区块链技术在港口航运业的应用研究

区块链技术被誉为继计算机技术、网络技术之后计算模式的跨越式创新。 世界各国都非常关注区块链技术的应用和发展，其应用场景已经扩展到物联网、智能合约、数字货币等诸多领域。 区块链的显着特性在港口航运业也有着广阔的应用前景。

一

介绍

区块链（Blockchain）技术处于当今科技发展的前沿。 世界各国都在密切关注区块链技术的应用和发展，都在加速布局区块链产业。 中国政府已将区块链技术纳入“十三五”国家信息化建设规划，将区块链技术列为具有前瞻性和战略性的技术。 2019年10月，习近平总书记在中央政治局第十八次集体学习时强调，要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，发展区块链技术和产业创新。加速。 我国《2019年区块链白皮书》指出，区块链不仅要完善传统金融业，更要助推主业发展，使其广泛应用于经济社会各个领域，有效促进数字经济和数字社会的发展。

二

区块链技术概述 （一）区块链技术的定义 区块链技术本质上是数据库技术，涉及密码学、网络技术、计算机技术等综合前沿技术。 区块链技术是一种数据账本，将数据块按时间顺序连接起来，形成一种新的链式数据结构，并加入密码学技术，确保不可篡改、不可伪造，并以分布式方式存储。 广义上的区块链技术是利用区块链数据结构对数据进行验证和存储，利用分布式节点共识算法产生和更新数据，利用密码学保证数据传输和访问的安全，利用自动化脚本构建的一种新型分布式基础设施。通过由代码组成的智能合约来编程和操​​作数据的计算范式。

（二）区块链技术核心要素 区块链技术核心要素主要包括分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等。 1、分布式数据存储

区块链技术采用分布式数据存储，即网络中的每个节点都保存着所有的交易记录，可以监督和证明交易的合法性。 分布式存储实现交易记录的多重备份，单个节点丢失不会影响整个数据，从而保证数据安全。 2.点对点传输

区块链技术采用非结构化的点对点传输网络，任意节点之间的路径寻址可以通过广播的方式进行，然后直接进行通信。 例如，如果一个节点要查找一个文件，它会首先询问它的邻居该文件是否存在，然后邻居再询问他们的邻居，等等。

3. 共识机制 共识机制解决了数字货币一直需要解决的双重支付和拜占庭将军问题。 制定统一的共识方法，供所有网络节点判断交易是否有效，从而达到防篡改的目的。 区块链技术的共识机制包括单一共识机制和复合共识机制。 其中，单一共识机制包括四种类型：工作量证明（PoW）、权益证明（PoS）、授权共享凭证（DPoS）和验证池（Pool）。 复合共识机制是单一共识机制的组合。 例如，以太坊区块链使用 PoW 和 PoS 的组合。 4.加密算法

区块链技术采用非对称加密算法，确保每笔交易安全可信。 网络中的任何节点都有一对独立且匹配的私钥和公钥。 私钥存储在这个节点中，公钥存储在网络中。 上市。 交易数据在发送端用私钥加密，在接收端用公钥解密。 比特币采用SHA256加密算法，莱特币采用Colin Percival提出的scrypt加密算法。

三

区块链技术在港航行业的应用现状

（一）区块链在港口的应用

一、欧洲

欧洲最大的港口鹿特丹港建立了区块链实验室BlockLab，以开发该领域的前沿解决方案。 该实验室寻求通过可互操作的区块链和其他区块链解决方案提供实时运输数据。 英国最大的港口运营商正在探索区块链解决方案以创建系统互操作性，这是航运物流中的一个主要痛点。 提议的解决方案避免了手动重复数据输入，并有望提高运营商 21 个港口网络的运营管理效率。 西班牙海滨城市瓦伦西亚于2018年10月3日在荷兰鹿特丹港举行的智慧港口与供应链技术大会上宣布，将利用区块链技术建设智慧港口。 瓦伦西亚港非常认可区块链技术，并指出瓦伦西亚港只是未来将实施这项技术的众多港口之一。 瓦伦西亚港将智能港口描述为“无纸化港口”，并指出区块链技术的应用可以消除供应链跟踪中对纸质文件的需求，显着提高效率，同时减少浪费、开发时间和维护成本。 瓦伦西亚港是地中海吞吐量第二大港口，最大的港口阿尔赫西拉斯也在 2018 年举办了 IT 研讨会，讨论该港口对区块链技术的潜在应用。

2. 亚洲

2017年8月，新加坡港务局（PSA）和太平船务（PIL）与IBM共同签署供应链网络应用谅解备忘录，重点推进基于IBM区块链平台的区块链技术供应链的创新研究。网络业务旨在提高某一区域内供应链业务和流程的网络安全性、效率和可视性，同时促进全球贸易中财务审计的安全性。 目前，双方已在IBM区块链平台上构建了供应链概念验证（Proof Of Concept）并已成功应用和测试。 在应用方面，主要用于跟踪“一带一路”南线通道货物运输全过程（例如：重庆内陆港多式联运至新加坡），如图1所示。概念验证的范围将继续扩大，并涉及供应链物流生态系统分销网络中不同节点的参与者。

此外，新加坡港口集团还建立了基于区块链的港口数据平台，解决了多主体数据重复录入和验证效率低的问题，加强数据安全，确保数据真实性，形成多方位主题分布式平台。 核算、信息实时更新、互联互通机制，确保高效和安全，如图2所示。基于该平台，新加坡PSA和IBM表示比特币技术业务场景单一吗，还将建立全球质量跟踪体系，对接中国进出口贸易. 届时，所有平台的用户都将与中国贸易对接，这个想法已经得到了广东检验检疫局的支持。

（二）区块链在航运业的应用

航运业是一个传统行业，需要提交很多纸质单据，如船舶买卖合同、船舶租赁合同、海运提单、港口清关单证、信用证等随附单证。 单证操作的成本通常远高于集装箱运输本身的成本，且各阶段参与的海关、货车司机、货商等不同利益相关者交叉较多，信息传递、质量管理难度大、风险大，而海运提单问题进一步加剧。 2017 年 5 月，全球最大的航运公司马士基宣布与 IBM 建立合作伙伴关系，使用海运提单的智能合约以公开和去中心化的方式传递数字价值。 仅此一项就可以为企业节省大量成本。 除了智能提单，信用证和植物检疫许可证目前也在朝着区块链数字化的方向进行改革。

与传统纸质提单相比，基于区块链的智能提单通常体现出以下三个特点： 1. 安全性。 交易信息加密安全写入区块链网络，只有交易方的私钥才能访问，可以避免网络黑客攻击。 2. 速度。 智能提单可即时签发。 双方商定合作协议后，智能提单可及时中转，无需国际快递。 3、环境保护。 这种基于区块链的智能提单内容与传统纸质提单内容一致，但由于不需要打印、邮寄和备案，也降低了企业在这方面的成本。 据国外研究，在使用区块链技术之前，平均一张提单至少需要邮寄3次，邮寄3次提单的平均成本约为600元。 而且，从出发地到最终目的地至少需要5-10天的路途。 相比之下，基于区块链的智能提单无论在效率还是成本上都具有明显的优势。

四

区块链技术在港航行业应用面临的问题和挑战 （一）数字货币炒作问题 区块链技术是比特币的底层技术。 比特币作为一种相对成熟的数字货币，近年来成为数字资产炒作的对象，出现了融资套现等现象。 这些不良操作势必会对区块链技术在港航行业的发展和应用产生负面影响。 影响。 归根结底，区块链技术应该用来解决社会和经济问题，而不应该成为炒作的对象。

(2) 应用理念问题 区块链技术的去中心化、分布式账本、自我维护等特性在某种程度上是一种理想化的场景，因为它影响了现有的法律法规和制度机制。 国家监管淡化，区块链法治建设在全球范围内仍处于起步阶段。 区块链技术的应用理念能否被世界各国和港口航运业相关主体所接受，还有待观察。

(3) 技术问题

目前，区块链技术刚刚起步，尚未取得突破，缺乏更成熟的产品。 目前，在港航行业，更多用于提高行政效率，降低财务成本。 深度融合与应用仍有待进一步开拓与探索。 . 而且，区块链技术并不是一项独立的技术。 需要与云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能技术相融合，实现从“万物互联”到“万链互联”的演进。

(4) 建立标准问题

得标者得天下。 目前，世界各国都在加大对区块链技术的研发投入，力争成为全球性的技术协议和事实标准，但真正的标准制定暂时还滞后于当前技术的发展. 在区块链港口航运领域的应用方面，可能存在标准控制的竞争。

(5) 存储容量问题

区块链的工作原理是将前一个区块的数据写入本区块。 连续的数据写入会无限增加区块的数据量，这对计算机网络的数据存储能力提出了更高的要求。 .

五人制

区块链技术在港航行业的应用场景建议 （一）去中心化分布式账本 港航是传统行业，涉及单位众多，包括货主、货代、港口、海关、船公司、船务代理等。近30多份，涉及200多份相关单证，一份提单需要多次传输，各主体的信息和系统相对分散、独立，容易形成信息孤岛，不利于信息互联互通，数据共享。 去中心化是区块链技术 利用区块链的分布式账本技术，可以为港航行业各主体信息互联互通的实现提供最佳解决方案。 虽然实体分布在世界各个角落，但可以记录和数据传输，数据的公开、透明和不可篡改对于跨境运输尤为重要。

（二）可信、安全、可追溯的数据信息

区块链是一种不可篡改和不可伪造的分布式数据分类账，按时间顺序记录并使用密码学进行加密。 在传统的港口航运贸易中，各主体的相关数据都存储在各自独立的系统中，丢失、篡改、伪造的风险较高。 利用区块链技术，可以从数据源头入手，确保货主、货代、港口等港口航运、海关、船公司、航运全链条数据的真实性、准确性和不可篡改性代理等。对于提单、订舱单、收据等重要单据，必须经过双方加密，才能提高港口运输。 保障数据信息安全，构建“规则共识、安全共治、价值共享”的港航创新生态。

（三）提高海上贸易效率，降低成本

受供应链壁垒和地缘政治影响，一国货物通过航运流通，需要相关国家和组织进行检查和沟通。 使用区块链技术可以消除供应链上下层之间的关系。 任何主体均可查询交易信息、货物信息、船舶信息，无需重复提交相同数据信息，可显着提高海上贸易效率。 海上贸易多为跨时区操作，采用人工操作，费时费力，错误率高。 利用区块链技术，可以实现整个港航供应链的可视化，减少人力资源投入，降低时间成本，增加利润。

（四）航运金融

区块链技术在航运金融领域具有巨大的应用潜力。 首先，利用区块链技术可以实现P2P交易，绕过银行，节省交易中间成本。 其次，针对目前存在的支付欺诈问题，利用区块链技术可以使包括银行在内的交易各方数据公开、透明、不可篡改，有效避免交易欺诈和支付欺诈，提高航运交易的安全性。 第三，利用区块链技术可以实现支付即结算、支付即清算，将航运交易的审核工作从原来的天级缩短到分钟甚至秒级，大大提高航运交易支付结算的效率。

(5) 航运保险

航运保险是一个非常复杂的系统，包括货物保险、船舶保险、滞留保险等，航运保险涉及的相关主体众多，理赔流程复杂。 审查、核实、补偿等操作消耗了大量的人力、物力、财力。 利用区块链技术，可以实现三方组织数据的分布式链接，保证数据安全、准确、不可篡改，提高信任度。 此外，智能合约的使用还可以大大提高理赔和理赔的效率，甚至可以实现自动赔付。

六

结语 就目前而言，无论是区块链技术还是实际应用在我国都处于快速发展阶段，而区块链技术也被认为是第四次工业革命的重要驱动引擎，是对我国交通运输行业的颠覆。 核心改革举措。 随着区块链技术的不断发展，其商业应用项目在市场上日益增多比特币技术业务场景单一吗，传统航运业为顺应时代潮流推动了航运区块链的实际应用。 总的来说，区块链非常适合港航行业的应用场景。 创新驱动发展，区块链技术完全去中心化、高度透明、安全、稳定、匿名等特点，使其在港口航运领域具有广泛的应用前景。 积极推动领域发展。

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