基于區(qū)塊鏈技術的長三角地區(qū)交通運輸執(zhí)法協(xié)同一體化信息共享關鍵技術研究

劉新華

（安徽省交通運輸綜合執(zhí)法監(jiān)督局，安徽 合肥 230051）

1 區(qū)塊鏈的基本概念和作用

1.1 概念

區(qū)塊鏈（Blockchain）本質上是密碼學、分布式共識、通信點對點網(wǎng)絡、時間戳等多領域技術的結合，是一種基于零信任基礎、去中心化的塊鏈式架構的分布式計算存儲體系[1]。

1.2 特征

（1）去中心化。區(qū)塊鏈存儲數(shù)據(jù)時使用的是對等網(wǎng)絡技術，使用分布式計算和存儲，不存在中心化的硬件或管理機構。所有節(jié)點的權利和義務都相等，所有節(jié)點共同為數(shù)據(jù)背書，任一節(jié)點停止工作都不會影響系統(tǒng)整體的運作。但區(qū)塊鏈本身不創(chuàng)造信任，而是作為信任的載體存在。

（2）不可篡改。區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)永久保存、維護。數(shù)據(jù)一旦上鏈就不可篡改，這增強了鏈上信息的真實可信和安全可靠性。不可篡改主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)共享架構和數(shù)據(jù)存儲兩個層面。

（3）可追溯。區(qū)塊鏈通過在鏈式數(shù)據(jù)結構上標記時間戳的方式，對所有鏈上數(shù)據(jù)的操作、流轉都做了時間記錄，一起保存在區(qū)塊鏈上，達到可驗證、可追溯的效果。用戶可以檢索從源頭到最終的所有交易信息，并且整個區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的信息不可篡改、不可偽造。

（4）可信任。基于以上去中心化、不可篡改、可追溯特性，區(qū)塊鏈還通過密碼學算法對鏈上敏感數(shù)據(jù)進行加密等操作，用戶需要具有相關權限才能訪問，并且無須第三方機構介入，能夠很好地解決互不信任問題。

1.3 核心技術

區(qū)塊鏈不是一個單項技術，而是新的技術組合。其關鍵技術包括密碼學、P2P網(wǎng)絡、分布式賬本、共識機制、智能合約等，在具體應用中有時會輔以激勵機制，從而解決多方合作中的信任問題。

2 基于區(qū)塊鏈的長三角地區(qū)交通運輸執(zhí)法協(xié)同一體化信息共享技術架構設計

2.1 總體要求

貫徹落實“長三角一體化”國家戰(zhàn)略，加強區(qū)域交通運輸聯(lián)合執(zhí)法，提升省際執(zhí)法監(jiān)管力度，完善信息資源共享的區(qū)域布局，充分利用區(qū)塊鏈技術，實現(xiàn)安徽省與上海市、江蘇省、浙江省交通運輸部門行政執(zhí)法數(shù)據(jù)共享和業(yè)務協(xié)同，推動長三角區(qū)域交通運輸執(zhí)法聯(lián)動再上新臺階。總體要求如圖1所示。

圖1 基于區(qū)塊鏈技術的長三角交通運輸執(zhí)法協(xié)同一體化總體要求

2.2 總體架構

基于區(qū)塊鏈技術的長三角交通運輸執(zhí)法協(xié)同一體化參考架構如圖2所示。

圖2 基于區(qū)塊鏈技術在長三角交通運輸執(zhí)法協(xié)同一體化參考架構

3 區(qū)塊鏈關鍵技術在長三角地區(qū)交通運輸執(zhí)法一體化中的應用

3.1 數(shù)據(jù)安全保障

在長三角區(qū)域交通運輸綜合執(zhí)法業(yè)務應用中，用戶的身份信息、高安全級別的案件信息、資產(chǎn)信息等必須得到安全保障，通過區(qū)塊鏈的密碼學數(shù)據(jù)加密技術，能夠保障執(zhí)法數(shù)據(jù)在鏈上共享傳輸過程中不會發(fā)生被竊取或者被篡改等數(shù)據(jù)安全問題。如在案件抄告過程中，通過可信的身份管理技術、簽名驗證、PKI身份認證，完成唯一數(shù)字身份認證，三省一市作為各節(jié)點參與方，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的訪問權限。通過授權機制，實現(xiàn)案件抄告的全流程閉環(huán)管理和賬戶操作的可信留痕。

3.2 靈活節(jié)點接入

長三角區(qū)域聯(lián)盟鏈主干網(wǎng)絡搭建完成后，省市區(qū)域內(nèi)有已建成的區(qū)塊鏈平臺，可以通過跨鏈技術，實現(xiàn)系統(tǒng)的跨鏈互通、數(shù)據(jù)匯集與共享。如紀檢、公安等業(yè)務方面的數(shù)據(jù)聯(lián)動。區(qū)域聯(lián)盟節(jié)點中的見證節(jié)點，維護整個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的完整性、安全、健壯運行。在長三角執(zhí)法協(xié)同過程中，涉及橫向監(jiān)管單位，它們不作為見證節(jié)點，橫向部門只提供數(shù)據(jù)，不參與數(shù)據(jù)的治理和使用，可以作為參加節(jié)點加入聯(lián)盟鏈中。

3.3 高可用數(shù)據(jù)共享

將區(qū)塊鏈技術與交通運輸行業(yè)信息共享需求進行融合創(chuàng)新，解決交通運輸行業(yè)信息共享渠道不暢，信息共享不及時、信息共享安全性無法保障問題，使參與方數(shù)據(jù)可實現(xiàn)流通共享。根據(jù)不同的業(yè)務場景需求，多條鏈可通過跨鏈技術以及產(chǎn)業(yè)互鏈的方式，打破各點間“孤島信息”，形成安全共享的行業(yè)互鏈網(wǎng)。

聯(lián)盟鏈單個節(jié)點完成數(shù)據(jù)上鏈，聯(lián)盟鏈的其他節(jié)點同步更新數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的一致性。任何單一節(jié)點發(fā)生故障都不影響鏈上數(shù)據(jù)的運行和使用，這種分布式的存儲方式，可實現(xiàn)執(zhí)法數(shù)據(jù)的多點備份。

3.4 執(zhí)法協(xié)同一體化

長三角區(qū)域交通執(zhí)法協(xié)同具有多中心參與、多中心治理的特性，參與者共同維護區(qū)塊鏈分布式賬本。改變了傳統(tǒng)的交通執(zhí)法數(shù)據(jù)中心對數(shù)據(jù)絕對控制的模式，這意味著交通執(zhí)法協(xié)同參與方的業(yè)務關系發(fā)生較大改變，有利于調(diào)動交通執(zhí)法協(xié)同各參與方的積極性，促進執(zhí)法部門之間的橫向合作。在長三角區(qū)域執(zhí)法協(xié)同過程中，可以建立共識機制。各聯(lián)盟節(jié)點可以進行投票、簽名、流程配置等，實現(xiàn)業(yè)務場景的賦能。以“超限違法案件后續(xù)處理”“許可審批核查及后續(xù)監(jiān)管”“信用監(jiān)管”等業(yè)務場景為切入點，推動執(zhí)法協(xié)作高質量發(fā)展[2]。

3.5 高效智能合約體系

智能合約體系實現(xiàn)各參與部門業(yè)務功能并處理政務等事項，提高數(shù)據(jù)共享效率，解決政務數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)上共享傳輸?shù)暮弦?guī)性問題。基于智能合約實現(xiàn)的身份認證機制和訪問控制機制，解決了傳統(tǒng)政務數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)中身份認證、訪問控制體系復雜、重復建設、難以互聯(lián)互通的問題。自動化、可編輯、可信任的智能合約，可以很好的承載實際執(zhí)法協(xié)同場景的業(yè)務處理邏輯。

通過智能合約鎖定業(yè)務流程，與數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡層隔離，通過觸發(fā)條件，調(diào)用智能合約自動執(zhí)行日志、情報等數(shù)據(jù)的上傳、下發(fā)流程。智能合約一經(jīng)發(fā)布，即可自動高效執(zhí)行，可通過智能合約預設的條件和邏輯完成業(yè)務執(zhí)行，實現(xiàn)場景的自動化流轉。傳統(tǒng)的業(yè)務協(xié)同通過公文的方式來進行，信息發(fā)送方和信息接受方需要走頻繁的信息發(fā)送流程，發(fā)送方需求對數(shù)據(jù)進行收集、整理、審批、郵遞，接收方接收到信息后再進行反饋[3]。

3.6 跨鏈共享協(xié)作

區(qū)塊鏈技術適于解決交通運輸執(zhí)法數(shù)據(jù)共享與開放中的互信、隱私數(shù)據(jù)保護、數(shù)據(jù)安全訪問、數(shù)據(jù)交換的時效性、可追溯性審計、身份認證、訪問權限控制等問題，降低系統(tǒng)復雜度，提高業(yè)務可靠性，并推動交通執(zhí)法數(shù)據(jù)共享方式不斷完善。采用鏈跨鏈、產(chǎn)業(yè)互鏈、可信協(xié)作的區(qū)塊鏈跨鏈技術，支持長三角區(qū)域聯(lián)盟鏈與交通運輸行業(yè)鏈對接，實現(xiàn)執(zhí)法數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，共享協(xié)作。

4 適用場景舉例

4.1 超限違法案件后續(xù)處理

將長三角地區(qū)道路運輸從業(yè)人員、營運車輛和企業(yè)基本信息上鏈，為開展異地執(zhí)法、非現(xiàn)場執(zhí)法等工作提供數(shù)據(jù)支撐。通過將外省違法案件抄告信息上鏈，完成長三角地區(qū)違法車輛案件信息的“去中心化”“可追溯”的數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)長三角范圍內(nèi)“一超四罰”執(zhí)法業(yè)務協(xié)同。三省一市把超限的案件發(fā)布到鏈上，區(qū)塊鏈通過智能合約（駕駛員：一個車輛的案件信息在一年內(nèi)累計超過三次，則觸發(fā)預警；貨運企業(yè)：1年內(nèi)該企業(yè)超限運輸車輛超過總數(shù)的10%則觸發(fā)預警）通知涉案車輛或者企業(yè)所在省份的聯(lián)盟節(jié)點進行超限案件的后續(xù)處理。上鏈數(shù)據(jù)有道路運輸從業(yè)人員信息、營運車輛、企業(yè)基本信息、當事人違法案件數(shù)據(jù)、電子證據(jù)及相關案卷文書等。具體“一超四罰”流程如圖3所示。

圖3 “一超四罰”流程圖

5 結束語

本文介紹了區(qū)塊鏈基本概念和關鍵技術，結合長三角執(zhí)法一體化，研究了區(qū)塊鏈技術在長三角地區(qū)交通運輸執(zhí)法協(xié)同一體化信息共享技術架構設計以及其關鍵技術在長三角交通運輸執(zhí)法協(xié)同一體化中的應用價值，依托交通運輸電子政務網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，構建長三角區(qū)域交通運輸執(zhí)法協(xié)同聯(lián)盟鏈，實現(xiàn)安徽、浙江、江蘇、上海四省（市）執(zhí)法聯(lián)盟鏈的交互，最終實現(xiàn)長三角地區(qū)交通執(zhí)法數(shù)據(jù)共享，完成對“違法信息抄告”“超限違法案件后續(xù)處理”“許可審批核查及后續(xù)監(jiān)管”“信用監(jiān)管”“駕駛員安全碼區(qū)域內(nèi)互認”“兩客一危”等車輛監(jiān)管典型應用場景的賦能，推動長三角區(qū)域執(zhí)法協(xié)同一體化應用建設。■