臺的實現(xiàn)難點在于各國政府能否主導性參與[12]。

張衍斌基于區(qū)塊鏈技術構建跨境電子商務生態(tài)圈來解決中歐貿(mào)易市場結構和環(huán)境差異所帶來的信用風險、跨境監(jiān)管與供應鏈管理等問題，同時提出區(qū)塊鏈技術所存在的如交易時間與效率滯后、安全風險等問題[13]。許嘉揚研究了基于區(qū)塊鏈技術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提出了解決方案[14]。Hao 等對如何保護基于區(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)中實現(xiàn)安全快速支付的方法“FastPay”，并通過對樣機的比較，初步驗證其有效性[15]。Lind 等則介紹Teechain（雙層支付網(wǎng)絡）來執(zhí)行交易并利用可信執(zhí)行環(huán)境（TEE）保護來進行高效、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)絡的鏈外交易和定時訪問區(qū)塊鏈進行檢測的方式而產(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）[16]。Xu 等將區(qū)塊鏈應用于進口產(chǎn)品可追溯項目的追溯系統(tǒng)中，讓原有項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的AMART 合同對追溯產(chǎn)品進行合法性檢查，達到對進口產(chǎn)品供應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)塊鏈技術給跨境電商帶來了更大的發(fā)展前景，在各國政府主導性推動的前提下，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 供應鏈中的應用

現(xiàn)也會有一些風險隱患，比如利用區(qū)塊鏈技術的一些缺陷來對跨境支付行為進行攻擊等。

供應鏈作為一條涉及從上游供應商到下游客戶并包含著信息流、資金流和物流持續(xù)流動的復雜鏈條,同時鏈中的各個節(jié)點企業(yè)時刻進行著協(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現(xiàn)供應鏈參與方從原料供應商到零售商的所有業(yè)務流程實現(xiàn)信息上鏈，隨時為被授權的參與方提供信息查詢與回溯[18]。

賈建華等將供應鏈各業(yè)務流程定義為各關鍵事件（包裝、運輸、裝運、加工等）和關鍵數(shù)據(jù)（位置、時間、參與方等），進而理清了復雜的供應鏈流程，如圖3 所示，構建基于EPCIS 的設計理念、以Hyperledger Fabric 和Hyperledger Composer作為區(qū)塊鏈的底層架構的追溯系統(tǒng)，實現(xiàn)追溯業(yè)務的通用性需求和數(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)分析來構建供應鏈社會可持續(xù)性管理（BSCSSM）系統(tǒng)管理上下游業(yè)務，提高供應鏈的可持續(xù)性、透明度與負面行為的可追溯，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等對食品供應鏈案件進行了調(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鏈，并考察可追溯性的作用，結果表明在某些行業(yè)使用區(qū)塊鏈技術前，必須對供應鏈系統(tǒng)進行修改，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、組織和環(huán)境因素是否會影響在供應鏈中使用區(qū)塊鏈的問題，采用技術-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、復雜性、高層管理支持則是抑制因素[22]。Hofman 針對供應鏈解決方案數(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)塊鏈的基礎設施快速部署進行共享數(shù)據(jù)[23]。

圖3 業(yè)務流程數(shù)據(jù)化

雖然區(qū)塊鏈技術在供應鏈中的應用廣泛，但是各領域內(nèi)的供應業(yè)務交錯復雜、種類多樣，同時也不可能為各個不同的供應鏈單獨搭建信息追溯系統(tǒng)。因此構建的追溯系統(tǒng)就需要有一定的通用性，同時也應考慮到行業(yè)特點，對供應鏈追溯系統(tǒng)進行適當修改，滿足邊界條件，從而達到個性化要求。

3.3 智慧物流中的應用

智慧物流作為一種新型、高層次的物流形式，它利用信息技術與各種智能化控制設備的有機結合，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、強化商品流通的品控效率、改善客戶服務質(zhì)量有明顯作用，同時它以信息技術為橋梁來聯(lián)系各方，從側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建關于智能云箱的集裝箱智能化管理運營平臺，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，最終達到簡化物流運輸復雜流程的目的[26]。柯君卓等探討了將區(qū)塊鏈運用到最后一公里配送問題中，得出可以保護個人交易信息不被泄露、減少倉庫配送點、智能規(guī)劃配送路線等益處[27]。李曉萍等基于區(qū)塊鏈技術設計了以物流服務集成商為主導的信息平臺，為供應鏈企業(yè)提供商品溯源、智能物流運輸與庫存管理等服務[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)體系結構，能夠支持物聯(lián)網(wǎng)進行安全、分散的數(shù)據(jù)分析，并根據(jù)現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)標準參數(shù)進行比較評估，從而降低了準確性、延遲、集中化以及安全和隱私等問題帶來的危險[29]。Rozman 等研究了一種通過自主擴展物流節(jié)點的物流平臺，它以物聯(lián)網(wǎng)技術作為通信方式、以區(qū)塊鏈技術實現(xiàn)信息公開，形成一個數(shù)字化的分布式節(jié)點網(wǎng)絡平臺，該平臺利用實驗室模型得出了初步的實現(xiàn)結果[30]。Rathee 等將區(qū)塊鏈技術應用于通信物聯(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，能夠實時提供保密和保護控制，從而減少針對智能物聯(lián)網(wǎng)設備而產(chǎn)生的可能存在的一些惡意威脅，該技術與傳統(tǒng)方法相比較，有更大的成功率[31]。

區(qū)塊鏈技術融入智慧物流對數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析有著很好的改善與提升：區(qū)塊鏈技術使各參與企業(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)進行有效整合，保證數(shù)據(jù)安全透明與可信度，增強預測的精確度，從而提升物流效率；讓以區(qū)塊鏈為基礎相連接在同一網(wǎng)絡中的物聯(lián)網(wǎng)智能設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

區(qū)塊鏈技術在物流領域中的擴散為解決行業(yè)痛點提供了新思路，對整個物流業(yè)有著提質(zhì)增效的顯著作用，其應用可進一步加快物流的智能化進程，推動物流產(chǎn)業(yè)升級。但是區(qū)塊鏈技術在物流相關領域的應用也需要進一步的研究與實踐，進而滿足相關領域內(nèi)的個性化需求與行業(yè)特性，同時也應注意區(qū)塊鏈技術的引進必然會給物流行業(yè)帶來一些新問題：節(jié)點儲存數(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。