區(qū)塊鏈的融合賦能

技術(shù)優(yōu)勢

區(qū)塊鏈目前尚無統(tǒng)一的定義，在中國信息通信研究院《區(qū)塊鏈白皮書(2019)》中定義為：區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N由多方共同維護(hù)，使用密碼學(xué)保證傳輸和訪問安全，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)一致存儲、難以篡改、防止抵賴的記賬技術(shù)；在中國人民銀行《金融分布式賬本技術(shù)安全規(guī)范》中定義為：分布式賬本技術(shù)是密碼算法、共識機(jī)制、點(diǎn)對點(diǎn)通訊協(xié)議、分布式存儲等多種核心技術(shù)體系高度融合形成的一種分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計算范式。區(qū)塊鏈的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、數(shù)據(jù)共享、歷史溯源、數(shù)據(jù)防篡改、價值自動傳遞等優(yōu)勢。

去中心化

去中心化是區(qū)塊鏈最突出、最本質(zhì)的特征。區(qū)塊鏈技術(shù)不依賴于額外第三方管理機(jī)構(gòu)或硬件設(shè)施，沒有傳統(tǒng)中心管制。通過分布式核算、分布式存儲及共識機(jī)制，各個節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)信息自我驗(yàn)證、傳遞和管理。傳統(tǒng)中心化網(wǎng)絡(luò)與去中心化網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)區(qū)別如圖2所示。

數(shù)據(jù)共享

圖1 區(qū)塊鏈基本結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 中心化（左）與去中心化（右）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對比圖

區(qū)塊鏈中每個主體都可擁有完整的賬本副本，通過共識機(jī)制保證多個主體間數(shù)據(jù)一致性，鏈上的所有節(jié)點(diǎn)能夠在去信任的環(huán)境下自由安全地交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息透明、數(shù)據(jù)共享。

歷史溯源

區(qū)塊鏈中除第一個區(qū)塊外，每個區(qū)塊都包含了前一個區(qū)塊信息，使得每個區(qū)塊都能找到前面的節(jié)點(diǎn)，從而形成完整的交易鏈條。區(qū)塊鏈上的每一條交易數(shù)據(jù)，都可以通過鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)追本溯源進(jìn)行驗(yàn)證。

數(shù)據(jù)防篡改

存有交易數(shù)據(jù)的區(qū)塊按照時間順序持續(xù)追加到鏈的尾部，要修改數(shù)據(jù)，就必須重新生成它之后的所有區(qū)塊，修改成本極高，也就可以防止區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)被篡改。

區(qū)塊鏈技術(shù)原理

區(qū)塊鏈技術(shù)是多種技術(shù)組合創(chuàng)新的全新分布式基礎(chǔ)架構(gòu)。在區(qū)塊鏈技術(shù)中，使用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲和驗(yàn)證數(shù)據(jù)；使用共識機(jī)制來生成和更新數(shù)據(jù)，并保證多個節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的一致性；使用P2P網(wǎng)絡(luò)開展節(jié)點(diǎn)之間的通信；使用密碼學(xué)相關(guān)技術(shù)來確保數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全性；使用智能合約來處理數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈技術(shù)通過多方共同參與維護(hù)的多中心化賬本，提升了數(shù)據(jù)存儲和計算的安全可信。

價值自動傳遞

區(qū)塊鏈技術(shù)以通證（Token）為價值媒介和激勵手段，構(gòu)成各方利益統(tǒng)一的共享經(jīng)濟(jì)體系，同時依靠智能合約的自動化處理實(shí)現(xiàn)價值傳遞去中介化，優(yōu)化價值相關(guān)的業(yè)務(wù)協(xié)作機(jī)制和流程，從而可以有效提升交易效率，降低交易成本。

這些特點(diǎn)與優(yōu)勢可以保證區(qū)塊鏈的“誠實(shí)”與“透明”，為區(qū)塊鏈創(chuàng)造信任、廣泛應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。

頂層框架探索

交通運(yùn)輸業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性、服務(wù)性和先導(dǎo)性行業(yè)，探索區(qū)塊鏈技術(shù)在智能交通行業(yè)的前景及應(yīng)用，將有效降低數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)損壞的成本，增強(qiáng)參與交通管理各方之間的聯(lián)系，解決交通擁堵、交通安全、環(huán)境污染等問題。因此，進(jìn)行交通運(yùn)輸區(qū)塊鏈頂層框架設(shè)計很有必要。

如圖3所示，交通運(yùn)輸區(qū)塊鏈頂層框架設(shè)計以全國交通運(yùn)輸業(yè)數(shù)據(jù)（公路、鐵路、水運(yùn)、航空）作為主數(shù)據(jù)鏈，以區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)記錄層（包括區(qū)塊鏈賬本和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)倉庫），大數(shù)據(jù)控制層與區(qū)塊鏈賬本之間采用智能合約等中間件完成數(shù)據(jù)交互，從而更好地開展交通運(yùn)輸行政執(zhí)法行業(yè)管理和公共服務(wù)，為交通運(yùn)輸業(yè)數(shù)據(jù)交換共享、業(yè)務(wù)流程優(yōu)化提供頂層框架，以實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸全過程的數(shù)據(jù)透明化、清晰化。

核心內(nèi)容構(gòu)建

在完成交通運(yùn)輸區(qū)塊鏈頂層框架設(shè)計的基礎(chǔ)上，交通運(yùn)輸區(qū)塊鏈研究分為交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)有效上鏈、交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)可控共享、交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)安全保障、交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)隱私保護(hù)四個核心內(nèi)容，如圖4所示。

交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)有效上鏈：交通運(yùn)輸信息海量、龐大，多數(shù)數(shù)據(jù)價值具有時效性，將交通運(yùn)輸行業(yè)中關(guān)鍵性的、需要共享的重要數(shù)據(jù)存儲于區(qū)塊鏈，將普通性的、無需共享的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲在傳統(tǒng)交通信息庫當(dāng)中，從而可以保障關(guān)鍵交通運(yùn)輸信息的有效上鏈。

交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)可控共享：交通運(yùn)輸信息管理系統(tǒng)與信息交互存在著“信息孤島”問題。基于區(qū)塊鏈的權(quán)限控制機(jī)制，可以將各地區(qū)、各部門、各企業(yè)的交通運(yùn)輸參與方進(jìn)行權(quán)限分層，各方根據(jù)自身職責(zé)制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享權(quán)限，從而形成區(qū)塊鏈成員服務(wù)管理模塊，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸信息可控共享。

圖3 交通運(yùn)輸區(qū)塊鏈頂層框架

圖4 交通運(yùn)輸區(qū)塊鏈核心內(nèi)容圖

交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)安全保障：交通運(yùn)輸涉及多方主體之間各類信息，信息安全尤為重要。基于區(qū)塊鏈的密碼學(xué)技術(shù)，可以保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問安全，通過安全的可信機(jī)制解決多方之間的信任問題。

交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)隱私保護(hù)：基于區(qū)塊鏈的國密級加密算法對交通運(yùn)輸信息中的隱私數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，從而可以保證數(shù)據(jù)在存儲端和應(yīng)用端不被非法查看和泄露，保障共享數(shù)據(jù)不涉及隱私。通過對交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)全生命周期進(jìn)行管控，可以有效保護(hù)國家數(shù)據(jù)秘密、商業(yè)秘密和個人隱私。