區塊鏈在智能交通領域中的應用研究

邱 暾

(遼寧艾特斯智能交通技術有限公司 沈陽市 110166)

0 引言

在金融業務領域中的資產權益的評估、資產權益證明的發放、資產權益證明的流通3個重要環節，金融中介機構(銀行)在各個環節都具有主導地位，但也存在一些手續費較高、跨國交易時效性慢等問題，這種現狀觸發了區塊鏈概念首先在金融界誕生[1]。

區塊鏈涉及的關鍵技術主要包括P2P網絡模式、共識算法、加密算法、分布式系統架構等[2]。區塊鏈的發展趨勢主要表現在4個方面：

(1)對資產的真實合法及準確性進行嚴格快捷的驗證。

(2)和物聯網技術緊密結合。

(3)和生物識別技術結合。

(4)和人工智能技術結合。

人工智能+IOT+區塊鏈的模式將是區塊鏈未來發展非常關鍵的重點。

區塊鏈的發展速度很快，其應用場景除了金融領域之外，在其他領域也快速增長。在各個細分領域中區塊鏈的應用日益推進，在這種背景下，研究區塊鏈在交通行業中的應用，對未來我國智能交通領域的發展趨勢進行探索具有十分重要的意義。

對區塊鏈在ETC、智慧交通、大數據分析與應用、車聯網、自動駕駛、共享經濟、招投標和合同管理、工程質量管理、行業信用評價管理等方面的應用研究進行了初步的探討。

1 區塊鏈簡介

1.1 區塊鏈發展歷史

2008 年10 月31 日自稱日裔美國人的中本聰于發表著名論文《比特幣：一種點對 點式的電子現金系統》(Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System)，描述 了一種不需要信用中介的點對點(peer-to-peer,P2P)的電子現金支付系統，在該論文中區塊鏈的概念被首次提出。

區塊鏈目前主要包括聯盟鏈、私有鏈和公有鏈。區塊鏈發展很快，至今已經呈現3個發展階段，其核心技術起源于P2P 網絡、哈希加密、分布式數據庫、電子現金等。區塊鏈1.0主要特點包括分布式賬本、塊鏈式數據、梅克爾樹、工作量證明等；區塊鏈2.0 主要特點包括智能合約、以太坊、去中心化應用等；區塊鏈3.0 開始從金融領域向其他領域擴展，主要包括社會公證、智能化物聯網、實物資產上鏈、大規模的物聯網應用平臺等。

1.2 區塊鏈的關鍵技術

(1)P2P(peer-to-peer)對等式網絡。通過P2P技術，區塊鏈系統可以擺脫傳統中心服務器的模式，從而實現去中心化的目標，真正做到分布式。此外，區塊鏈上的節點基于P2P協議還能夠方便快捷地擴展和退出。由于是分布式網絡，區塊鏈系統具有良好的天然抗攻擊能力和成本低廉的特點。

(2)共識算法。由于區塊鏈是分布式賬本，因此需要由共識算法來保證區塊鏈上各個節點賬本數據的一致性。為此，許多相關學者提出了各種具體的不同的共識算法：PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance，實用拜占庭容錯算法)、PoW(Proof of Work，工作量證明)、PoS(Proof of Stake，權益證明)、DPoS(Delegate Proof of Stake，委托權益證明)、Ripple(瑞波)等各種不同的算法[3]。

(3)隱私保護與安全的加密算法。在分布式的區塊鏈網絡架構中，數據的傳輸和接收能否安全有效地避免被惡意攻擊和篡改，將直接關系到區塊鏈系統的交易區塊數據的安全和操作的有效性。為此，需要通過加密算法對區塊鏈交易數據的編碼解碼、區塊頭摘要、交易區塊主體確認[4]。例如密碼散列函數算法標準，SHA-512/256。

(4)區塊鏈系統架構，區塊鏈在金融行業、司法存證、物聯網、智能制造、身份管理等領域得到應用，催生了多樣化的區塊鏈體系，日益面臨復雜場景、多參與方、異構數據交互的困境，如何滿足異構多鏈的互聯互通需求具有十分重要的意義[5]。

2 區塊鏈在交通領域中的應用

(1)ETC

將ETC數據部署到區塊鏈系統上，其被篡改偽造的可能性將大大降低；同時其分布式數據存儲結構又能避免ETC數據的不慎丟失[6]。區塊鏈更加便利ETC數據資源的共享。在區塊鏈上，大家既是ETC數據的使用者，也是ETC數據的貢獻者。區塊鏈能夠保證ETC數據的一致性。區塊鏈的共識機制實現了ETC數據的多次確認，從而確保ETC數據的有效性與一致性。基于區塊鏈的分布式網絡，ETC各方使用的都將是一個統一的數據來源，有效解決地區間信息不兼容的問題，大大提高了汽車出行過閘交費的便利程度，緩解堵車問題。利用區塊鏈去中心化的交易結算特點，在ETC多省進行交易清分結算時，會極大地改善結算效率。

(2)智慧城市交通

區塊鏈的技術和思想在城市交通領域的落地，能夠使傳統交通系統在提升道路利用率、智能化程度、安全性等方面得到優化提升[7]。將現有的交通監控設備加入區塊鏈，引入智能合約，通過分析設備實時收集的數據，將主次干道與支路網的交通流量進行合理疏導，實現智慧城市道路交通。并且，這些對數據的分析都將通過邊緣計算，分布式地在本區域內完成，具有延遲低、成本低、可靠性高等顯著優點。基于區塊鏈技術的電子地圖導航，能夠在規劃最優路線的同時，找到最合適的停車位。同時，依靠區塊鏈在征信體系方面的應用，可以提升車主的自覺性，實現先停車后付費，提升效率。

(3)大數據應用

利用區塊鏈數據確權的特點，結合大數據尤其是利用深度學習等人工智能算法對大數據的不同維度進行模型構建，是交通行業大數據應用和發展的一個重要趨勢[8]。通過將區塊鏈作為大數據分析的一個重要技術基石，為大數據分析奠定了分類賬簿的完整性基礎條件，然后再利用大數據特有的分析算法和工具進行處理，繼而實現區塊鏈向大數據進一步賦能和充分融入現實物理世界。

(4)車聯網安全

在車聯網不斷發展的同時，黑客攻擊汽車事件也不在少數。車載網絡的健康運行需要能夠避開惡意攻擊的腳本和代碼。不難看出，汽車網絡安全直接影響汽車安全、個人隱私，甚至危及公共安全。而通過在車聯網系統中引入區塊鏈，將會對現有的車聯網安全實現重大提升[9]。使用區塊鏈的車聯網通過共識機制實現更加安全可靠的認證存儲并能提供可持續性服務，并且，車聯網的數據難以被篡改。

(5)自動駕駛

利用區塊鏈的安全共享特點，就可以將應用自動駕駛車輛的有效數據全部共享在鏈上，讓每輛在鏈上的汽車自由獲取行駛所需要的全部數據[10]。通過區塊鏈的共識機制和統一設計的駕駛邏輯，將數據整理并給予每一輛汽車上。這一整套包括駕駛、補充汽油和電力、停車、付費、事故處理等一切駕駛內容全部統一，這樣的駕駛機制才能實現真正的自動駕駛。

(6)共享出行

利用區塊鏈去中心化、平等公開、數據難以篡改等特點，可以推動城市交通在共享經濟上的融合創新。利用區塊鏈技術，可以建立一個分布式的智能交通平臺，供需兩端的對接不需要調配中心，用戶自行在平臺上尋找目的地相近的人而獲得行程，用區塊鏈貨幣支付打車費用。當在共享汽車產權中應用區塊鏈技術后，多個產權共享者可以自行進行產權變更交易且不需要第三方機構認證，同時可以保證每筆交易的安全性和可靠性。而每一筆交易記錄也可以在區塊鏈上透明可查，且無法篡改。

3 未來區塊鏈發展的幾點思考

(1)加強對區塊鏈交易主體真實性和合法性的驗證，避免51%攻擊類似情況的發生。

(2)和物聯網技術緊密結合，物理世界發生的事情要延伸到數字世界，需要借助于物聯網技術。

(3)和生物識別技術結合，解決數據隱私和安全的保護問題。

(4)和人工智能技術結合，對區塊鏈系統上的數據進行挖掘和應用。

(5)在多個平臺共存的情況下跨平臺多鏈互聯，實現跨鏈價值轉移和數據交換是區塊鏈非常關鍵的重點。

4 結束語

對區塊鏈發展歷史和關鍵技術進行了介紹，根據國內外區塊鏈的發展特點，結合智能交通領域中的多個業務需求，對區塊鏈的具體應用場景進行了初步的探索，也對其未來發展的走向進行了初步思考。