基于区块链的跨境物流数据共享及交换研究

余益民 刘明瑶 陈韬伟

摘要：跨境物流是跨境贸易发展的核心支柱，传统的“集中式”跨境物流模式已不能满足跨境贸易的发展需求。针对传统跨境物流数据共享中信息不对称、难以建立信任的问题，文章以区块链技术为基础，对跨境物流数据共享及交换进行研究，通过分析跨境物流业务流程，构建基于区块链的跨境物流数据共享及交换模型，实现跨境物流与跨境贸易发展的协调一致性。

关键词：跨境物流；区块链技术；数据共享及交换；跨境贸易

引言

当前跨境物流（Cross-border logistics）业正处于高质量发展转变的重要阶段，技术升级是其转型发展的核心支撑，因此增强技术创新是跨境物流业发展的关键[1]。区块链技术作为一种新兴的前沿技术，其与跨境物流领域相结合的研究和实践正日益发展。

数据共享及交换是跨境物流中较重要的环节，只有通过共享物流信息，掌握实时的物流动态才能更好的进行货物运输，但目前跨境物流在数据共享及交换中仍存在两个问题：（1）信息不对称、不协调。跨境物流中涉及环节较多，流程复杂，容易导致物流数据在共享及交换过程中失去时效性，供需双方不能进行有效的信息匹配，无法及时掌握实时、正确的物流信息；（2）难以建立信任。建立良好信任是实现物流数据有效共享的先决条件，目前跨境物流数据共享安全性差以及相关部门监管力差导致交易双方无法建立有效信任。

针对以上问题，区块链可以提供更有效及安全的数据共享机制[2，3]，储存在区块链中的共享数据不允许篡改只能新增，供应链中的所有参与者都保有一份相同的数据。文章将对区块链在跨境物流数据共享中的研究进行分析，然后基于区块链及其应用在跨境物流中的优势，构建基于区块链的跨境物流数据共享及交换模型。

1、区块链在跨境物流数据共享中的案例

在跨境物流行业，越来越多的公司都在开发区块链应用程序。例如，航运和物流公司NYK（Nippon Yusen Kabushiki Kaisha）[4]正在参与一个项目，以开发一个基于区块链的贸易数据共享平台，旨在改善其供应链物流。该项目成员由日本NTT数据公司组成，包括14家来自银行、保险、综合物流和进出口等国际贸易领域的公司。另一个是国际海运公司（MTI），这是一家设在英国和美国的货运代理公司，该公司在其公共业务基础上成功地开展了一个试点项目。据MTI称，该项目表明，由于區块链的存在，物流行业的互联性、效率和安全性将得到改善。其他的项目包括Blockfreight[5]，SAP ocean shipping projec[6]和Quasa[7]，这些为俄罗斯和独立国家联合体的货物运输公司提供了一个开放的区块链平台。

除此之外还有很多港口、运输和物流公司以及政府都在研究区块链的潜力，希望开发连接供应链上所有参与者的平台。这一研究领域的主要参与者之一，马士基（Maersk）[8]，一直在积极与IBM合作，开发了一个基于区块链的全球贸易平台TradeLens，目的是将参与国际贸易的各方——从货运代理到政府当局联系起来，并将供应链从一端数字化到另一端，以简化便利程序。同时政府将设立跨行业咨询委员会，以期在设计平台时考虑到各有关部门的具体需要，努力开发一个全行业的平台。其他公司，包括马士基的竞争对手埃森哲（Accenture）公司，也在研究类似的端到端方式。

2、区块链技术

2.1 分布式去中心化

分布式账本基于分布式结构完成数据的记账、验证、存储等过程，通过建立分布式节点之间的信任关系，形成可信任的去中心化分布式系统。区块链可以搭建一个包含跨境物流中所有交易主体和环节在内的平台，在这个平台上各主体能够协同工作，通过分布式记账技术能够保证数据不能被私自篡改，保障整个交易公开透明。

2.2 智能合约

区块链技术利用可编程的智能合约实现合约的自动填写并自动执行，跨境物流合约环节中可以使用智能合约进行一系列的合约保障，在最终端的消费者收货行为产生的同时，供应商和中间商都可以同步获得交易信息，并实现相关合约的自动填写，由此在链上的所有主体都能同步获得信息，及时进行相应的处理，大量节省了时间和管理成本，提高效率。

2.3 共识机制

为保证跨境物流交易数据的有效性和真实性，区块链网络中的所有节点对认证原则达成共识，并以特殊的激励机制保证分布式系统中众多节点参加数据区块的验证过程，只有经过全部或大多数节点认证通过，写入区块链账本后共识机制才能防止数据被篡改，保障数据的真实性。

2.4 时间戳和可溯源技术

区块链中的链式区块结构进行数据存储时使用时间戳技术，可为数据生成时序，同时任意两个区块间通过密码学方法相关联，发生交易时可以追溯到任何一个区块的数据信息，从而具有极强的可追溯性和可验证性。

2.5 加密技术

区块链结合多种加密技术，跨境物流中可采用非对称加密算法对数据完成加密，通过密钥生成数字签名对账本进行访问控制，可以确保所存储信息的安全性和隐私性，因此能在跨境物流交易主体之间建立较强的信任关系。

3、基于区块链的跨境物流数据共享及交换模型

3.1 跨境物流数据共享及交换业务流程

跨境物流的发展主要在横向和纵向两个层面，横向层面包括输出国物流、输出国海关与商检、国际运输、输入国海关与商检、输入国物流、输入国配送、海洋和内陆承运人、货运代理等，有时包括逆向物流；纵向层面包括接单、收货、仓储、分类、编码、理货、分拣、转运、包装、贴标、装卸等，还会涉及支付、报关、纳税、售后服务、退换货物流等，物流网络的主要业务流程如图1所示。

3.2 基于区块链的跨境物流数据共享及交换模型

跨境物流网络中任一个环节的不通畅都会导致数据共享和交互出现问题，所以，需要采用区块链技术，将横向和纵向层面各环节结合起来，形成基于区块链的跨境物流网络，实现更有效的数据共享及交换。基于区块链的跨境物流数据共享及交换模型如图2所示。

基于区块链的跨境物流数据共享及交换模型以区块链底层技术作为支撑，模型主要对象为商家、消费者、海关与商检及运输方，消费者通过网络平台与商家发起交易后，商家将商品交于运输方，在区块链平台上建立物流信息，即生成一个区块。运输方根据得到的配送信息经过海关清关之后送到消费者手中。在此过程中，区块链共识机制的运作需要商家进行商品认证，运输方进行身份认证，确保物流数据安全共享及交换。

对于信息不对称、不协调的问题，使用区块链可简化物流流程，运输方实时共享位置信息及货物状态，消费者也可通过平台获取物流相关信息，各部门均可完成实时信息对接；关于难以建立信任的问题，区块链平台上交易公开透明，不可篡改，商品信息及物流信息全程可监控，各参与者经过身份认证后可获得真实的信息。

模型使用的区块链基本架构主要包括数据层、网络层、共识合约层和业务应用层，如图3所示，这四层架构体现了跨境物流中进出口国各部门之间的交互关系。（1）数据层中，区块中保存跨境交易产生的一系列数据，通过链式结构将每一个区块连接起来，使用时间戳技术确保每个区块按时间先后顺序相连接，同时使用非对称加密技術确保数据的安全存储、不可篡改以及数据共享过程中的安全，确保了信息的完整性。（2）网络层中交易双方通过P2P组网机制实现交易，将交易数据通过密码技术生成数字签名发布到区块链网络中，确保了数据共享的真实性，解决信任问题。（3）共识合约层包括共识机制和智能合约，共识机制保障数据一致性和安全性，能让高度分散的节点在P2P网络中达成共识，简化交易流程。智能合约部分是区块链可编程特性的基础，通过制定适合跨境物流的智能合约，让其自动执行，可提高跨境物流效率。（4）业务应用层实现了跨境物流数据共享及交换过程，将整合后的数据资源、物流资源、运输资源等发布到以区块链为基础的数据共享平台上，让进出口双方各部门实时共享信息。交易协议达成之后，通过底层区块链技术的支撑建立点对点支付通道，实现交易过程的去中心化，保障交易公开透明。

4、总结与展望

区块链技术为跨境物流的升级转型带来了新的发展机遇，其关键技术能与跨境物流的需求相契合。本文提出跨境物流数据共享及交换中存在的问题，结合现跨境物流相关研究动态，依据跨境物流业务流程构建基于区块链的跨境物流数据共享及交换模型，以解决跨境物流数据共享中信息不对称、不协调以及难以建立信任的问题。对于区块链应用于跨境物流中的优势，今后可以设计并实现基于区块链的一体化跨境物流平台以方便交易。

参考文献：

[1] 张宝霞. 跨境物流行业或迎来发展新机遇[N]. 中国邮政报，2019-11-30（004）.

[2] 余益民，陈韬伟，段正泰，赵昆.基于区块链的政务信息资源共享模型研究[J].电子政务，2019（04）：58-67.

[3] 余益民，宋楠，陈韬伟，唐晓华.跨境电子商务公共数据交换平台模型及应用[J].电子商务，2018（04）：33-34.

[4] Emmanuelle Ganne.Can Blockchain revolutionize international trade[R]，WTO，2018：41-45.

[5] https：//blockfreight.com/

[6] https：//events.sap.com/teched/en/session/36839

[7] https：//www.quasa.io/src/assets/pdf/wp_en.pdf

[8] 郑金岩.IBM和马士基欲用区块链平台打通航运壁垒[J].天津航海，2018（03）：77.

作者简介：

余益民，博士，云南财经大学信息中心，主任，研究方向：电子政务，区块链技术；

陈韬伟，刘明瑶，云南财经大学信息学院，研究方向：区块链技术，信息安全。