基于区块链的“高速铁路+共享汽车”数据流通研究

喻麒睿，李 平

YU Qirui1, LI Ping2

（1.中国铁道科学研究院 研究生部，北京 100081；2.中国铁道科学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所，北京 100081）

(1.Postgraduate Department， China Academy of Railway Sciences， Beijing 100081， China； 2.Institute of Computing Technologies， China Academy of Railway Sciences Corporation Limited， Beijing 100081， China)

1 “高速铁路+共享汽车”数据流通现状分析

“高速铁路+共享汽车”作为春运创新和落实“双网融合”的典型创新项目，取得了良好的社会反响，解决了旅客到站后在换乘公交车、出租车等交通工具时普遍存在的等候时间长、打车难、价格高等问题，有效衔接了旅客出行的“最后一公里”，具有较为广阔的市场前景。作为主要依靠大数据、云计算、车联网等新兴互联网技术的旅客联运模式，“高速铁路+共享汽车”可以将原本因技术或运营模式限制而导致无法充分融入完整旅客链条当中的部分汽车资源重新参与其中。可以说，“高速铁路+共享汽车”模式是“互联网+交通”背景下实践“交通强国、铁路先行”战略的重要成果之一，是高速铁路网与移动互联网相融合后旅客大数据技术服务创新方面的一种应用。

依托大数据技术的“高速铁路+共享汽车”共享经济模式已经得到了社会的部分认可，各铁路局集团有限公司也在积极推广该模式。随着“高速铁路+共享汽车”规模的不断发展，存在的问题也不断显现，具体表现如下。

（1）数据标准化管理缺失。当前旅客大数据发展遇到最大的困境就是基础数据流通过程中的严重缺失。由于不同运输方式间信息的数据标准化程度相差很大，极易造成基础数据失真严重，而大数据作为“高速铁路+共享汽车”的底层技术，旅客数据源则是其应用的基础[1]。由于交通方式间数据信息的标准不一致，造成了信息孤岛之间的数据整合障碍重重。随着未来旅客数据的不断积累，“高速铁路+共享汽车”的后台数据技术标准差异将无法满足发展需求，因而旅客基础数据管理标准化是“高速铁路+共享汽车”发展的首要任务。

（2）大数据高度依赖干扰。从发展情况来看，尽管大数据技术已经广泛应用于以共享汽车、共享单车为代表的互联网共享出行，并创造了亮眼的成绩。但“高速铁路+共享汽车”模式的发展不是简单地依靠大数据技术与传统行业融合就可以推广，尤其对于这种跨行业的交通融合来说更是如此。近年来，对于“高速铁路+共享汽车”而言，大数据技术更多的是辅助，而不是绝对的决策，要想打造成功的“高速铁路+共享汽车”模式，需要在大数据基础上进行严谨的商业逻辑论证，在理论上找到相应学科的证据支持并在体系上大胆创新，而不是依赖大数据造成对传统方法分析数据的干扰。

（3）现有大数据技术存在隐私泄露风险。“高速铁路+共享汽车”的共享联运模式是将社会中闲置的汽车资源与高速铁路运输进行整合与衔接，提高资源的利用率，并让拥有者从中获得额外收益。从经济学角度来看，当所有权和使用权合二为一时，旅客大数据安全才能得到保障；当二者分开之时，旅客大数据就可能为多方所享有，进而会在一定程度上造成旅客信息的泄露[2]。例如，在高速铁路换乘共享汽车时，旅客想要在车站停车场使用共享汽车，就需要登录共享汽车APP中扫码解锁，在此过程中旅客将自己的数据信息交付给了共享汽车的运营商，在“互联网+交通”时代，旅客信息会被越来越多的运营商掌握，而作为信息创造者的旅客来说，并不知道自己的隐私数据何时被收集、何时被流通、何时被他人使用，存在一定的安全隐患。

（4）大数据技术无法打破数据孤岛问题。旅客大数据发展的最大问题是行业数据孤岛问题。在理想模型中，只有不同交通方式的数据源开放共享数据时，才能达成“交通大数据”这个目标。目前，高速铁路与共享汽车服务企业的旅客数据在采集、清洗、分析、存储等方面的格式千差万别，这直接导致了不同交通运输方式间的旅客数据“信息孤岛问题”随之产生，旅客数据被切片式分割，无法形成完整的用户画像，社会资源不能得到合理化配置[3]。随着未来旅客数据的不断累积，其规模往往会呈现出指数级增长态势，如果无法妥善处理好数据标准以及衍生问题，那么未来旅客数据的流通过程中将会存在明显的流通管理短板，成为阻碍“高铁+共享汽车”发展的瓶颈因素之一。

2 基于区块链的“高速铁路+共享汽车”数据流通研究

尽管依托大数据技术的“高速铁路+共享汽车”经济模式已经得到了社会的普遍认可，由于发展模式仍然在初期探索阶段。针对“高速铁路+共享汽车”模式存在的问题，采取区块链与大数据技术融合，解决交通事故界定难、盈利模式不清晰等问题，进一步促进“高速铁路+共享汽车”数据流通发展。

2.1 区块链与大数据技术的融合

区块链是基于P2P的一种分布式存储，其去中心化、数据不可篡改与伪造、匿名性等特性，能有效解决大数据一直面临的分享难题，可以在保证自身数据安全的同时进行数据的互通互联，为推动数据流通的发展提供全新的技术手段。只有让数据真正的流通起来才能体现其价值，才能为打造数字经济提供有效支撑。区块链技术可以通过其加密分享、分布式账本等特征保障旅客大数据的流通的安全性[4]。将区块链技术融入到“高速铁路+共享汽车”模式，依靠铁路旅客大数据海量数据存储能力、灵活高效的数据分析能力，与区块链技术的分布式存储设计、匿名性、安全性、较低的使用成本及账本的完整性等技术优势，将区块链与大数据技术的融合作为底层技术将会大大促进“高速铁路+共享汽车”发展，打通高速铁路与共享汽车之间的信息孤岛，进一步实现旅客信息数据的跨行业流通，建立崭新的旅客运输数据生态交互系统，推动“高速铁路+共享汽车”的快速发展。与此同时，“高速铁路+共享汽车”模式也将有利于主管行业部门实施监管，使得铁路运输企业和共享汽车企业的旅客个人信用评价透明、公正及合理化。区块链与大数据技术融合的优势如下。

（1）打破跨交通行业之间的信息孤岛。“高速铁路+共享汽车”场景中的旅客数据流通在技术实现上有诸多需求，虽然铁路部门与共享汽车平台都是中心化的组织，而使用区块链技术可以将旅客个人身份的标识信息转换成不能识别身份的密文信息，且需要满足相同数据标识在不同数据持有方中被转换的结果不同，在旅客个人信息数据存证授权及防丢失、防篡改方面的技术优势可以在实现对旅客个人数据信息保护的前提下，实现数据计算任务。这样既确保旅客个人信息在流通中得到保护，又打破了中心化组织之间的信息孤岛问题。促进跨交通行业之间旅客数据安全有序的互联互通，同时应积极推进旅客数据交易市场化，推动数据互联便捷化，完善数据应用落地化。

（2）旅客运输资源分配与利用更加合理。随着“高速铁路+共享汽车”模式的不断优化推广，将区块链技术与大数据技术结合，通过利用其分布式账本的特征，将全路高速铁路车站所拥有的共享汽车都记录在不同区块中，再使用大数据技术对车辆进行定位与追踪，并由系统自动为旅客分配服务车辆，该模式大大降低“高速铁路+共享汽车”的运营管理成本，同时也让旅客用最便捷的方式来获取最优的联运服务，最终实现使“高速铁路+共享汽车”模式中的旅客运输资源分配更加合理的目标。

（3）旅客个人信用信息更加准确。未来随着“高速铁路+共享汽车”的品牌价值越来越大，旅客个人数据的信用价值也会越来越大，甚至会成为影响“高速铁路+共享汽车”模式的最关键因素之一。“高速铁路+共享汽车”模式中的共享汽车需要以旅客个人信用来保证车辆不会丢失损坏。而将区块链技术引入“高速铁路+共享汽车”就可以提升旅客个人信用的可靠程度。这主要是体现为：其一是区块链技术可以保证所有“高速铁路+共享汽车”旅客的信用数据都是公开透明的，该技术的可追溯特征可以作为旅客个人信用的背书，在知道了某节点的密钥后，可以随意浏览、查询上面的信息，同时考虑到区块链所记载的旅客个人数据是各节点验证的，因而无法单方面进行修改，进而确保了信息的真实性[5]；其二是在“高速铁路+共享汽车”深入实施阶段，区块链的智能合约系统可以保证旅客与共享汽车企业双方的汽车使用权租赁交易正常进行，不会因为一方的反悔而随便取消交易。

（4）旅客高速铁路出行生态系统更加完善。“区块链+大数据”的融合技术具有弱中心化或多中心化的特点，可以弱化传统旅客联运传统商业模式对中心化平台的依赖。此外，与传统旅客联运服务不同的是，引入区块链技术的“高速铁路+共享汽车”可以打通旅客大数据技术流通过程中的信息孤岛，实现不同交通运输方式间的数据共享，全面建设旅客联运服务的健康发展目标。

2.2 基于区块链的“高速铁路+共享汽车”数据流通研究

为了保护数据在流通过程中的隐私安全问题，目前正在进行的“数链”(UD)项目，正是基于区块链的技术优势，在数据流通过程中使用数据加密、存储加密及计算加密的方式，在公开透明的技术环境下实现数据的传输、交换及共享。随着未来不同交通方式间的旅客大数据深度融合，如何在现有大数据、车联网等技术手段上，融合区块链技术，推动“高速铁路+共享汽车”环境下旅客大数据的协同发展，将车辆资源有效地融入铁路客运服务，使其成为破解目前旅客大数据流通难题的有效工具，值得在业务逻辑、技术应用、数据流通等方面进一步深入探索与研究。

对于区块链技术来说，目前可以分为公有链、私有链、联盟链及混合链等。根据业务场景的需求不同，使用不同模式的区块链，虽然各链的集成算法不同，数据流通的过程也有所差异，此处忽略算法差异后，引入区块链的“高速铁路+共享汽车”旅客数据流通过程如下。①一个新的数据需求产生后，会生成对应的需求订单，该需求订单的旅客用自己的私钥对订单进行数字签名，将数据需求发送给以公钥作为接收方地址的共享汽车运营商或个人归属方。②需求订单被广播至网络，数据需求根据公钥地址到达接共享汽车运营商账户。③验证节点用共识算法来验证数据能否达成流通共识的过程，若验证成功，就会自动产生新区块，若验证失败，就不会继续存储数据。④新区块生成后，第一个生成区块的节点会将该区块广播至全网，其他节点则会迅速核对该区块记录的数据正确与否，核对无误后将该区块接入区块链中，广播该区块的节点则会获得记账权，产生对应收益。基于区块链的“高速铁路+共享汽车”数据流通过程如图1所示。

图1 基于区块链的“高速铁路+共享汽车”数据流通过程Fig.1 Data flow process of “high-speed railway + shared car” based on block chain

基于区块链的“高速铁路+共享汽车”数据流通，可以有效缓解以下问题。

（1）对数据溯源的分析。区块链技术主要有开放性、自治性、弱中心化等特点，可以保障“高速铁路+共享汽车”平台中的数据流通及信息溯源。将区块链技术引入到平台中，旅客通过平台可以查看共享汽车的基本信息，包括其出厂信息、维修信息、使用记录等，及时发现安全隐患，选择适应自身的共享汽车，这无疑提高了平台的可信性。因此，使用区块链技术可以针对平台内的旅客及共享汽车的数据构造出某种程度的惟一性，并将系统中惟一标识的数据记录通过共识机制存储到区块链系统中，以解决平台中旅客行为及共享汽车的数据溯源问题。在“高速铁路+共享汽车”平台的区块链系统中会部署多个计算节点参与业务数据的记录，并在计算节点之间进行数据认证以保证数据的完整性[6]。通过“高速铁路+共享汽车”平台中旅客行为信息以及共享汽车信息存储到区块链上的方式，将整个业务数据记录到区块链系统中，形成完整的记录清单。

（2）对数据防丢失、防篡改的描述。防丢失、防篡改是构建数据资源安全保障体系的重要环节，直接影响着旅客数据的真实性、可靠性及完整性。当前，“高速铁路+共享汽车”平台承载着大量的业务数据和旅客个人数据，确保关键旅客数据免遭非法篡改与利用是旅客大数据健康发展的重要基础和关键保障。针对这一问题，区块链技术要求系统内所有数据存储节点对已验证的数据进行备份，并利用非对称加密算法，一方面可保证旅客数据经过脱敏处理后的流通，另一方面能够辨识任何改动旅客数据的行为，使其具有不可篡改性[7]。

（3）对智能合约的阐述。在“高速铁路+共享汽车”平台中，基于多种智能合约的研究，发现其与数据流通的要求契合度极高，旅客数据及共享汽车供应数据提供方可以自行设计数据交互、流通的智能合约，实现数据的互联互通[8]，使用智能合约不但保障了旅客数据及共享汽车数据的安全，也提升了数据流通的效率。在“高速铁路+共享汽车”平台的区块链系统架构中，业务层、应用层、中间层及底层技术层等主要是通过分布式账本贯穿起来的，智能合约主要在应用层上存储，对数据进行验证，因而智能合约成为区块链技术在旅客数据流通方面应用的重要技术。

在“高速铁路+共享汽车”平台中，智能合约根据一定的业务规则实现业务场景的程序化，生成相应的执行逻辑及条件，将其以代码的形式存储到区块链系统的节点区块内，提供一定的数据操作接口，这些接口可以对旅客行为信息及共享汽车信息进行数据的接收、处理、存储等操作，以实现数据资产灵活可靠的管控。

3 结束语

数据社会的基础是数据经济，数据经济的核心是数据流通。随着“高速铁路+共享汽车”模式的快速发展，如何在保障旅客数据安全的前提下进行有效的数据流通，在流动过程中形成对等的价值流动，是“高速铁路+共享汽车”模式打造共享新经济的发展动力。区块链以其可追溯性、安全性和不可篡改性在数据流通的若干痛点上都能起到明显的改善作用，有利于降低信息摩擦、突破信息孤岛，让更多的数据被解放出来，保障并促进数据的流通，促进移动互联网、大数据及数据服务等新兴产业的发展，并逐步推动形成社会化的数据流通网络。