智慧物流信息技术与应用1103区块链技术

区块链技术11.3.1区块链技术概述11.3.2区块链的技术原理11.3.3区块链技术在物流中的应用111.311.3.1区块链技术概述21概念2发展3分类4特点31.区块链的概念区块链是用分布式数据库识别、传播和记载信息的智能对等网络，也称为价值互联网。构建了一种低成本的互信机制实现了网络的价值传递实现了以计算机语言而非法律语言记录的智能合约42.区块链的发展1.02.03.04.05.0200920142017201820195（1）区块链1.0时间：2009年标志：可编程货币特点：比特币用的是工作量证明算法，但存在可扩展性问题。应用场景：支付、流通等货币职能，比特币是区块链1.0的典型应用。6（2）区块链2.0时间：2014年标志：可编程金融特点：以以太坊为代表的数字货币与智能合约的结合，对金融领域更广泛的场景和流程进行了优化和应用。应用场景：所有的金融交易都可以被改造成在区块链上使用，包括股票、私募股权、众筹、债券、对冲基金和所有类型的金融衍生品如期货、期权等。7（3）区块链3.0时间：2017年标志：可编程社会特点：作为价值互联网内核，区块链能够对互联网中每一个代表价值的信息和字节都能得到产权的确认、追溯、计量和存储。应用场景：拓展到金融领域之外，为各行各业提供去中心化或者多中心分布式的解决方案。8（4）区块链4.0时间：2018年目标：提升行业内的用户体验，使企业能够将其当前的部分或全部业务转移到安全、自我记录的应用程序上，使区块链广泛应用于商业环境中，使该技术完全成为主流。9（5）区块链5.0时间：2019年特点：RelictumPro使用较小的块（小于比特币8000倍），可允许每秒1万次交易的操作；另外，RelictumPro上的智能合约可以被10家签署，这是其他任何区块链网络都不具备的独特功能。103.区块链的分类11（1）公有区块链公共区块链，简称公有链。其无官方组织及管理机构，无中心服务器，参与的节点按照系统规则自由接入网络、不受控制，节点间基于共识机制开展工作。特征：访问门槛低，任何人都可以自由加入和退出；可以保护使用其开放程序的用户，参与者身份隐藏但所有数据默认公开。应用：包括比特币、以太坊、超级账本、大多数山寨币以及智能合约。公链的始祖是比特币，其应用已经工业化。12（2）联盟/行业区块链联盟/行业区块链，简称联盟链，一般由若干机构联合发起，介于公有链和私有链之间，兼具部分去中心化的特性。特征：联盟链中，由某个群体内部指定多个预选的节点为记账人，每个块的生成由所有预选节点共同决定（预选节点参与共识过程），其他接入节点可以参与交易，但不过问记账过程，其他任何人可以通过该区块链开放的API进行限定查询。联盟链需要通过授权才能加入和退出。13（3）私有区块链私有区块链，简称私有链，仅仅使用区块链的总账技术进行记账，公司或个人独享该区块链的写入权限。特征：交易速度快，数据不会公开的被拥有网络连接的人获得，交易成本大幅度降低甚至为零。应用：目前传统金融巨头都在尝试私有链，私有链应用产品还在摸索当中。144.区块链的特点去中心化。区块链技术不依赖额外的第三方管理机构或硬件设施，没有中心管制，除了自成一体的区块链本身，通过分布式核算和存储，各个节点实现了信息自我验证、传递和管理。开放性。区块链技术基础是开源的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人开放，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。154.区块链的特点独立性。基于协商一致的规范和协议，整个区块链系统不依赖其他第三方，所有节点能够在系统内自动安全地验证、交换数据，不需要任何人为的干预。安全性。只要不能掌控全部数据节点的51%，就无法肆意操控修改网络数据，这使区块链本身变得相对安全，避免了主观人为的数据变更。匿名性。除非有法律规范要求，单从技术上来讲，各区块节点的身份信息不需要公开或验证，信息传递可以匿名进行。11.3.2区块链的技术原理161核心技术2数据结构3交易过程171.区块链的核心技术共识机制密码学分布式账本智能合约18（1）密码学技术哈希算法非对称加密19（2）共识机制共识机制是指在一个时间段内对事物的前后顺序达成共识的一种算法。20（2）共识机制共识机制是指在一个时间段内对事物的前后顺序达成共识的一种算法。PoWPoSDPoS工作量证明机制权益证明机制股份授权证明机制21（2）共识机制股份授权证明机制（DPoS）：一种新的保障网络安全的共识机制。目标：尝试解决传统的PoW机制和PoS机制问题的同时，还能通过实施科技式的民主抵消中心化所带来的负面效应。特点：基于DPoS机制建立的区块链的去中心化依赖于一定数量的代表，而非全体用户。优势：DPoS可以大大缩小参与验证和记账节点的数量，从而达到秒级的共识验证。缺陷：仍然不能完美解决区块链在商业中的应用问题，因为该共识机制无法摆脱对于代币的依赖，而在很多商业应用中并不需要代币的存在。22（3）分布式账本分布式账本基于分布式存储技术，通过网络使用每台机器上的磁盘空间，并将这些分散的存储资源构成一个虚拟的存储设备，数据分散的存储在网络中的各个角落，参与的节点各自都有独立的、完整的数据存储。23（3）分布式账本区块链每个节点都按照块链式结构存储完整的数据；区块链每个节点都是独立的、地位等同的，依靠共识机制保证存储的一致性。24（3）分布式账本避免了单点故障，降低了网络遭到黑客攻击或信息丢失的几率赋予了区块链去中心化的特点，使用户“自己控制自己的数据，自己决定数据的用途”成为现实。25（4）智能合约智能合约（SmartContract）是一种旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议。智能合约允许在没有第三方的情况下进行可信交易，这些交易可追踪且不可逆转。其目的是提供优于传统合约的安全方法，并减少与合约相关的其他交易成本。26（4）智能合约第一步，参与缔约的双方或多方用户商定后将共同合意制定成一份智能合约；第二步，该智能合约通过区块链网络向全球各个区块链的支点广播并存储；第三步，构建成功的智能合约等待条件达成后自动执行合约内容。272.区块链的数据结构28（1）区块头29（2）区块形成过程把在本地内存中的交易信息记录到区块主体中；在区块主体中生成此区块中所有交易信息的Merkle树，把Merkle树根的值保存在区块头中；把上一个刚刚生成的区块的区块头的数据通过SHA256算法生成一个哈希值填入到当前区块的父哈希值中；把当前时间保存在时间戳字段中。难度值字段会根据之前一段时间区块的平均生成时间进行调整以应对整个网络不断变化的整体计算总量。30（2）区块形成过程313.区块链的交易过程第1步，所有者A利用他的私钥对前一次交易（比特货来源）和下一位所有者B签署一个数字签名，并将这个签名附加在这枚货币的末尾，制作成交易单。其要点是B以公钥作为接收方地址。323.区块链的交易过程第2步，A将交易单广播至全网，比特币就发送给了B，每个节点都将收到的交易信息纳入一个区块中。其要点是，对B而言，该枚比特币会即时显示在比特币钱包中，但直到区块确认成功后才可用。333.区块链的交易过程第3步，每个节点通过解一道数学难题，从而去获得创建新区块权利，并争取得到比特币的奖励。要点是，节点反复尝试寻找一个数值，使得将该数值、区块链中最后一个区块的Hash值以及交易单三部分送入SHA256算法后能计算出散列值X（256位）满足一定条件，即找到数学难题的解。343.区块链的交易过程第4步，当一个节点找到解时，它就向全网广播该区块记录的所有盖时间戳交易，并由全网其他节点核对。要点是：时间戳用来证实特定区块必然于某特定时间是的确存在的。比特币网络采取从5个以上节点获取时间，然后取中间值的方式作为时间戳。353.区块链的交易过程第5步，全网其他节点核对该区块记账的正确性，没有错误后他们将在该合法区块之后竞争下一个区块，这样就形成了一个合法记账的区块链。要点是，每个区块的创建时间大约在10分钟。11.3.3区块链技术在物流中的应用36流程优化物流征信物流追踪物流金融371.基于区块链的物流流程优化在流程优化方面，通过区块链与电子签名技术，单据流转和签收全程实时上链，全程无纸化，信息流与单据流合二为一。待到计费对账时，账单或异常调账等关键信息均在区块链上，通过智能合约完成自动对账。可信运单签收平台快运对账服务平台航运供应链存证平台38（1）可信运单签收平台物流供应链中，通过区块链和电子签名技术的结合可以解决传统纸质单据签收不及时、易丢失、易篡改，管理成本高的问题，实现单据流与信息流合一。39（1）可信运单签收平台40（1）可信运单签收平台41（2）快运对账服务平台从订单生成环节就开始上链，包括询价、报价、配送、妥投等环节，通过信用主体无纸化签收，生成基于区块链的电子运输结算凭证。承运过程中通过RFID等物联网技术，确保物流配送过程数据收集的真实性，配合车载GPS/BDS系统收集位置数据，从而实现信息流和实物流的

一致性。42（2）快运对账服务平台43（3）航运供应链存证平台实现对航运供应链过程中产生的各种证明、证书等进行存证和查询，确保信息的真实、可靠和有效，有效解决各方痛点，提升航运供应链的整体运作效率，降低运营成本。可作为航运区块链各应用的底层技术平台，用区块链技术保证各种电子数据的可靠性、不可更改性，从而能够在此基础上搭建其他高阶应用。也可作为基础平台，为航运供应链领域的现有管理系统和业务系统提供技术支撑。44（3）航运供应链存证平台452.基于区块链的物流征信管理将区块链上可信的交易数据，包括服务评分、配送时效、权威机构背书等信息录入，将过往的物流数据沉淀下来，结合行业标准评级，为物流参与方进行信用评级。物流征信信息平台可信数据交易平台46（1）物流征信信息平台通过区块链构建信用主体，围绕主体累积可信交易数据，联合物流生态企业共同建立区块链征信联盟，构建物流从业者的信用评级标准，真正形成以数据信用为主来构建整个物流信用生态。47（1）物流征信信息平台48（1）物流征信信息平台物流行业信用评级标准需要行业内的企业共同参与，通过智能合约编写评级算法，并发布到联盟链中，利用账本上真实的交易数据计算评级结果。49（1）物流征信信息平台区块链的自治性，可以使系统在无须人为干预的情况下自动执行评级程序，采用基于联盟节点之间协调一致的规范和协议，使整个系统中的所有节点都能在信任的环境自由安全地交换数据。50（2）可信数据交易平台基于区块链的征信数据交易平台是通过搭建联盟链的形式，由数据提供方对征信数据需求方授权。数据采集与加工的过程在本地完成，通过标准SDK＋API提供给每一个联盟链的节点，可以实现资产定义、资产上链、信用主体建立、数据确权、安全等功能。无须各方改变现有的业务流程，亦可实时更新授权交易记录到区块链上。51（2）可信数据交易平台实现对数字资产的确权。52（2）可信数据交易平台区块链能够建立征信主体并确定数据主权，能够在保护个人隐私和相互信任的前提下完成数据的流通与共享。区块链让点对点的交换和合作成本大幅下降，也就是交易成本的下降。533.基于区块链的物流追踪物流追踪方面，区块链技术与物联网技术的结合，实现商品从生产、加工、运输、销售等全流程闭环的透明化可追溯。区块链保证数据存放真实可靠；物联网保证数据在收集过程中的真实可信。跨境供应链物流追踪平台商品溯源区块链平台危化品运输全程监管平台54（1）跨境供应链物流追踪平台途径：在分布式网络上存储集装箱、文件和金融交易的数据，实现端到端的供应链全程数字化，帮助企业监控和跟踪数以万计的船运集装箱记录。效果：改善库存管理减少资源浪费缩短货物在海运过程中所花费的时间提高贸易伙伴之间的信息透明度，实现高度安全的信息共享，