区块链在交通运输中的应用

区块链技术的逐渐成熟和应用，为公众和政府部门参与城市交通建设和管理提供了新的技术手段。

本文论述了这一趋势：首先，总结了区块链技术及其发展体系的特点，特别强调了其去中心化、非篡改的本质特征，提出构建一个多层次、多链条的协同交通信息管理模式，兼顾交通职能部门和公众。

本文围绕车联网集成区块链的真实路况、典应用场景，简要介绍了高速公路改扩建、智能车辆数据共享、自行车奖励出行等区块链集成的应用场景，展示了区块链技术在交通运输领域的巨大应用前景。

1概述

1.1背景

数字经济又称信息经济。2016年二十国集团杭州峰会发布的《二十国集团数字经济发展与合作倡议》将数字经济定义为有效利用数字知识和信息作为关键生产要素，是提高效率和优化经济结构的重要动力。

城市交通问题是一个复杂的系统问题。交通信息的获取涉及到社会的各个层面。各类交通信息从采集到分析，从发布到更新，从原来的交通职能部门到其他政府职能部门、事业单位、平台、公众等部门。综合利用交通信息资源，通过多层次、多链条的合作方式，充分调动多方力量参与信息采集和发布，实现更灵活、更及时、更有效的交通信息管理模式。

采取完全开放的信息管理模式，让公众可以作为节点链接的信息平台，随意阅读或发布交通信息，在实际应用中会出现一些问题：一是难以保证公众上传的交通信息是否真实准确；二是即使发布的信息真实、准确，数据完全透明、公开，可能带来大量的数据存储和分析错误率高。有效利用公众提供的众筹交通信息是信息时代社会管理包括交通管理的发展趋势。

1.2区块链技术特点

区块链是数字经济最重要的底层运营平台。同时，它是一种共享分布式数据库技术，具有以下四个技术特点：

去中心化：区块链技术属于去中心化开放自主管理系统，能够形成相对稳定的耗散结构。例如，将编辑好的程序放入区块链，区块链将按照程序的逻辑运行；

无信任：系统中的所有节点都可以进行无信任的交易，因为数据库和整个系统的操作是公开透明的。在系统的规则和时间范围内，节点之间不能相互欺骗；

集体维护：系统由具有维护功能的所有节点进行维护，系统内所有人员共同参与维护工作；

可靠的数据库：系统中的每个节点都有完整数据库的最新副本。修改单个节点的数据库是无效的，因为系统会自动比较并认为出现次数最多的相同数据记录是真的。

1.3区块链开发系统特点

基于区块链技术的开发系统具有以下四个特点：

开放性：系统是开放的。除了交易各方的私人信息被加密外，区块链的数据对所有人开放。任何人都可以通过开放的界面查询区块链数据，开发相关应用，整个系统的信息高度透明。

自主性：区块链采用基于共识的规范和协议，使整个系统中的所有节点都能在去信任的环境中自由、安全地交换数据，使对“人”的信任变成对机器的信任，任何人为干预都不起作用。

信息不可篡改：区块链技术可以通过点对点同步实现实时传输，传输到区块链技术中每个区块的信息几乎不可篡改，区块链技术可以通过智能合约自动执行外部任务。区块链的数据稳定性和可靠性极高。

匿名性：由于节点间的交换遵循固定的算法，数据交互不需要信任，因此交易伙伴不需要让对方通过公共身份产生信任，这对信用积累非常有帮助。

1.4区块链的流量应用生态

区块链技术建立了一个去中心化、防篡改、可靠的分布式账本，为记录交易、存储和交互数据和信息提供了一种安全、稳定、透明、可审计、高效的方式。因此，可以保证上传的交通信息不被篡改，提高信息的可信度，为智能交通应用提供技术支持和保障。

因此，利用区块链技术来协调交通信息管理模式，向公众放权的同时实现对信息的合理控制。交通职能部门采用基于私有链的信息管理模式，即在信任度高的职能部门建立区块链，将阅读权限限定在一定程度上给公众。

在这种模式下，节点信任度高，链路速度快，任何有网络连接的人都不容易获得数据，可以更好地保护数据隐私。

对于公众而言，通过开放的区块链平台，采用相对开放透明的区块链模式进行信息的采集和发布，对安全性、准确性和信任度的要求较低，给交通领域的数字应用带来了前所未有的提升和转（图1）。

图1：区块链运输的应用生态系统

2整合区块链的真实情况

2.1真实路况平台

通过区块链技术，真实的道路数据具有时间戳、空间戳和图像描绘的可篡改反欺诈能力，是充分的客观证据。它在网络货运平台的交通违法处罚证据、货运保险凭证、税务稽查凭证等多个方面得到了广泛的重用，也将为车主的财务信用调查提供动态空间行为能力的标签，客观地展现实时交通数据的特性“越主动，越可信”的特点是对传统静态信用调查的有力补充（图2）。

图2不可篡改的真实路况

真实路况作为一种先进的视觉路况，利用区块链技术客观记录和众筹数据生态中生产者和数据消费者的行为价值，赋予数据生产和消费生态“各尽所能、各尽所能”的数字乌托邦特征“需求”，也是对用户行为贡献最客观的激励。真实路况平台的优势主要体现在以下三点：

为了打破传统应用由于用户贡献的整体分配而无法交换价值沉淀的问题，用户可以清楚地了解每个行为贡献的数字分配，通过商店交换有价值的商品或服务，并通过公开的交易实现溢价套利通过交易所发行的数字货币，具有外部价值溢出的特点。

有利于促进数据生态链内部流通的形成，即数据生产者与消费者之间的内部交易，类似于博弈中的设备交易。区块链客观地记录了系统中数字资产的确认和转移，并具有追踪内部交易来源的能力。

区块链能够清晰、客观地记录真实道路生态系统的数据消费细节，如作为信息内容的共享和读取人数以及相应的支付，并清空数据生产者的收入，从而实现数据价值对数据生产者的回报。

2.2真实路况-手动拍摄（时间戳+空间戳+图像描述=事实机器）

区块链技术在交通管理中的典应用是，公众可以拍摄违法举报照片和视频证据链，拍摄设备可以完整记录可篡改的信息，包括时间（卫星广播授予的GMT国际标准时间+服务器记录的事件）、位置（经纬度+路段）、人员（特别是此处车辆）、事件（违法事实前后）实名举报信息、设备号（IMEI）、通信网络身份（IMSI）和设备单验证（token），含海拔、车速、天气等环境信息；证据审查员通过授权证书下载证据链数据，数据证据在本地存储一年，可追溯链接永久存储在链上，为后续上诉复议和其他司法证据检索证据准备提供参考（图3a）。

图3A最小数据集

在审计平台上，还记录了使用证据一方的操作过程，如审计人员账户身份的审核发放、审核记录、去重投递、下载打包、事后签收、处罚、奖金发放等（图3b）。

图3B无篡改的完整证据链数据包

2.3真实路况-货物保险证书准备

随着电子商务、网上购物和网上商品直播零售的兴起，引发了物流快递业的快速发展，刺激了货运保险市场的需求。

为此，交通运输部、国家税务总局从政策上引导网络货运平台业务发展，大力推进第四方物流（信息化无车承运人流模式）进程，并明确要求购买货运保险，10年与税收有关的时空轨迹数据。

目前，由于货运车辆缺乏风险数据，现场取证困难，缺乏风险控制手段，导致货运保险保费收入较大，但赔付风险较高，导致货运保险承保费率与市场需求不匹配。

基于区块链的多媒体证书存储技术为货运保险的风险控制提供了有效的技术支持，实现了反欺诈和远程承保功能，将极大地推动网络货运平台业务的发展。

在物流运输过程中，让参与运输的平台、团队、司机形成数据共识，司机主动采集装卸、驾驶、停车全过程的照片和视频证据，并上传到云区块链。这些数据可以用于驾驶员风险自证，也可以为保险公司和交通管理部门提供确定远程事故责任的依据，法院也可以据此判决理赔纠纷，实现多重证据的重用（图4A、4b、4C）。

图4A全程货运可视化区块链证书准备

图4B区块链可视化管理平台

图4C区块链保险证书准备

3与区块链集成的车联网

3.1车联网概述

随着车联网技术的发展，车辆可以通过先进的智能传感技术完成对自身及周边交通状况的采集。借助车载通信系统和车载终端控制系统，车辆可以为用户提供路径导航、智能避障等功能。

车联网技术的核心是每辆车利用车辆单元与其他车辆、固定基站之间的通信，一方面实现广泛的交通信息合作与共享，另一方面，通过这些信息来实现自身的智能避障等功能。

然而，一旦信息被黑客泄露或篡改，原本旨在保护用户安全的智能避障功能可能会成为危及用户生命的工具。

因此，只有充分考虑异构信息网络车辆节点多、移动性强、切换频繁、多源异构信息传输等特点，采用快速计算信息安全技术，能否保证车载网络中用户信息的安全性和有效性。

基于分布式区块链结构的分布式密钥管理方案能够更好地保证车辆信息交互的安全性。

3.2区块链+车联网

将车联网采集的信息链接到区块链平台，形成去中心化分布式的大数据共享市场。利用区块链的共识过程和封装块来传递密钥，并将车辆重新编码在同一安全域中，充分利用区块链中数据不可篡改的特性。例如，车辆的VIN代码被用作访问区域区块链系统的唯一帐户。

由于区块链的不可篡改性，违法信息、车辆故障、交通事故现场信息将永久记录在区块链中，可以实现证据的固化，解决车辆数据的完整性问题，保证数据的安全。

随着大数据挖矿技术、人工智能、智能感知技术和互联网通信技术的飞速发展，城市交通管理既要继承传统、规范流程，又要转变思路、创新发展，实现智能化、人性化、柔性化有效的多元化经营模式。

在交通信息化发展的浪潮中，区块链技术将以其去中心化、数据无篡改、数据公开透明的特点脱颖而出，并将城市交通各方面的创新和力量整合在一起（图5）。

图5区块链车联网应用

3.3区块链+智能车辆数据共享

基于区块链构建了7层智能车辆通信网络框架

物理层：封装各种通信设备，如智能手机、摄像头、GPS等；

数据层：采用哈希算法、默克尔树等加密技术对数据块进行处理；

网络层：显示和验证数据点对点通信；

交换层：在网络中提供去中心化通信，有助于建立用户之间的信任机制；

奖励层：无论任何一辆车在任何时候的共识竞争中获胜，都分配给它的iv tp加密数据；

表示层：压缩网络中车辆提供的多个脚本、契约和算法；

服务层：展示智能车辆通信系统的用例和场景。

3.4区块链+车辆通信系统（VCS）

将区块链技术引入VCs的密钥管理方案可以消除第三方组织，简化密钥传输和交换步骤，提高效率。提出了一种安全密钥管理框架

第一部分是基于去中心化块链结构的网络拓扑结构，用于简化异构VCs域的分布式密钥管理；

第二部分采用动态事务收集的方法进一步减少车辆信息交互过程中的关键传输时间。

4整合区块链的其他应用

4.1区块链+高速公路改扩建

为建设单位、设计单位、施工单位提供共享信息平台，动态监控改扩建施工，确保施工工序有序完成，监督施工质量，实现人员管理和责任追溯。

同样，也可用于其他交通工程项目的实施管理。

4.2区块链+自行车出行奖励

基于区块链技术的自行车出行经济激励系统：

1） 通过以太网区块链上存储和执行的智能合约，乘客可以采集和交换出行活动数据，地方政府或企业可以给予相应的经济补偿，安全可靠，省时省力；

2） 区块链数据库使得骑手和赞助商之间的匿名支付交易更加方便，并且可以在一个强大、透明和可访问的网络中执行，而无需可信的中介机构。

5结论

区块链技术在交通运输领域有着广泛的应用前景，本文仅介绍上述内容。

由此可见，区块链技术的应用使得交通信息的采集和发布更加可靠。同时，去中心化的数据共享和非篡改扩展了交通信息数据的应用范围，让社会各界共享其链上的数据。它在数据层面为智能交通应用提供了强有力的技术支持，使交通管理更加科学、高效的发展模式。