我國鐵路貨運規模龐大，2019 年，中歐班列全年開行 8225 列，同比增長 29%，發送貨物 72.5 萬標箱，同比增長 34%[1]。在“公轉鐵”、“一帶一路” 的大背景下，鐵路貨運加快多樣化轉型，提升服務質量，但仍存在數字業務效率低、貨蹤不透明、物流企業融資困難、缺乏信息服務等問題。

　　區塊鏈技術具有去中心化、開放、可追溯、不可篡改等特點，能夠加強多系統間的數據融合，促進協作。在鐵路貨運領域，李平等人分析區塊鏈技術國內外應用情況，提出了鐵路大數據共享、“一帶一路”鐵路貨運物流等場景[2]。本文討論了鐵路貨運中區塊鏈應用的關鍵技術和主要應用場景，以供參考。

　　1 區塊鏈技術概述

　　區塊鏈可以看作一種不可篡改的分布式數據庫。利用分布式技術，區塊鏈網絡中的每個成員存儲著一致的賬本，賬本的信息打包儲存在數據區塊中。如圖 1 所示，區塊和區塊間以時間為序，組成鏈式結構，利用密碼學技術首尾連接在一起，每個區塊中包含的信息可以是事件的細節、價值交易、自動化操作或其他信息。

　　區塊鏈適合于內在分散、孤立的行業。鐵路貨運涉及多方密切協作，是區塊鏈典型的應用場景。區塊鏈應用在貨運領域的探索可以追溯至 2015 年前后，目前應用研究較少，主要針對流程優化、物流追蹤、物流金融等方向，具體包括結算對賬、商品溯源、冷鏈運輸、電子發票等領域。

　　2 鐵路貨運中區塊鏈應用的關鍵技術

　　2.1 聯盟鏈網絡按照網絡部署方式的不同，區塊鏈可以分為公有鏈、聯盟鏈和私有鏈。公有鏈是完全去中心化的結構，通常用于開放的共享記賬系統;聯盟鏈是部分中心化的分布式結構，由參與聯盟的多個機構形成多中心，通常用于行業間地位相對對等的組織團體共享數據;私有鏈是機構內部形成的中心化結構，通常用于企業內部的控制和審計[3]。3 種區塊鏈的對比如表 1 所示。

　　鐵路貨運區塊鏈網絡出于業務和監管的考量，需要一定程度的中心化。因此，鐵路貨運區塊鏈架構設計應選擇架構更為靈活的聯盟鏈，并采取部分私有的方式。比如區塊鏈節點以鐵路貨運公司為主，相關業務方可以選擇加入區塊鏈節點，如圖 2(a)所示，或者通過網絡訪問區塊鏈中的節點，如圖 2(b)所示。

　　2.2 跨鏈技術因為整個區塊鏈網絡是分區的，數據集成時必然面臨兩個問題：信息孤島和區塊鏈異構。異構區塊鏈間數據結構、接口協議的不同會導致交易合法性證明各不相同，加劇信息孤島。跨鏈技術通過連接互相獨立的區塊鏈系統，實現不同鏈上資產和數據的互操作，從而解決孤島問題。

　　常見的跨鏈技術實現方式包括公證人機制、哈希鎖定和側鏈/中繼技術[4]。公證人機制需要一個或一組節點在兩條鏈間作為公證人，進行雙方交易的收集和驗證，架構簡單，但引入了一定的中心化;哈希鎖定利用了哈希鎖和時間鎖，能夠確保交換的原子性和真實性，但哈希鎖定只能用于交換，且增加了交易次數，目前只適合資產交易場景;側鏈/中繼鏈技術通過雙向錨定的方式實現資產在不同鏈之間的轉移，中繼鏈可以看作去中心的公證人機制，不同的鏈之間都可以在中繼鏈上進行跨鏈交互。

　　2.3 物聯網終端接入物聯網終端是鐵路貨運里的重要一環。在區塊鏈中，必須保證數據源頭可信。在貨運過程中，可基于智能設施和物聯網完成數據的自動采集、存儲和傳遞，盡可能排除人為干擾。物聯網的智能識別技術主要包括條形碼/二維碼識別技術、射頻識別技術、GPS 技術、信息物理系統(CPS，Cyber-Physical Systems)技術等。

　　3 鐵路貨運中區塊鏈的應用場景

　　3.1 物流追蹤終端消費者需要了解鐵路貨運的產品物流信息，從而加強對此次消費的信任;上游供應方由于鐵路運輸時延較長，掌握物流信息能更好地預測市場;承運方掌握詳細的信息更有助于了解運輸中上下游的情況。

　　3.2 流程優化與公路和飛機相比，鐵路運輸周期較長，流程復雜，涉及相關方較多。如果能實現單證電子化，提高作業過程信息化程度，就能減少信息孤島，提高信息時效，有利于解決各方痛點，提升鐵路貨運整體運作效率，降低運營成本。

　　3.3 抵押融資鐵路貨運周期一般為 7~14 天，貨物價值高，資金回收可靠，較適合做抵押貸款。但傳統的倉單質押業務存在銀行對倉單信息獲取不及時的問題，使得銀行難以對貸款風險進行評估，導致企業融資困難。

　　4 結束語

　　本文分析了區塊鏈技術在鐵路貨運中應用的關鍵技術及應用場景。目前，區塊鏈技術在鐵路貨運中的研究尚處在起步階段，應用的過程中還存在一些難題，距離產業化還有較大距離。區塊鏈技術在鐵路貨運領域的落地不僅僅是技術問題，而是如何在鐵路內外的眾多企業、組織中克服協作壁壘，構建信任網絡的問題。

　　下一步，還需努力推動區塊鏈技術在鐵路集裝箱運輸、鐵路快運對賬、鐵路物流金融、海關存證、物流企業征信等場景的示范項目。針對不同場景，尋求共識協議、跨鏈通信、加密算法等關鍵技術的適配和改進，提高區塊鏈系統在鐵路貨運業務中的可用性、可擴展性、吞吐量、安全性，探索更有前景和活力的應用模式。

　　參考文獻

　　[1] 李　平，張曉棟，郭　悅，等. 區塊鏈技術及其在鐵路行業的典型應用研究 [J]. 鐵路計算機應用，2020，29(1)： 9-15.

　　[2] 于　戈，聶鐵錚，李曉華，等. 區塊鏈系統中的分布式數據管理技術-挑戰與展望[J/OL]. 計算機學報，[2020-04-10].

　　[3] 李　芳，李卓然，趙　赫. 區塊鏈跨鏈技術進展研究 [J]. 軟件學報，2019，30(6)：1649-1660.

　　《區塊鏈技術在鐵路貨運中的應用》來源：《鐵路計算機應用》，作者：馬春琦，任　爽