“區塊鏈＋快遞物流”面臨的機遇與挑戰研究

涂玉麟，劉武陽

（湘潭大學，湖南 湘潭 411100）

0 引言

伴隨著電子商務與大數據時代的到來，中國快遞物流業近幾年得到了噴井式發展。據《2017年中國快遞行業發展現狀及發展趨勢預測白皮書》［1］統計，2016年快遞業務量突破300億件，將近4 000億元的收入規模，2011—2016年快遞物流業收入基本保持年均50%以上的增速在發展，處于繁榮期。面對如此迅速的發展，隨之而來的是更多的需求和挑戰。智慧物流受到了眾多專家學者和企業政府的關注與研究，而時下最熱門的區塊鏈技術，其自身的特性為智慧物流提供了一些新的方法和解決思路。

1 區塊鏈概述

區塊鏈技術具有匿名性、去中心化、無法篡改、無需信任的共識機制等特征，去除了各類系統應用中的諸多約束條件，為很多想法的實現提供了技術可能。狹義上，區塊鏈技術簡單來說是一種特殊數據結構，以鏈表的形式將數據區塊按照時間順序進行排列，并且以密碼學算法來保證它的不可篡改性和不可偽造性，與此同時，以這種方式儲存的數據更加方便驗證。廣義上的區塊鏈是一種分布式的賬本數據庫，由全網節點集體維護，具有去中心化、安全可信、溯源性、防止篡改等特性。

每個數據區塊一般包括兩個部分：區塊頭和區塊體。區塊頭封裝當前版本號、前一區塊地址、當前區塊目標哈希值、當前區塊工作量證明（Proof of Work，PoW）共識過程的解隨機數、默克爾根以及時間戳等信息；區塊體是由交易記錄哈希后構造的默克爾樹，區塊基本結構如圖1所示。

圖1 區塊基本結構

其中，區塊鏈中的區塊可視為鏈表中的節點，每一個區塊記錄多次交易操作。形成的區塊一經確認便無法被篡改，以此來保證區塊鏈的不可篡改和不可偽造等，而鏈表結構的嚴格順序關系可以保證區塊中的交易可溯源。每一個區塊的區塊頭都包含時間戳，明確標識區塊的產生時間。區塊體中的每筆交易都以哈希的方式存儲保證交易的隱私性和安全性，將原始數據通過哈希函數產生特定長度的哈希值，哈希值具有單向性的特點，幾乎不能根據輸出值反推輸入值。默克爾樹結構的交易記錄形式可以快速校驗區塊數據的完整性和存在性。默克爾樹最下面的葉子節點包含存儲數據或其哈希值；非葉子節點（包括中間節點和根節點）都是其直接子節點內容的哈希值。默克爾逐層記錄哈希值的特點，可以快速將任何修改變動傳遞到父節點，一層一層沿著路徑直到樹根。一個完整的區塊鏈應用系統具有分層架構［2］，如圖2所示。

圖2 區塊鏈的分層架構

區塊鏈涉及的信息技術包括對等網絡（Peer to Peer，P2P）技術［3］、非對稱加密算法、數據庫技術、數字貨幣［4］，也包括Mekle樹、Hash算法、時間戳技術、多種共識機制（Consensus Mechanism）等［5］。

2 “區塊鏈+快遞物流”的機遇

我國快遞物流內部存在的散、亂、小的問題一直未有改變。從快遞行業所依托的大環境來看，國內快遞物流企業較為分散，區域性較強，制約了快遞物流業的整體網絡連接。配送效率低、用戶隱私泄露、過程不透明、賠償機制不透明等問題制約了行業的發展，同時也損害了消費者的權益。

區塊鏈技術可以較好地解決快遞物流行業中所存在的問題，具體如下：

（1）通過區塊鏈的分布式賬本技術，構建聯盟鏈，建立區塊鏈聯盟鏈技術下的信息資源共享平臺，每一個快遞物流企業都是聯盟鏈上的一個節點，每一筆交易、每一次操作都會被詳細地記錄在鏈上，保證過程的公開、透明且安全不可篡改。傳統的快遞企業之間存在惡性競爭，很難相互信任，更難形成戰略同盟。通過區塊鏈技術，可以讓企業之間建立一種相互信任的關系，提高了效率，極大地降低了合作成本，促進行業內部的互利共贏。

基于區塊鏈聯盟鏈技術的信息資源共享流程可以分為以下5步：

①每個快遞物流企業作為單獨的節點加入聯盟鏈中，每個企業都有一對公鑰和私鑰，保障企業在聯盟鏈中的權限。企業與企業之間共同商定一份合約，規定雙方的權利和義務，對合約進行編程，每個企業用自己的私鑰進行簽名確保合約的有效性。最后共同選取一個節點為共識節點，由這個共識節點將這份合約傳入區塊鏈網絡中。

②當某個企業需要進行業務處理時，通過自身的公鑰進行身份信用核實，同時將企業所需的業務處理信息通過私鑰加密傳遞到聯盟鏈中，聯盟鏈將全網廣播此信息。

③信息在全網發布后，每個企業節點都會收到表單并且暫存在區塊中，只要有一個企業查詢到以前的共享表單，就會將該表單發布全網、并由其他企業節點核對，最后生成共享總表單。

④在其他企業節點驗證后，通過數字簽名反饋給請求企業。

⑤聯盟鏈上的每個企業節點對該共享表單簽名，通過P2P網絡廣播，匯成總表單，由共識節點傳至聯盟鏈，最后聯盟鏈通過智能合約備份，使其不可篡改且方便下次共享。

（2）區塊鏈技術的溯源性在供應鏈領域可以得到完美的應用。從供應鏈的源頭開始，利用物聯網、互聯網的物品身份標識以及傳感器、P2P無線組網、無線射頻服務等技術，生產商可以將與一件商品有關的生產信息以及運輸過程都實時地記錄在區塊鏈上，透明安全且不可篡改。消費者可以通過智能設備通過掃碼或者編碼錄入等方式獲取商品的所有信息，這不僅解決了快遞丟包爆倉的問題，而且能有效地進行物品防偽，保障了消費者的權益，提升了消費者的服務滿意度，也提高了生產供應商的市場競爭力。

（3）區塊鏈的智能合約技術可以解決保價賠償等服務。傳統快遞物流行業的索賠服務一直很繁瑣且漫長，通過區塊鏈技術，將物流公司、用戶、保險公司放在聯盟鏈中，用戶在使用時將自動觸發保險合同，同時也將自動執行。當商品損毀或者用戶需要理賠時，將會對應地觸發聯盟鏈上的智能合約，智能合約自動執行整個理賠過程，沒有復雜的上報審批過程，可以達到大面積、快速理賠效果，智能合約的動作機理如圖3所示。

圖3 智能合約的運作機理

3 “區塊鏈+快遞物流”的誤區與挑戰

“區塊鏈+快遞物流”的挑戰和誤區主要集中在4個方面：

（1）效率問題。在基于區塊鏈聯盟鏈技術下的信息共享平臺中，區塊鏈將承載龐大的快遞物流信息。在區塊鏈中，每生成一個新的區塊都會將上一個區塊的數據進行備份。面對日益增長的海量數據，區塊膨脹問題現在暫時無法得到有效的解決。現有技術下的區塊存在效率低、容量小的問題。以經典的比特幣為例，每10 min只能產生一次交易，也就是說1 h只能產生6次交易。龐大的快遞物流數據存儲到聯盟鏈的區塊中需要較多的時間，效率低下。（2）資源浪費問題。以PoW共識為例，在PoW共識過程中，主要是解決SHA256哈希和隨機數X的求解，除此之外并不產生其他價值，因為需要龐大的算力，這將會浪費大量的電力資源。隨著比特幣的熱潮興起，“挖礦”一詞誕生，專業的挖礦設備和大量的電力資源需求，使得區塊鏈成為高耗能的資本密集型行業。（3）不可更改。由于區塊鏈具有不可篡改性，記錄在區塊鏈中的數據只能查看、分享，卻無法更改刪除，即使是數據被證明是錯誤非法的，這給區塊鏈下的信息共享監管帶來了挑戰。（4）在快遞物流物品防偽應用中，密碼學原理只是存在于區塊鏈內部，而不存在于外部，目前所有的數據都是由人為操作錄取的，如果人為操作失誤或者故意錄用虛假信息，且不可篡改，那將無法確定其真實性，物品防偽也將是個偽命題。

4 結語

當下，區塊鏈的主要應用范圍在金融領域，其正逐漸向金融領域之外的其他領域發展。我國快遞物流業具備應用區塊鏈技術的必要土壤，具有廣闊的應用前景，但是，“區塊鏈+快遞物流”的發展并不能一蹴而就，需要整個大環境的變革，自2008年中本聰提出區塊鏈概念以來，區塊鏈技術還在不斷成熟發展，無論效率問題、資源問題，都還需要一個漫長的解決過程。