基于區塊鏈技術的多式聯運電子客票研究

劉 燃，徐 聰，申國林，王鵬飛，黃傲雪

（航天信息股份有限公司，北京 100195）

0 引言

隨著電子憑證的興起，電子客票在航空、鐵路、公路及水路等運輸方式中相繼推廣[1]，但是存在不同客運方式的電子客票服務水平不齊、信息系統孤島化、報銷憑證未電子化等問題。通過引入區塊鏈技術，可以解決這些難題，實現客運數據資源共享，形成優勢互補。

1 多式聯運電子客票需求分析

1.1 電子客票業務需求

目前，我國民航、鐵路、道路及水路等幾種主要客運方式已先后開展了電子客票應用工作，為跨方式的客運電子票務服務打下了良好的基礎[2]。然而，現行多式聯運電子客票仍然存在不足之處，主要體現在以下3個方面。

（1）多式聯運電子客票的數據來源于不同客運主體及其信息系統，不同客運方式的電子客票服務發展水平參差不齊，且客票由各個運輸主體分別出具，不同客運主體在數據交換方面缺乏信任。

（2）現行電子客票與電子發票存在巨大差異，而電子客票與電子發票一樣，是可報銷和抵扣的重要憑證，其差異性導致電子客票企業在報銷和抵扣環節存在不便利之處，電子客票數據也未進入國家稅務局的金三底賬庫。

（3）現行電子客票在報銷前需要前往站點，在專用機器上進行打印，再以紙質形式郵寄給企業報銷，而企業也需要對收到的客票進行驗證，此過程存在易丟失、易偽造、易被篡改等問題，且增加了報銷成本。

1.2 基于區塊鏈技術的多式聯運電子客票的優 越性

目前，區塊鏈技術在工業互聯網、醫療、金融、保險、物流及稅務等領域的應用方面取得豐碩成果。區塊鏈具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護、公開透明等特點[3-4]，完美匹配了多式聯運電子客票的需求與邏輯[5]。其與多式聯運電子客票相符合的特性如下。

（1）區塊鏈的去中心化構建了參與多式聯運成員間的信任機制。區塊鏈技術不依賴額外的第三方管理機構或硬件設施，參與多式聯運的鐵路、道路、航空等客運主體可組建一個聯盟鏈而不需要再引入信任的第三方機構[6]。

（2）區塊鏈的安全機制確保了成員和旅客數據的安全性、防篡改性及可追溯性。區塊鏈采用包括身份認證、訪問控制及對關鍵數據進行加密后上鏈的方式，確保數據的安全性；參與多式聯運的節點記錄所有歷史交易信息，保證數據可追溯；通過區塊鏈的共識機制保證旅客數據的防篡改性。

（3）區塊鏈的智能合約可滿足多式聯運的個性化需求。在多式聯運中，參與的成員可根據旅客實際購票、憑票乘車及憑票報銷等應用場景共同定制智能合約。

2 基于區塊鏈技術的多式聯運電子客票總體架構設計

2.1 系統架構

多式聯運電子客票總體系統架構如圖1所示。

圖1 系統架構

系統整體主要由基礎層、區塊鏈核心層、應用服務層、應用接口層以及應用層5部分組成。

區塊鏈核心層包括區塊鏈管理系統、區塊鏈運維系統、區塊鏈基礎設施（節點），構成了整個系統的基礎設施，并通過管理運維系統為區塊鏈基礎設施提供可視化的管理運維功能。區塊鏈核心層也為整個系統提供安全保障，包括身份認證、訪問控制、隱私保護、安全評估、漏洞掃描以及審計監管。

應用服務層結合多式聯運業務的特點，為參與成員提供統一的身份認證服務。同時，根據多式聯運的業務場景提供運力資源整合服務、電子客票的生成開具服務以及電子客票核準監管服務。

應用接口層主要為上層應用提供集成化的接口服務。上層業務應用層的系統主要是旅客使用的客戶端系統及各客運主體的信息管理系統。

2.2 系統功能

電子客票從開具到報銷的全流程涉及的系統包括12306App、民航App等其他可購買電子客票的用戶端系統、旅客聯運綜合服務平臺、電子發票服務平臺、身份認證和區塊鏈等相關支撐平臺、政府監管方系統以及運輸服務商原有的運輸服務信息管理系統。

用戶端系統主要提供訂單查詢、發票開具、發票沖紅、發票報銷以及開票信息配置等功能。旅客聯運綜合服務平臺系統主要提供訂單和票據管理、運力資源整合等功能。平臺端電子發票服務平臺主要提供發票數據整合、發票版式生成、發票交付以及發票歸集等功能。政府監管系統主要提供發票號段下發、加蓋電子簽章以及發票監管等功能。支撐平臺系統主要提供身份認證、區塊鏈網絡管理、成員管理、智能合約管理、節點管理運維以及證書管理等功能。

2.3 信息處理流程

電子客票從開具到報銷的典型信息處理流程如圖2所示。

圖2 信息處理流程

（1）旅客登錄App；

（2）查詢本旅客歷史出行訂單信息；

（3）根據訂單狀態和訂單開票狀態，選擇未開具電子客票的訂單，申請開具電子客票，填寫相關信息后向電子發票服務平臺發送申請；

（4）電子發票服務平臺中的發票開具系統接收到開票請求后，整合電子客票的開票信息，此時，區塊鏈中的銷售方節點使用私鑰進行簽名，簽名后向稅務局發出核準信息申請；

（5）稅務局核準服務管理系統核準信息申請后獲得發票號碼、代碼、校驗碼等數據，并將簽名后的電子客票文件發送至電子發票服務平臺的票據交付系統；

（6）票據交付系統將發票信息返回給旅客聯運綜合服務平臺；

（7）旅客聯運綜合服務平臺根據旅客填寫的手機號和郵箱信息，將電子客票版式文件推送給用戶；

（8）旅客選擇已開具的電子客票報銷，系統將電子客票信息推送至旅客所在的企業，并將旅客的開票信息和電子客票的報銷狀態上鏈。

3 結語

本研究在現有航空、鐵路及公路售票系統的基礎上，結合區塊鏈分布式動態組網技術、共識機制以及智能合約技術，解決多參與方協作業務中的信任及高效交易問題，為應用落地提供關鍵的技術支撐。利用區塊鏈共識機制，保護旅客隱私信息數據不被隨意篡改，實現旅客出行“行為痕跡”的可追溯。旅客使用一個App即可實現民航、鐵路、公路等交通方式的安全無縫對接，提高了旅客出行體驗，增加各交通行業的運營收益，促進我國電子客票的推廣和良性發展。