區塊鏈采用決策路徑優化研究
——基于供應鏈視角

哈爾濱學院經濟管理學院 王 東

一、引言

區塊鏈最早應用于加密貨幣領域，其在比特幣、以太坊等領域應用的成功案例預示著區塊鏈技術存在巨大發展潛力。目前，諸多經濟體、行業和企業都在探索利用區塊鏈技術改善其業績。2021年3月公布的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》將區塊鏈列為七大新興數字產業之一，明確提出了區塊鏈技術創新、應用發展、監管機制完善的發展方向。國際數據公司（IDC）發布的區塊鏈支出報告預測，2024年全球區塊鏈市場將達到190億美元。然而，區塊鏈技術雖是突破性的，但用于比特幣和以太坊的區塊鏈解決方案并非萬能，更非賦能其他特定場景的唯一選擇。那么，其他特定場景的區塊鏈采用決策如何進行？本文以供應鏈作為特定場景對此展開討論。首先，歸納區塊鏈類型及特點；其次，對既有區塊鏈采用決策框架進行分析，并總結不足之處；最后，提出融入替代技術方案的優化框架，并對供應鏈場景下區塊鏈技術采用路徑進行展示。

二、區塊鏈的類型及其特點

過往文獻對區塊鏈（Blockchain）的定義各有表述。作為區塊鏈技術應用的代表性文獻，Nakamoto的文章中并未出現過“Blockchain”，而是使用“Distributed Timestamp Server（分布式時間戳服務器）”這一術語。Ioini等認為，區塊鏈屬于一種分布式賬本，可以被理解為是一類分布式數據庫，或稱為“共享賬本”。Wust等認為，在參與者之間用于記錄、管理和自動化處理業務的法律協議、分布式賬本平臺可以被理解為是一個去中心化的數據庫，但其在本質上又不同于區塊鏈。Koens等認為，數據庫包括中央數據庫和分布式數據庫，并強調中央數據庫中數據集中存儲，中央賬本是一個包含交易互動的中央數據庫。Mattila等認為，分布式賬本是一個包含交易互動信息的分布式數據庫。因為未知的參與者可從賬本中讀取和寫入數據，并就賬本狀態達成共識，所以可以認為區塊鏈是分布式賬本技術（DLT）的特殊形式，或具有分布式多版本并發控制的單純數據結構。

（一）去中心化區塊鏈與中心化區塊鏈

Lai將區塊鏈分類為“去中心化區塊鏈”和“中心化區塊鏈”，兩者之間的區別在于誰被允許參與網絡、執行共識協議和維護共享賬本。比特幣場景下的去中心化區塊鏈中，每個參與者都有相同權限，組織內部由參與者共同管理，并投票決定個體的訪問權限水平。通常情況下，公共區塊鏈（以下稱公共鏈）是去中心化，或稱為強去中心化的區塊鏈，而私有區塊鏈（以下稱私有鏈）是弱中心化的架構。

（二）公共鏈

公共鏈的驗證節點遍布世界各地，參與者共同記賬、維護區塊鏈上的所有交易數據。比特幣、以太坊就是公共鏈的代表。公共鏈能夠穩定運行得益于其特定的共識機制，如比特幣塊鏈工作量證明（PoW）、以太坊權益證明（PoS）、代幣（Token），能夠激勵所有參與節點“愿意主動合作”并共同維護鏈上數據的安全性。公有鏈中，除非控制了一定程度的算力，否則幾乎不會出現篡改交易數據的情況。但要注意的是，公共鏈需要權衡強去中心化和低吞吐量的問題。

（三）私有鏈

隨著區塊鏈技術逐漸拓展應用場景，區塊鏈的強去中心化、全員參與、激勵機制等屬性被削弱。當某種場景只需要用到區塊鏈的信任機能和通過較少節點也能達到拜占庭容錯時就誕生了私有鏈。相比需要通過大多數節點進行交易驗證的公共鏈，私有鏈的交易速度更快、成本更低。另外，相比中心化數據庫，私有鏈能夠防止內部節點篡改數據，即便出現故意隱瞞或篡改數據的情況也很容易被發覺。私有鏈相較公共鏈更適合于企業環境。目前，許多供應鏈、銀行業和醫療保健領域的供應商數據交換大多采用私有鏈架構。

（四）聯盟區塊鏈

聯盟區塊鏈（以下稱聯盟鏈）屬于私有鏈范疇，只是私有程度不同，但其權限設計要求較私有鏈復雜，這使得聯盟鏈比私有鏈更具可信度。超級賬本（Hyperledger）是聯盟鏈的代表。因為始終可以保證網絡中至少有一個選定的節點來維護平臺，就使得聯盟鏈減少了網絡輸出緩慢和交易過程延遲等問題的發生。通常情況下，聯盟鏈使用算法相對簡單的共識協議來驗證交易信息，所以消耗能量更少。

從表1中可以看到，公共鏈更適合對可信度、安全性有很高要求而對交易速度不苛求的應用場景，私有鏈或聯盟鏈更適合對注重隱私保護、交易速度和內部監管等要求高的應用場景。所謂的區塊鏈三角困境（Blockchain Trilemma）強調，目前的區塊鏈框架設計無法同時達成去中心化、安全和高性能這三個特性。因此，無論是公共鏈、私有鏈還是聯盟鏈都各有不足，又各具優勢。潛在主體面對區塊鏈采用決策問題時應根據所處環境、場景及所具備條件進行決策。

表1 公共鏈、私有鏈與聯盟鏈的比較

三、既有區塊鏈采用決策框架分析

（一）決策方案

目前，對于潛在主體如何進行區塊鏈采用決策，既有文獻、互聯網資料已有提案和建議。本文選取10個代表性的決策方案（表2）進行分析，并總結3個決策路徑類型，即路徑A：是否應采用區塊鏈；路徑B：如果是，確定區塊鏈類型；路徑C：如果否，有何替代技術。具體如表3所示。通過整理，本文得到了所有方案的核心問題，歸納出9個采用路徑（圖1），并從場景問題和替代技術兩個方面對既有區塊鏈采用決策框架進行分析。

表2 決策路徑方案

（二）路徑分析

1.場景問題

IBM的方案表明，處理復雜的商業邏輯可能是使用區塊鏈的一個理由。Mueller則認為，簡單的商業規則可能只是使用區塊鏈的一個論據。顯然，因為缺乏對具體問題含義、場景類型的描述，很難判斷哪種方案是正確的。復雜的商業規則在某種程度上可以被智能合約所捕獲。因此，IBM的方案可能考慮的是類似于支持智能合約的以太坊區塊鏈。然而，并非所有區塊鏈都能處理復雜的智能合約（如比特幣）。因此，Mueller的方案可能更側重于比特幣使用的區塊鏈。

2.替代技術

雖然表2、表3中的既有路徑框架清晰，但大多數既有方案采用了“不使用數據庫”“無有效方案”等并不明確的指向。Peck等提供的方案也僅僅回答了要么使用某種類型的區塊鏈，要么不使用區塊鏈，這具有誤導性且缺乏明確性。本文認為，區塊鏈的一部分優勢屬性可以由替代技術實現。這些技術沒有區塊鏈的局限性，同時又經過了長時間的測試，被證明能夠有效地實現對區塊鏈部分功能的替代。因此，未考量區塊鏈技術的替代方案是目前大多數既有方案的結構性缺陷，缺少替代技術方案的決策框架并不完整。

表3 既有區塊鏈采用決策路徑及局限

（三）路徑補充

對區塊鏈的過度炒作使人們似乎對區塊鏈的能力產生了誤解，并引起對區塊鏈技術的期望偏差。試圖利用區塊鏈技術的潛在主體應該認識到區塊鏈的成本和發揮作用的局限性。很多場景下，基于公共鏈的解決方案并非優選，甚至根本不適合。潛在主體，尤其是那些只希望利用區塊鏈的一部分優勢特性幫助他們解決挑戰的中小型企業，也可以采用如協作式電子商務方案、數據倉庫集成方案、集中式數據庫、高性能云存儲服務、跨技術整合等一系列已有的較為成熟的技術方案。這些技術可能比區塊鏈具有更好的效果，更低的成本。為了彌補既有區塊鏈采用決策框架的缺陷，本文在圖1的基礎上增加“替代方案集合“，可以為不具備采用區塊鏈技術，但又希望實現區塊鏈部分機能的主體提供替代技術路徑指南。本文認為優化框架（圖2）有助于更廣泛的主體面對區塊鏈采用問題時做出有效決策。

圖1 既有區塊鏈采用決策路徑

圖2 優化后的區塊鏈采用決策路徑

四、供應鏈作為特定場景的區塊鏈采用決策框架

本文首先從可追溯性的角度審視區塊鏈，分析可追溯性的關鍵要求如何被區塊鏈特性所支持；其次從區塊鏈的角度觀察可追溯性，探討采用區塊鏈概念將對可追溯性產生的影響；最后論述優化框架下供應鏈作為特定場景的區塊鏈采用決策路徑。

（一）路徑A

1.可追溯性需求

區塊鏈因具有不可篡改的特性，理論上擅長跟蹤從供應商到貨架的任何產品，實現可追溯性功能。可追溯性的提升能減輕因質量問題付出的高成本，為繁雜供應鏈系統提供進一步價值創造的機會。雀巢、聯合利華等都導入區塊鏈技術追蹤產品。我國清華大學與沃爾瑪、IBM合作運用區塊鏈技術進行食品追溯的科研項目，希望能為食品安全追溯工程帶來新突破，使供應鏈上的原材料提供者、生產者、零售商和消費者都能受益。可追溯性和透明度是任何物流及供應鏈組織的關鍵需求。供應鏈的可追溯性是指在端到端（End-to-End）供應網絡的所有階段識別和跟蹤原材料、組件及產品的能力。供應鏈的可追溯性在很大程度上依賴于唯一可識別的對象和參與者，其最為基本的要求是安全地在鏈和內部層面上將對象、流程及地點聯系起來，而區塊鏈所具備的個人匿名性，恰恰能使所有參與者都實現交易可見和可驗證。另外，為了能夠有意義地捕捉和記錄可追溯性數據，需要對流程和數據進行標準化，而區塊鏈的分布式機能提供了相應的數據標準化功能。在區塊鏈的分布式模式下，數據一旦被數據庫接受后便不容許篡改，從而可以保證追隨數據的安全性。

2.區塊鏈能力

區塊鏈通過在采購、加工、倉儲、分銷和銷售中收集、共享和轉移真實數據的過程，提供可信信息的追蹤能力。任何信息都可以通過時間戳追溯到區塊鏈的每個區塊。區塊鏈采用共識機制取代了所謂的“中心”，在區塊鏈中沒有中心的情況下，參與者的身份受到保護，交易公開透明并可驗證。在區塊鏈的隱私模式下，數據透明度支持供應鏈可追溯性的要求。但對供應鏈可追溯系統中的利益相關者而言需要注意：其一，由于供應鏈伙伴的能力和利益的異質性給數據的去中心化帶來挑戰，即企業在傳遞、存儲、驗證和分析利用大量可追溯性數據方面資金和技術資源可能存在較大差異。其二，供應鏈追溯需要供應鏈中所有合作伙伴的持續性參與，但區塊鏈的點對點（Peer-to-Peer）網絡又允許參與者加入或退出網絡而不影響區塊鏈整體。另外，因為區塊鏈的延遲是通過區塊構建、驗證和網絡分配引起的，所以當供應鏈追蹤需要實時信息時，這種延遲會阻礙區塊鏈發揮作用。其三，區塊鏈的連鏈和驗證數據記錄的方法加強了信息的不可篡改性，這支持了供應鏈管理對可信、不可篡改信息的需求。然而，糾正錯誤數據、從快速增長的可追溯性數據池中刪除或歸檔過期數據就需要付出更多成本。目前，借助區塊鏈實現供應鏈的可追溯性的案例層出不窮（表4），這表明區塊鏈技術具備提升供應鏈可追溯性的能力。

表4 區塊鏈支持供應鏈的案例

（二）路徑B

如果對路徑A做出肯定的回答，接下來需要確定選擇何種區塊鏈架構。

1.傳統公共鏈架構

大多數公共鏈都是基于點對點的計算。點對點公共賬本為公開資產交易提供了許多優勢。一是公開信息可以消除資產交易的信息不對稱問題；二是每筆交易的可見性確保了交易的完整與信息的一致；三是如果公共鏈架構不能覆蓋所有企業都關心的交易信息時，參與者可以依靠自己的私人系統去獲取、存儲和處理必要的信息，從而導致額外的資源需求。另外，公共鏈架構還存在可擴展性、計算成本和安全性問題。

（1）可擴展性。在比特幣中，區塊鏈交易需要由礦工驗證，最終創建的區塊大約每10分鐘被開采一次。目前，比特幣區塊的最大容量為1MB，每秒最多記錄7筆交易，驗證一筆交易的平均時間是43分鐘。因此，與資源充沛的大企業甚至企業聯盟相比，公共鏈架構并不一定適合大多數資源有限的中小企業。

（2）計算成本。因為能源和計算資源消耗較大，只有具備專業設備才能使比特幣挖礦盈利。有報告顯示，比特幣所使用的電力與愛爾蘭全國的電力消耗相當。供應鏈交易的現狀是，每筆交易的雙方都會捕捉和存儲交易，這就要求交易雙方的公司都有適當的資源來生成和存儲交易數據。

（3）安全性。開放的網絡設計可能成為非法活動的目標。因此，如果使用公共鏈來捕捉其所有的供應鏈活動，就會存在惡意行為破壞軟硬件，竊取用戶財富和信息的可能性。大多數已經使用區塊鏈進行供應鏈交易的企業實際上會要求區塊鏈不必像比特幣那樣開放。

2.單一私有鏈架構

單一私有鏈架構假設主體使用單一的私有鏈來捕捉其每一個供應鏈交易。此架構下，主體將區塊鏈作為“唯一可信數據源（Single Source of the Truth）”的基礎，每筆交易都以哈希字符串的形式存儲在區塊鏈上，除審計或監管機構外不允許其他組織訪問信息。雖然審計或監管機構可以驗證是否有條目被改變，但區塊鏈記錄并不顯示關于原始條目的質量或真實性。因此，主體仍須實施必要的控制，以監測交易的進展及在賬本中的記錄。這種情況下，就不會有任何審計意見從這個分類賬中得出。另外，使用這樣的內部區塊鏈，沒有公共共識小組來確認交易的正確性，所以不會贏得大多數同行的信任。目前，大量關于此類系統的研究并無證據表明，單一私有鏈架構比現有系統在測試中更快和更有成本效益。

3.雙方私有鏈架構

雙方私有鏈架構由兩個主體共享一個私有鏈。如果一家企業外包大量的生產，或者與另一家企業聯系緊密，并使用相同賬本進行交易，則此種技術更具吸引力。由于參與者數量少，且有協議合同約束主體行為，雙方企業不太可能采用基于共識的方法。因此，雙方私有鏈架構就成為聯系緊密企業的優選。這種架構將為這兩家企業中的每一家提供可見性并消除信息差距。但要指出的是，如果區塊鏈只用于交易的一個子集，參與的企業將需要額外的內部系統以及在區塊鏈和企業自己的系統之間構架橋梁。

4.多方私有鏈架構

多方私有鏈架構是針對存在多個獨立企業參與的環境。這種架構下，業務關系緊密的企業群（聯盟）共同使用一個私有鏈記錄交易事件集。這種架構與子數據交換（EDI）具有類似的功能，其允許企業群建立自己的標準流程和業務方式。如果一個具有重要市場力量的大企業能夠確保與其打交道的其他企業（如供應鏈的供應商）都在同一個區塊鏈上，那么多方私有鏈架構是一種優選策略。一些交易集中的大型企業，例如大型航運公司或有大量采購的企業就可以憑借多方私有鏈架構獲得對交易的“更大控制權“。需要指出的是，聯盟區塊鏈中也可能存在成員較少的情況，此時每個成員的市場力量都存在差異，并不平等，參與者也不太可能與匿名方執行協議。多方私有鏈架構的一些特點，如其通常是基于云而非點對點、由中心控制管理、通過協議彼此信任、不具匿名性等，都意味著很多區塊鏈原本具備的基本屬性會被消除。

通過以上分析可以看出，將區塊鏈技術導入供應鏈場景時，主體首先需要根據自身情況選擇適合的架構。比特幣的區塊鏈框架使用共識機制建立信任，缺少中央數據庫或中央治理，而供應鏈場景中，參與各方已被授信，向未知參與者透露如需求、產能、訂單、價格、利潤等交易細節的可能性較小。利用區塊鏈賦能供應鏈的案例很多，但無法否認的是，采用區塊鏈仍然面臨諸多障礙。本文認為，潛在主體有必要在采用區塊鏈前思考兩個問題。其一，迄今為止運行的區塊鏈案例能否證明對其從事的供應鏈場景具有獨特價值；其二，能否接受開發和運行區塊鏈的一系列成本。

（三）路徑C

區塊鏈雖有賦能供應鏈提升可追溯性的能力，并有許多現實案例，但在采用方面仍會面臨來自技術與非技術方面的諸多挑戰，很多主體，特別是很多中小企業可能并不具備應對這些挑戰的能力。對于這些主體來說，基于區塊鏈的解決方案并非最好的解決方案，甚至根本不適合。如果一個潛在主體對路徑A的答案是否定的，或是在采用區塊鏈之前對其獨特價值與開發運行成本抱有疑問，那么利用區塊鏈的部分機能提升具體供應鏈場景效益的替代技術應該是較為理性的選擇。

1.協作式電子商務方案

供應鏈的可追溯性需要的架構和技術方案可以追溯到Choudhury早期的IOSs架構研究。企業對企業（B2B）合作中采用IOSs架構可以減少對集中式交易的需求，在對主要電子市場制造商的產品進行廣泛實證研究之后，他們觀察到對電子數據交換（EDI）協議通常是有效的。Bechini等對圍繞虛擬組織（VO）模型的框架進行了完善性研究，認為獨立的組織共享資源和技能可以實現特定的目標。網絡服務（WS）和使用Extensible Markup的電子商務是創建動態協作環境及業務流程整合最具前途的技術。目前，很多中小企業仍然使用基于自身制定的協作式電子商務方案有效地開展運營活動，只是這些方案不如“區塊鏈”概念那樣光鮮亮麗。

2.數據倉庫集成方案

當分散化通過在多個設備上復制相同的信息來完成的時候，去中心化可能不是解決所有問題的良方；相反，過度的“去中心化”只會使得網絡設備效率低下且速度緩慢，最終導致可擴展性問題和不可持續的高能耗。因此，除非存在特別要求，否則供應鏈企業并無必要試圖通過區塊鏈架構轉向去中心化。在許多情況下，供應鏈的大量交易和數據是實時的，且許多供應鏈存在數據孤立、格式不同、難以訪問或在大數據環境中無法可視化分析的問題。通常，企業可以利用優化其流通網絡與分銷渠道、減少庫存量、加快庫存周轉來提升供應鏈效率。要做到這些，關鍵是進行更好的集成，提高每個主體對整體供應鏈中即時信息的可見度。在這方面，數據倉庫配合物流管理軟件、自動掃描設備、電子標簽系統的集成架構方案完全可以發揮作用。

3.集中式數據庫

考慮到鄰域、規模、接受能力等問題，區塊鏈技術的導入成本可能較高，如果主體只需要區塊鏈的一部分功能，如分類賬數據結構或數據的不可篡改性，那么最優選擇并不是整體導入區塊鏈架構，而是使用其他已有技術方案。對于確實信任的供應鏈，區塊鏈技術可以增加信任度、透明度和可追溯性。但供應鏈是多層且涉及多方的，它們需要在較高水平的可追溯性監管環境中運行，對于具備足夠信任度的供應鏈，集中式數據庫的性能也有很好的表現。另外，這種方案不會因區塊鏈技術復雜而產生高昂成本。因此，當擴展供應鏈中的所有參與方都是已知且受信時，可能不需要區塊鏈架構，較為成熟、穩定的集中式數據庫解決方案或分散的點對點連接技術完全可以勝任要求。

4.高性能云存儲服務

區塊鏈也被認為是構建冗余數據存儲系統的較好方法，因為數據存儲在多個節點上。雖然這對少量數據來說可能沒問題，但隨著時間的推移，不斷增加的大量企業數據不可能跨多個設備復制。此時，如果對供應鏈的交易量與吞吐量有要求，企業可以選擇托管在數據中心的大容量和高速云存儲服務。這將是存儲數據一個非常可行的選擇，而不是依賴于區塊鏈架構。

5.跨技術整合方案

ERP系統在供應鏈領域的應用根深蒂固，將這些已有方案與區塊鏈技術實現跨技術的整合，最終產生具有創新能力的新系統不失為一種有益的嘗試。目前看來，企業仍有可能擁有私人系統來獲取和存儲公共系統上不存在的信息，或者同時獲取私人和公共信息。因此，ERP系統和區塊鏈之間可能會有聯系。另外，企業也可以根據自身情況開發特定ERP系統與分布式賬本整合的架構。

除上述替代技術外，其他類型的分布式賬本也具有較高的實用性。如安全數據存儲方面，區塊鏈并不是唯一解決方案。目前，哈希圖（Hashgraph）、有向無環圖（DAG）等新分布式賬本技術（DLT）同樣可以實現去中心化、安全和透明等區塊鏈所具備的優勢機能。這些新技術普遍不存在可擴展性問題，可以在秒級單位內處理巨大的交易數據。

五、結語

區塊鏈憑借其突出的優勢特性被贊譽為一種創新技術，可以徹底改變社會的交易和互動方式。目前，許多領域都在探索利用區塊鏈的優勢特性實現突破性發展。不可否認，區塊鏈技術作為供應鏈管理系統數字化轉型的基礎擁有巨大發展前景，然而，本文仍建議潛在主體采用區塊鏈時要慎重考量幾個問題，即是否存在區塊鏈對自身領域具有獨特價值的案例？開發和運行成本是否能夠接受？區塊鏈的一部分優勢機能是否存在其他低成本替代技術？還需強調的是，并非所有場景都有必要為區塊鏈的某些特征付出高額投入。

本文批判性地分析了區塊鏈是否真的適合特定應用場景的技術解決方案，闡述了既有區塊鏈采用決策的框架，整理出大多數方案的結構性缺陷（即忽略了區塊鏈的替代方案）。為了彌補這一缺陷，本文提出一個融入替代技術集合的優化的區塊鏈采用決策路徑框架，同時以供應鏈場景為例對優化框架進行了流程演示。本文認為，當供應鏈主體專注于問題，而不只是單純地希望憑借新技術實現“突破”時，協作式電子商務、數據倉庫、高性能云和跨技術整合等一系列已有技術方案可以更低的成本替代區塊鏈具備的部分優勢特性。優化框架有助于為潛在主體提供更具完整性的指南，也可以幫助市場更全面地甄別哪些領域能夠通過區塊鏈賦能實現真正的價值提升，并使今后的區塊鏈項目更有可能獲得成功和高投資回報。●